泛在學(xué)習(xí)視閾下新工科專(zhuān)業(yè)課程混合教學(xué)模式構(gòu)建

□王忠利 李 鵬

為了更好應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，2017年教育部提出探索建立新工科建設(shè)的新理念、新標(biāo)準(zhǔn)、新模式、新方法、新技術(shù)、新文化，積極推進(jìn)新工科建設(shè)。該行動(dòng)目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。為我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供智力和人才支撐。根據(jù)新工科專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)和每位學(xué)生的不同學(xué)習(xí)風(fēng)格，對(duì)知識(shí)技能體系進(jìn)行模塊化、碎片化構(gòu)建以及教學(xué)要素的多資源整合優(yōu)化，將課程思政元素融入整個(gè)專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中。融合人工智能和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)采集實(shí)時(shí)教學(xué)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)生成個(gè)性化學(xué)習(xí)方案和路徑，使學(xué)生實(shí)時(shí)多空間進(jìn)行學(xué)習(xí)，將課程思政潛移默化在專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)中。利用虛擬仿真技術(shù)助力混合教學(xué)中實(shí)踐課的構(gòu)建路徑。

一、新工科專(zhuān)業(yè)課程混合教學(xué)模式整體設(shè)計(jì)

根據(jù)新工科人才培養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)課程特點(diǎn)，進(jìn)行混合式的教學(xué)分析；構(gòu)建融入課程思政的多元素多資源整合動(dòng)態(tài)教學(xué)設(shè)計(jì)模型；進(jìn)行基于成本控制的混合式教學(xué)開(kāi)發(fā)與實(shí)施；與混合教學(xué)模式相適應(yīng)的學(xué)習(xí)行為研究和評(píng)價(jià)體系構(gòu)建。本文通過(guò)提煉新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)要“培養(yǎng)具有研究和實(shí)踐能力，能夠解決現(xiàn)實(shí)工程問(wèn)題，具有人文情懷和高度社會(huì)責(zé)任感的工程創(chuàng)新型人才”的要求。

二、新工科專(zhuān)業(yè)課程混合教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)施

(一)根據(jù)新工科專(zhuān)業(yè)課程特點(diǎn)進(jìn)行混合式教學(xué)分析。

1.教學(xué)對(duì)象分析。教學(xué)對(duì)象是學(xué)生，就要進(jìn)行學(xué)情分析。新工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生大致可以從不同學(xué)校、不同專(zhuān)業(yè)和不同年級(jí)進(jìn)行劃分。而且學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格在極大程度上影響著學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的效率、興趣和參與度。教學(xué)對(duì)象分析時(shí)也要考慮到每個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格類(lèi)型，重點(diǎn)為解決學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)程度和行為差異，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者的程度可以通過(guò)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和測(cè)試基本掌握。

2.教學(xué)目標(biāo)、任務(wù)分析。根據(jù)新工科的特點(diǎn)和目標(biāo)要求，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)亟需的新興工科專(zhuān)業(yè)人才，體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)最新發(fā)展的新課程，推動(dòng)學(xué)科滲透與交叉融合，推進(jìn)跨院系、跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)一批工程實(shí)踐能力強(qiáng)的掌握新技術(shù)的工程師人才。利用布魯姆和加涅的教育教學(xué)認(rèn)知目標(biāo)分類(lèi)，提出適用于新工科專(zhuān)業(yè)而且在混合式教學(xué)模式下能夠完成的教學(xué)任務(wù)、課堂目標(biāo)、課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)者行為變化以及教育成才目標(biāo)。教學(xué)過(guò)程將圍繞目標(biāo)進(jìn)行，目標(biāo)分析也是教學(xué)評(píng)價(jià)實(shí)施的基礎(chǔ)。

3.教學(xué)環(huán)境分析。教學(xué)環(huán)境是指“教”與“學(xué)”發(fā)生和實(shí)施的環(huán)境系統(tǒng)，受到多因素制約。混合教學(xué)模式下新工科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)環(huán)境發(fā)生了改變，變得范圍空間更廣，因素更多更復(fù)雜，賦予了新的內(nèi)涵與特征。混合教學(xué)環(huán)境分析要將服務(wù)與多種教學(xué)目的的多種環(huán)境進(jìn)行梳理分析，特別對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境、軟件環(huán)境和設(shè)備環(huán)境進(jìn)行比對(duì)分析。通過(guò)教學(xué)環(huán)境分析并考慮與之相適應(yīng)的學(xué)習(xí)組織架構(gòu)，形成新型的教學(xué)管理系統(tǒng)。

4.教學(xué)內(nèi)容和形式分析。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容分析，得出與之相適應(yīng)匹配的教學(xué)形式，這種內(nèi)容與形式的對(duì)應(yīng)關(guān)系有一對(duì)一關(guān)系，也有一對(duì)多和多對(duì)一的關(guān)系。進(jìn)行內(nèi)容和形式的梳理、比較、分析可以更好地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

(二)進(jìn)行新工科專(zhuān)業(yè)課程的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)。

1.教學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。把課程思政融入到新工科專(zhuān)業(yè)課程的多資源動(dòng)態(tài)混合教學(xué)模式中。體現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)、模塊化教學(xué)、教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃、評(píng)價(jià)貫穿全過(guò)程、覆蓋實(shí)踐教學(xué)、注重學(xué)習(xí)行為重構(gòu)與學(xué)習(xí)流程監(jiān)管、優(yōu)化。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)。本文主要根據(jù)建構(gòu)主義理論和認(rèn)知學(xué)習(xí)理論進(jìn)行研究，教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)用情景教學(xué)、支架教學(xué)以及探究式學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)組織架構(gòu)整合優(yōu)化，教師轉(zhuǎn)變成導(dǎo)師型的支持幫助角色，學(xué)習(xí)者則要養(yǎng)成具有主動(dòng)學(xué)習(xí)能力和良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的角色。整個(gè)教學(xué)過(guò)程所依據(jù)的理論，以及整個(gè)過(guò)程的多資源整合優(yōu)化和教學(xué)的動(dòng)態(tài)化、模塊化，這些都需要有組織架構(gòu)的相適應(yīng)，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為習(xí)慣的相適應(yīng)。

3.教學(xué)設(shè)計(jì)模型。本文采用通用教學(xué)設(shè)計(jì)模型，如迪克-凱利模型、肯普模型、ADDIE模型，尼文模型、科拉克模型，以及適用于一般混合教學(xué)設(shè)計(jì)模型的巴杜爾.漢模型。在把握新工科專(zhuān)業(yè)課程的特點(diǎn)上，選用巴杜爾.漢模型的基礎(chǔ)上，融合課程思政元素構(gòu)建動(dòng)態(tài)多資源優(yōu)化整合的模型。該模型讓動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和反饋修正貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、實(shí)施階段為并行可逆模式。

新型教學(xué)設(shè)計(jì)模型中根據(jù)每個(gè)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度情況的不同，制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，靶向定點(diǎn)消除個(gè)體學(xué)生的薄弱的知識(shí)點(diǎn)；依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)追根溯源，找到學(xué)生的知識(shí)漏洞，進(jìn)行知識(shí)補(bǔ)漏；實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)和學(xué)習(xí)個(gè)性化方案路徑。當(dāng)然這些功能實(shí)現(xiàn)的前提是對(duì)教學(xué)內(nèi)容和各個(gè)知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)碎片化，通過(guò)系統(tǒng)整合優(yōu)化又可以進(jìn)行模塊化組合，再依靠人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等信息技術(shù)將其碎片化的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)化、動(dòng)態(tài)化、模塊化的教學(xué)方案規(guī)劃。

(三)基于成本控制的新工科專(zhuān)業(yè)課程混合式教學(xué)開(kāi)發(fā)與實(shí)施。

1.開(kāi)發(fā)。本文的資源開(kāi)發(fā)分為：教師教學(xué)資源開(kāi)發(fā)、學(xué)生學(xué)習(xí)資源開(kāi)發(fā)以及智慧教學(xué)產(chǎn)品和智能教學(xué)輔助系統(tǒng)。教學(xué)與學(xué)習(xí)資源的開(kāi)發(fā)以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)方案中的需求為主，遵循漸進(jìn)式增加。

2.實(shí)施。基于本校機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)課程體系，選用工業(yè)機(jī)器人原理及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)課程，開(kāi)展混合教學(xué)實(shí)踐的試驗(yàn)。實(shí)施分兩個(gè)階段：第一階段以利用現(xiàn)有成熟的教學(xué)平臺(tái)和仿真軟件為主，實(shí)施混合式教學(xué)；第二階段在已有基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)或仿真軟件二次開(kāi)發(fā)。在實(shí)施階段動(dòng)態(tài)反饋原設(shè)計(jì)不足并持續(xù)改進(jìn)。第一階段：根據(jù)本校機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)進(jìn)行教學(xué)分析、設(shè)計(jì)。為了解決重新開(kāi)發(fā)帶更多功能的系統(tǒng)平臺(tái)的成本與時(shí)間問(wèn)題，在開(kāi)始實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)方案前，首先針對(duì)已有的多個(gè)在線(xiàn)教學(xué)平臺(tái)和仿真軟件進(jìn)行功能梳理和整合，選用兩至三個(gè)在線(xiàn)平臺(tái)按照設(shè)計(jì)的混合式教學(xué)進(jìn)行各平臺(tái)分別實(shí)施和多個(gè)平臺(tái)整合實(shí)施。針對(duì)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)大學(xué)二年級(jí)學(xué)生，在開(kāi)學(xué)之初進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)試進(jìn)行平臺(tái)個(gè)性化教學(xué)或線(xiàn)下個(gè)性化教學(xué)。專(zhuān)業(yè)教師在自己主講課程的班級(jí)實(shí)行混合模式教學(xué)。學(xué)期末對(duì)所有的班級(jí)進(jìn)行測(cè)試。比較各班和選用平臺(tái)系統(tǒng)的教學(xué)效果，進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)。收集數(shù)據(jù)、整理、量化分析。然后比對(duì)各平臺(tái)系統(tǒng)的對(duì)設(shè)計(jì)功能的滿(mǎn)足程度，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查方法和比較分析法進(jìn)行比對(duì)研究。第二階段：實(shí)施在選用的多個(gè)平臺(tái)基礎(chǔ)上梳理出哪些功能現(xiàn)有平臺(tái)和軟件不能滿(mǎn)足，然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)平臺(tái)功能和資源開(kāi)發(fā)成果，整合優(yōu)化出新工科專(zhuān)業(yè)課程的混合模式教學(xué)。

(四)新工科專(zhuān)業(yè)課程的混合式教學(xué)評(píng)價(jià)。混合式教學(xué)設(shè)計(jì)模型構(gòu)建個(gè)性化教學(xué)與學(xué)習(xí)的成功與否很大程度上依賴(lài)于評(píng)價(jià)階段，本文應(yīng)用布魯姆有效教學(xué)理論，構(gòu)建混合教學(xué)的評(píng)價(jià)主要包括診斷性評(píng)價(jià)、形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)貫穿于教學(xué)設(shè)計(jì)模型構(gòu)建的整個(gè)過(guò)程。通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷、學(xué)生訪談等方式收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并用于教學(xué)設(shè)計(jì)模型構(gòu)建的完善和改進(jìn)。

(五)新工科專(zhuān)業(yè)課程的混合式實(shí)踐教學(xué)。本文在實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行線(xiàn)上線(xiàn)下混合，虛擬仿真與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操混合，校內(nèi)實(shí)訓(xùn)與校外實(shí)習(xí)混合，實(shí)踐應(yīng)用與科研、雙創(chuàng)混合，利用各種教育信息技術(shù)和教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)全面多維度上的混合模式實(shí)踐教學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及職業(yè)精神、吃苦精神，具有良好道德品質(zhì)的工程師。

在新工科混合式實(shí)踐教學(xué)上強(qiáng)化實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合，延伸教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，強(qiáng)化教學(xué)實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研、創(chuàng)、用”一體化融合。改變工程實(shí)踐環(huán)境和工程實(shí)踐模式，通過(guò)創(chuàng)客模式、將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)、新模式以及虛擬世界和真實(shí)世界的體驗(yàn)融入工程實(shí)踐教育。同時(shí)，教育者應(yīng)先接受先進(jìn)理念、技術(shù)的培訓(xùn)和進(jìn)修，加強(qiáng)教師實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)能力。

(六)新工科專(zhuān)業(yè)課程的混合式教學(xué)的學(xué)習(xí)行為。學(xué)習(xí)者在混合教學(xué)環(huán)境下的學(xué)習(xí)行為可分為六個(gè)維度：主動(dòng)學(xué)習(xí)、師生交互、小組協(xié)作、策略運(yùn)用、自我管理、情感投入。從線(xiàn)上和線(xiàn)下將收集學(xué)生學(xué)習(xí)行為痕跡并判斷個(gè)人的學(xué)習(xí)風(fēng)格。

混合式教學(xué)最大特點(diǎn)就是可以做到實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)和學(xué)習(xí)的個(gè)性化方案路徑。在實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)的同時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣行為也應(yīng)適應(yīng)混合式教學(xué)要求，改變傳統(tǒng)模式下被動(dòng)接受知識(shí)的行為習(xí)慣，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)行為。

三、結(jié)語(yǔ)

本文利用數(shù)據(jù)樣本，通過(guò)量化、質(zhì)化工具對(duì)新工科混合教學(xué)模式構(gòu)建與學(xué)習(xí)行為培養(yǎng)進(jìn)行系統(tǒng)深入分析研究，具有較新的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。教學(xué)模式體現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)、模塊化教學(xué)，精細(xì)拆分傳統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)和測(cè)定學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握率、學(xué)習(xí)程度、學(xué)習(xí)能力，準(zhǔn)確定位知識(shí)點(diǎn)薄弱項(xiàng)，然后進(jìn)行靶向補(bǔ)漏。輔以人工智能和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑的動(dòng)態(tài)規(guī)劃、評(píng)價(jià)貫穿全過(guò)程、注重學(xué)習(xí)行為重構(gòu)與學(xué)習(xí)流程監(jiān)管、優(yōu)化覆蓋實(shí)踐教學(xué)。