任務驅動混合式教學模式的研究與實踐
——以《機械工程材料》課程為例

李 英

(北京城市學院信息學部，北京 100083)

引言

隨著互聯網的發展，信息技術與教育領域的融合進入到更深層次的階段。《中國教育現代化2035》提出:利用現代技術加快推動人才培養模式改革，實現規?；逃c個性化培養的有機結合?；旌鲜浇虒W模式有助于推進課程教學改革向更加符合學生認知規律的方向轉型，推動個性化學習和分層次教學，有利于培養大學生的自主學習能力和創新能力，對于實現新工科人才的培養目標具有重要的意義。

一、混合式學習的概念

2000年，“美國教育技術白皮書”首次提出混合式教學的概念，并指出:“e-learning 不能取代傳統的教室學習，雖然在某種程度上，它可以實現一定的教學目標，可以在某些方面改變教學的功能,但也不能完全取代學校教育”。在《混合學習手冊》一書中，柯蒂斯·邦克對混合式學習“Blending Learning”作的界定是:面對面教學和計算機輔助在線學習的結合(a Combination of Face-to-face Instruction with Online Learning)。何克抗認為:所謂Blending Learning就是要把傳統學習方式的優勢和e-Learning的優勢結合起來。

混合式學習的核心是針對不同的教學內容和學習者的需求，借助不同的技術手段，采用不同的教學方法，達到優化學習效果的目的。我國混合式教學研究逐步深入，并步入了實踐教學階段。截止2018年10月，中國知網顯示，混合式教學的碩士學位論文有88篇，中文文獻有3518篇。國內研究內容大致分為三類，即以平臺為基礎搭建混合式教學模式、以具體課程為例進行混合式教學模式的設計、對混合式教學模式進行實踐研究。

二、傳統教學存在的諸多問題

機械工程材料及其同類課程(工程材料、工程材料基礎、工程材料與機械制造基礎、工程材料及其應用)是機械類的專業基礎課程，在傳統教學中存在諸多問題，主要有:

1.機械工程材料課程理論性強，概念多。學生無法通過理論計算和試驗觀察獲得認知，多以記憶為主，這樣就導致教師在課堂教學中存在困難，而學生學習過程中也感覺這門課程枯燥、乏味，從而失去課程學習的興趣和主動性。

2.機械工程材料課程內容豐富，課時有限。課程包含了材料性能、材料組織結構、金屬學原理、熱處理改性、材料的選擇和加工工藝設計等專業知識，內容廣，知識點多，而學時一般為30～45學時。在有限的課時內掌握基礎理論知識，開展深度學習，同時培養工程實踐能力，培育正確的價值觀，僅憑課堂教學是無法實現的。

3.學生基礎差異較大，只能顧中間不顧兩頭。每位學生基礎不同，傳統教學只能根據大多數中等程度學生準備教學內容。久而久之，基礎差的學生因為跟不上而喪失學習的動力，基礎好的學生因為吃不飽而失去聽課的興趣并降低對學習的要求；平時學習成績有較多抄襲現象，教師不能客觀評價學生學習過程，會產生平時成績好、期末考核成績差的現象，失去考核的公平性，不利于培養良好的學風。

4.教師個體差異較大，教學效果不同。雖然有相同的教材和大綱，但是，每位教師對內容把握、采用的教學方法及產生的教學效果有較大差異；同時，過程考核會受一些主觀因素影響，不能用同一把尺子衡量學生成績，不適合大類招生下的課程要求。

傳統教學中存在的以上問題，教師會顯得力不從心。《機械工程材料》課程迫切需要借助信息技術，以培養新工科人才為導向，提升教學質量。

三、同類課程信息化與教學結合情況

《機械工程材料》同類課程信息化與教學結合主要有兩類:在線學習課程和混合式學習課程。

(一)在線學習課程

在線學習課程受眾面比較廣，是較早列為重點建設的網絡課程，建設有比較成熟的在線開放課程、資源共享課程、視頻開放課。其中影響力較大的有:長安大學的在線開放課程《工程材料》、山東大學的在線開放課程《工程材料與機械制造基礎》、清華大學的精品資源共享課程《工程材料》、西安交通大學的精品資源共享課程《工程材料基礎》、太原理工大學的視頻公開課《工程材料及其應用》等。

在線學習課程提供了優質而豐富的學習資源，屬于大規模在線開放課程，具有大規模、大數據和開放等特點。在線開放課程的架構主要有:公告、評分標準、課件、測驗與作業、考試、討論區；精品資源共享課程的架構主要有:課程章節、習題作業、測試試卷、討論專區等；課程資源主要有:教學大綱、教學計劃、考核方式和標準、學習指南、教學錄像、教學課件、測試習題等；視頻公開課的架構主要有:教學視頻、課堂互動等。

在線課程存在以下局限:在線課程不能給予在線學習者校園生活經歷、校園文化熏陶；在線課程以單向信息傳導為主，是標準化和程序化的，無法做到因材施教，不能培養學習者的創新能力、表達溝通能力和團隊協作能力；在線課程僅僅是資源，不能代替教學活動，學習者缺少存在感，教師監控功能較弱，學習效果主要取決于學習者的自覺性。

(二)混合式學習課程

截止2018年10月，中國知網顯示，關于工程材料課程的混合式教學改革的論文有五篇，實施混合式教學改革的高校有四所，處于實踐探索階段。

南京工程學院材料工程學院開展了新工科背景下《工程材料》的混合式教學模式研究與實踐，以培養新工科人才為導向對該課程進行混合式教學改革，構建了混合式教學模式，重點研究了前端分析、教學實施環節的學習活動和學習評價，通過課前自主學習、課堂任務驅動式學習和課后復習討論三個階段培養學生的綜合素質，以滿足新工科人才培養目標。

中南林業科技大學的機械工程材料課程進行了翻轉課堂的教學改革探索，針對該課程在傳統課堂教學中存在著課時少、理論性強、學生難消化等問題，進行了教學體系和實施方法的研究，推進了現代信息技術與課程的深度融合。

同濟大學浙江學院的工程材料課程采用理實一體化、雨課堂輔助教學、多樣化實驗教學及綜合性課程考核方式等混合式教學模式進行教學，將教學地點由傳統的教室拓展到實驗室、圖書館、材料市場及微信雨課堂，讓學生通過理論學習、試驗觀察、動手操作、資料查閱和調研等多渠道獲得知識并加深對知識的理解，使“教”與“學”有機地結合在一起，提高了教學效果。

對比可以看出，混合式教學可以有效解決傳統課堂教學和在線學習的弊端，發揮互補效應，同時推廣了在線課程的應用。

四、混合式教學模式下的課程開發

本課程以任務為中心，通過任務驅動的方式，實現三混和五化，構建新的學習生態，全面提升教學質量。任務驅動就是根據工作任務的需要設計教學任務，根據教學任務的需要構建知識。三混就是線上學習與線下學習混合，共享資源與自建資源混合，教學設計與教學平臺混合。五化就是將學習內容模塊化、碎片化、層次化、問題化和系統化，構建系統的知識網絡，以問題引導學生由易到難、由分散到系統逐步深化。

課程開發的過程是:基于工作能力設計教學任務，圍繞教學任務重構課程內容、依據學生學習需求開發教學資源、基于教學設計搭建網絡教學平臺、基于混合式教學創新教學手段和教學方法、根據課程目標確定考核形式，解決五個問題:為什么學？學什么？怎么學？怎么教？怎么考？

(一)基于工作能力設計教學任務

混合式教學注重學生自主學習能力的培養，自主學習需要有效的引領，教學任務是自主學習的內驅力。教學任務的來源是后續課程及機械設計工作的需要，設計教學任務的方法是:分析后續課程及機械設計工作對機械工程材料課程的要求，確定課程知識、能力和價值觀三位一體的課程目標，根據課程目標和學生基礎設計教學任務，使學生在任務的引領下開展積極有效的自主學習。從而解決“為什么學”的問題。

(二)圍繞教學任務重構課程內容

圍繞教學任務構建學習模塊；根據知識的共性將學習模塊合并為若干學習單元；根據教學安排將學習單元劃分為若干個子單元，每個子單元學時為2～4學時；將每個學習單元的知識碎片化，形成知識點；將知識點按照難易程度分層，按照邏輯關系排序，連點成線，連線成面，構建系統的知識網絡，完成課程內容的重組。本課程學習單元的構建過程如表1所示，子單元3.2知識點一覽表如表2所示。這就解決了“學什么”的問題。

(三)依據學生學習需求開發教學資源

混合式教學拓展了學習的時間和空間，為學生提供豐富而多樣的學習資源，滿足線上線下的學習需要，滿足不同基礎、不同學習風格學生的學習需要。該課程圍繞學科知識點開發了多種類型的資源，包括頂層資源、單元資源、生成資源，頂層資源有:課程大綱、教學計劃、整體設計、實驗指導書、習題庫、試題庫、電子教材、GB標準；單元資源由15個9要素單元包構成，每個單元包包括:單元導學、單元設計、教案、專業案例、教學視頻、微課視頻、自學課件、教學課件、闖關測試；生成資源是學生學習過程中形成的學習成果和記錄，主要有:學生作業、課程問卷、答疑討論、思維導圖、學習分析等。這就解決了“怎么學”的問題。

表1 機械工程材料課程學習單元的構建

表2 子單元3.2知識點一覽表

(四)基于教學設計搭建網絡教學平臺

混合式教學對教學設計提出了更高的要求，不僅要線上線下一體化設計，而且要體現學生個性化設計，還要能夠有對面授和遠程學習極強的調控功能。要根據教學設計搭建網絡教學平臺，通過網絡教學平臺實現教學設計。

該課程網絡教學平臺主要有基本信息、單元學習和課程活動三個模塊，基本信息有:課程大綱、教學日歷、教學設計、實驗指導書、電子教材、GB標準等，主要布局頂層資源。單元學習主要包括初始工程材料(課程介紹)、學習單元1、學習單元2、學習單元3、階段測試、學習單元4、總復習、期末考核，按照教學進度排列；每個子單元按照“開課領跑(課前)、勁爆課堂(課中)、腦洞大開(課后)”大三段的教學過程搭建，每一段又有具體環節，課程資源按照教學進程分布在各個節點上。課程活動包括課程作業、答疑討論、播客單元、在線測試、試題試卷庫等。各種課程資源按照教學進程分布，易學易評。以1.1子單元為例，各模塊中資源布局如表3所示。這就解決了“怎么教”的問題。

(五)基于混合式教學創新教學手段和教學方法

混合式教學模式下，充分發揮網絡平臺優勢，混合使用線上線下資源，分解學習時段，創新采用闖關式學習和案例教學。闖關式學習是指學習過程中設置課前、課中、課后三級闖關。開課領跑(課前)突出基礎，按照“看案例、想問題、學課件、一級測”過程，學習一星知識點，線上提交一級闖關測試；勁爆課堂(課中)突出重點、難點和應用，按照“二級測、聽重點、論案例、總結歸納”過程，學習二星知識點，線上提交二級闖關測試和小結；腦洞大開(課后)突出鞏固和拓展，按照“復習、三級測” 過程，鞏固必修學習內容，拓展了解新材料，線上提交三級闖關測試并參加答疑討論。闖關式學習引導學生由易到難、步步提高、層層深入控制學習，符合認知規律。案例教學是指每個子單元都圍繞案例開展學習，課堂始于案例又終于案例，案例引入學習內容，案例分析檢驗學習效果，明確了知識的指向性，培養了學生分析問題能力和應用理論解決實際問題能力。

(六)根據課程目標確定考核形式

根據課程維度和課程目標改革考核方式，體現混合式教學模式，學什么考什么，怎么學怎么考。本課程具有知識和應用兩個維度，理論性較強，考核方案重在過程，突出基礎及應用?？己司S度與課程目標、課程內容之間的對應關系如表4所示。考核內容包括:用測試習題考知識、用大作業考能力、用學習態度考價值觀?？己朔绞讲捎眠^程考核和終結考核相結合，過程考核包括學習態度和課程作業。課程成績構成為:過程成績(50%)+終結考核(50%)，過程成績構成為:課堂表現(10%)+線上表現(10%)+測試習題(40%)+大作業(40%)。終結考核采用筆試類，基礎題目占60%，提高題目占40%。

表3 網絡教學平臺中資源布局

本課程網絡教學平臺系統統計顯示:課程訪問數101415，訪客訪問數103，課程資源數199，視頻資源數58，題庫試題636。學生積極參與了線上學習，學習熱情提高，學習成績明顯提升。

五、混合式教學的優勢

與傳統教學模式相比，混合式教學可以提高學習主動性，拓展學習時空，共享優質資源，全面提高教學水平。

1.提高學習主動性，培養學習興趣。將手機變身為學習工具，通過問題引導方式引導學生利用手機完成線上學習，可以提高學生學習興趣；在線客觀評價，使學生產生學習的壓力，可以督促學生及時完成學習任務；在線答疑，使學生可以很方便與教師交流，學習中的疑惑能夠及時得到解決，疑問不積累，學習就會變得輕松、有趣。

2.拓展學習時空，營造健康學習環境。利用線上學習，將學生學習和教師指導擴展到課堂之外，同時加大課外學習的指導和監管?；旌鲜浇虒W可以克服有型課堂的局限性，使學生隨時隨地可以學習并與教師互動，課堂無處不在，又處處都在；學生低頭看手機時，不是在玩而是在學；手機不再被娛樂、游戲所霸屏，而成為有益身心的學習工具；學生們拿著手機不是在談論八卦而是在談論學習；借助網絡平臺優勢，在課堂上加強了師生互動，避免教師口若懸河、學生靜如止水的單向被動式教學。

3.共享優質資源，全面提高教學水平。通過自建資源和網絡資源的混合，為學生提供了優質資源，加強了橫向學習，提高了課程開發質量；通過混合式教學改革，組建團隊共建課程，統一教學內容，改進教學方法，共享課程資源，可以降低教師個體因素對教學效果的不利影響，發揮團隊優勢；借助信息技術手段，使教學內容、教學過程、教學效果、學習痕跡和學習評價更加透明，學習分析更加科學，學習反饋更加迅速，便于教師的教學管理和學生的自我管理。

表4 考核維度與課程目標、課程內容之間的對應關系

結語

通過混合式教學模式下課程的開發，解決了課程目標、課程內容、教學資源、教學平臺、教學手段和課程考核六個方面的問題，構建了完整的教學體系?；旌鲜浇虒W模式充分利用了線上和線下學習資源，發揮了網絡和課堂的優勢，將面授和遠程教學相結合，解決了傳統教學的弊端。在智能化校園建設中，混合式教學必將加快實現規?；逃c個性化培養的有機結合，推動人才培養模式的改革。