“以學生為中心”的工科混合式教學課程設計探索與實踐

胡志超，王云超，馮 薇，周 梅

（集美大學 海洋裝備與機械工程學院，福建 廈門 361001）

近年來，隨著互聯網、物聯網、大數據和智能終端等新一代信息技術成果與教育教學的結合，“互聯網+教育”已成為當前教育形式的“新常態”。2020 年，教育部啟動國家一流課程評選認定工作，將線上線下混合式教學單列成類進行建設。首批推出的5 118 門國家級一流本科課程中，線上線下混合式一流課程有868 門[1]。《2021 年地平線報告》列舉了六項未來教育教學發展趨勢及可能產生重要影響的技術，混合課程模式位列其中第二[2]。在新冠肺炎疫情“停課不停學、停課不停教”的特殊境況下，混合式教學更是呈現出了井噴式發展，越來越受到教育研究者、教學實踐者重視，成為教育界的實踐和研究熱點。

混合式教學并不是將傳統教學與現代技術進行簡單再組合，其需要教師教學設計理念的轉變、需要教育技術的支持、需要師生的協作與配合。但是，傳統教學模式和互聯網結合產生的效果是本就不愿意聽課的學生，憑借手機屏幕的掩護和網絡信號差等理由實現毫無顧忌的逃課，從而導致學生考試不及格率大幅攀升。另一方面，線上上課很容易受到外界環境的干擾是客觀事實，學生很難像線下上課一樣能夠集中精力認真學習。造成互聯網+傳統教學效果差的主要原因是大多數教師沒有根據互聯網的特點進行傳統教學設計的改革，正如約翰·杜威說的“如果我們用昨天的方式教今天的學生，我們就毀了他們的明天”，因此，教學設計是混合式教學的關鍵，也是混合式學習得以實施的引領[3]。如何實現“互聯網＋”促進有效學習和個性化學習，“互聯網+”時代混合式教學的設計與傳統教學設計有何不同，混合式教學該如何設計，是所有教育者需要關心和思考的問題。

然而，縱觀近幾年線上線下混合式教學及其研究，較多仍停留在線上線下教與學的簡單組合或結合階段，只是實踐經驗的簡單總結，缺少對線上線下混合的教學原則、教學設計與實施方法等的系統探討[1，4-8]。如何體現“以學生為中心”進行線上線下教學有效融合的教學設計的系統研究卻鮮有報道。本文在分析目前教學設計所存在問題的基礎上，根據近年混合教學經驗，提出了“以學生為中心”的混合教學的“五化”設計原則——教學對象差異化、線上線下融合化、教學內容層次化、教學主體學生化和評價全程化，從教學內容、教學方法和教學評價三個方面系統梳理了教學設計的實施方法和途徑，并通過機械設計課程教學設計實例說明了實施過程和效果。

一、混合式教學課程設計存在的問題

近幾年我國混合式教學發展較為迅速，但由于起步較晚，且大部分混合式教學為受新冠病毒感染疫情影響的非主動式轉型，對其理解和研究還不夠深入和全面。已有調查研究發現，盡管國內高校教師已經在開展不同程度的混合式教學，但大多數在線學習仍然只是輔助、補充和促進課堂面對面教學，傳統的教學模式和方法并未發生本質改變[9-11]。具體存在如下四個方面的問題。

（一）以教為中心的主要現狀仍未改變

雖然很大比例的教師在嘗試混合式教學，但從線上教學具體實施的相關數據來看，絕大多數教師是在開展促進型混合式教學，即以線上學習作為課堂面對面教學的補充，線上學習不會很大程度地影響課堂教學內容、方法和評價。大部分教師將線上學習作為課堂教學的“前奏”和“續曲”，要求學生在線完成預習、復習及知識拓展等相關任務，而以教師教、學生學的傳統課堂教學模式并沒有因為線上學習而發生本質改變[11]。其混合式教學的課程設計仍然圍繞著“教材、教師、教室”原來的三中心展開，線上教學僅僅是把原來線下的部分講授內容搬到了網絡上，用了信息化的“教室”而已。由于網絡課堂的便捷性、高效性及非面對面場景，相對傳統教學，線上教學節奏更快、交流更不直接、互動更少、更加充斥密集知識點，反而更體現以教為主。

（二）教學課程設計偏重程序化和形式化

教師及教學管理者往往比較注意教學條件、教學內容和教學過程管理的規范性，不太注重教學方式和教學效果[12]，尤其是“以學生為中心”的教育理念落實不到位。這就直接導致了教學設計注重教學管理上的程序化和規范化，線上線下的學時分配、網絡教學平臺的選擇及限定、考勤記錄和線上教學的錄像管理等。從課程大綱到課程的教學計劃、教案講義、教學情況登記、試卷分析等，各種教學材料標準、規范等，但往往導致形式大于內容的問題。教學設計的靈活性和個性化受到了束縛，教學過程中的開放式教學、生成性教學等無法有效發揮。

（三）教學課程設計的線上線下融合度不高

現階段混合式教學還未全面普及，絕大多數混合式教學仍停留在線上線下教與學的簡單組合或結合階段。教師借助線上教學的開展，利用其便利性，順勢將預習、復習及練習等教學內容設計為線上環節，一定程度上確實解決了課堂學時不夠、課堂效率低等問題。但是，很多老師并沒有掌握互聯網的優勢，沒有將互聯網的優勢和傳統教學進行有效融合。混合式教學需要根據線上線下的教學特點，結合具體的課程目標，考慮學生個體差異，在教學設計上對教學內容、教學方法、教學評價、教學資源和教學時間進行有效銜接和融合研究。

（四）以考核為目的形式化教學評價比較普遍

目前，混合式教學相比傳統教學，其教學評價只是增加了網絡所賦予的電子化及統計功能等評價方式上便利，而評價方法并沒有太多實質性改進。教學評價體系中對學生的評價主要有兩種方法，一種評價方法以最終達成的學習結果來進行，以判斷學生是否達到學習目標或要求，通常是以期末考試成績來確定[13]。這種評價方式簡單直觀，易于操作，但卻存在著過分關注結果而忽視學生學習成長過程存在的問題。另一種評價方法針對上述不足，增加對學習過程的關注和考核，比如在課程成績中增加了平時成績，把平時考勤、作業、單元測驗及期中測驗等成績按一定權重計入總成績。無論是第一種還是第二種評價方法，評價的目的都只是為了考核，為了計算最終的學生成績。從一定意義上看，都只是對學習結果（某一階段的學習結果、最終的學習結果）的考核，而不是為了改進教與學、促進教與學，從而導致“以學生為中心”教育理念在教學評價方面留于形式。

二、教學設計的基本原則

建構主義理論認為學生是認知的主體，是知識意義的主動建構者，教師只對學生的意義建構起幫助和促進作用，并不要求教師直接向學生傳授和灌輸知識，現代教學應該創造條件盡可能構建以學習者為中心的課堂教學模式[14]。以學生為中心的課程設計和傳統做法最大的不同是，其是針對學生的發展狀態和學習困難進行設計的，目的是促進學生有效學習[15]。

混合式教學設計與傳統教學設計最大的不同就在于學生個性化、差異化學習的自由掌控，給予學生足夠的調節學習進度的空間[3]。

傳統教學設計，主要從教什么、怎么教、教得怎么樣，即教學內容、教學方法和教學評價三個維度展開；以學生為中心的混合式教學設計需要從教學對象、教學手段、教學內容、教學方法和教學評價五個維度開展教學設計。結合近年針對“以學生為中心”的混合式教學課程設計的教學經驗，提出了混合式教學課程設計的“五化”原則。

（一）教學對象差異化

“以學生為中心”的教學設計，首先要搞清楚教學對象。教學對象不同，教學內容及方法等亦不同，在教學設計上應該滿足具有差異的不同個體的教學需求，盡可能保證所有學生達到課程目標的教學要求，同時給有高層次需求的學生搭建上升階梯，體現“共同但有區別”的教學設計思想，實現個性化教育的目標，落實“以學生為中心”的教育理念。

（二）線上線下融合化

線上線下教學融合設計，突出線上和線下的教學優勢，強調線上教學的時間和空間的相對自由、教學資源豐富和教學信息反饋的便捷性等優勢，發揮線下交流互動和現場感染力強等特點，圍繞“以學生為中心、產出導向”的教育理念實現線上和線下的教學內容、教學方法及教學評價等無縫連接和切換，達到兩線融合促進，發揮“1+1”大于2 的效果。

（三）教學內容層次化

為了體現“以學生為中心”的教育理念，應該針對不同學生的基礎知識差異和個體特長區別，依據具體教學目標，將教學內容按照知識類別、層次和能力要求的不同進行層次化劃分，為不同知識基礎和能力層次的同學構建教學目標相同，但教學內容差異化、層次化的體系，為學生提供個性化學習的多層次的教學資源，盡可能為所有學生搭建適合其發展的學習臺階。

（四）教學主體學生化

教學設計體現學生主體和教師主導的教學角色搭配，實現教師和學生的教學角色轉換。因此，教學設計要重點關注知識問題化、問題工程化、知識運用能力學生化、目標導向教師化等理念的落實，充分體現教師在教學過程中的“導演”地位和學生的“演員”角色。

（五）教學評價目標化

教學評價要體現對教學設計產出的評價，即學生能力達成情況的評價，以評促教，教學相長，持續改進。教學評價目標化主要體現教學整個過程和各個環節的課前、中、后的學生形成性評價。課前期評價注重學生具備的基礎知識和能力評價，課中評價關注學生階段性能力達成情況的評價，課后評價強調綜合能力達成情況的評價。

三、教學設計實施

教學設計是一項系統化、整體性的教學工作策劃，決定課程目標和教學效果達成情況的關鍵影響因素，而教學設計實施是教學設計的主體工作。圍繞“以學生為中心”的教育理念，依據混合式教學課程設計的“五化”原則，具體介紹教學課程設計的實施路徑。

（一）教學內容重構

教學內容一定要服務教學目標，即目標導向。基于“以學生為中心”的教育理念和教學內容層次化原則，首先要對課程知識進行分類分析，明確哪些是記憶性知識，哪些是理解性知識，哪些是應用性知識。根據課程目標對不同類型知識進行能力層次劃分。在此基礎上，根據課前、課中和課后三個環節進行教學內容的設計和有機分配。課前，需要確定教學內容學習需要具備的基礎知識，并構建線上相關學習資源庫，為學生彌補基礎知識不足提供資料。針對低階性知識，設計線上教學資源。對于重點和難點知識，在線上為學生提供相關知識的工程背景學習資料。針對重難點知識進行問題化和工程化設計，組織學生開展線上或線下分析討論。課中，設計工程問題的導入、確定組織學生開展工程問題分析的教學方式和方法（如團隊討論、自主探究、游戲教學和實驗研究等教學方法）、構建引導學生應用重、難點知識解決工程問題的途徑。課后，針對重難點知識及能力要求，設置不同難度和層次的作業任務，掌握學生的達成情況，并開展線上針對性答疑和討論。

（二）教學方法創新

教學方法要適用于教學內容，體現“以學生為中心”的理念，服務于學生能力要求的達成。教學內容、知識特點、教學對象情況和教學評價結果是確定教學方法的依據和教學方法創新的基礎。教學方法要體現學生的主體地位和教師的主導角色。“人不能直接教別人，人只能幫助他人學習”[15]，所以，不是將知識講得越明白的教學方法就越好，好的教學方法在于激發學生探究知識內核和思考問題本質的內動力，從而達到葉圣陶先生提出的“教，是為了不需要教”的終極目標。

課堂討論、游戲教學法、懸念設置法和自主探究法等方法都很好地體現了學生主體地位和以學生為中心的理念，可以根據教學內容和教學對象以及知識特點和教學評價結果進行教學方法的合理選擇或組合以及創新。

對于工科學生，工程問題導入法是激發工科學生主動思考，發揮主體地位的有效手段之一。該方法以工程問題為主線將課程的知識引出、知識運用和分析評價等教學內容有機串聯，讓學生理解所學知識的工程背景和價值所在，培養學生分析問題和解決問題的能力，促進學生自主性和創造性能力的發展，對標高階性、創新性和挑戰度的“金課”標準。

（三）教學評價體系搭建

教學評價是教學設計改革的動力，教學評價方法直接影響教學評價結果的真實程度，進而影響教學設計。教學評價方法應該反映以學生為中心，產出導向的教育理念。為此，本文針對每堂課提出一種“微循環評價”的形成性評價法，即課程學習前期，根據課程需要對學生進行“起點評價”，掌握每位同學所掌握相關必備知識和能力達成情況，從而開展針對性的課程教學設計。對部分未達成學生，開展線上相關學習資源的學習，并在課程前通過“補齊評價”最終達成課程教學的要求。課堂教學過程通過在線互動和線下討論等“階段評價”對學生的學習狀態和達成情況進行評價。課后階段，根據“階段評價”結果，針對未達成同學，利用線上教學資源進行課后輔導和在線答疑，并通過線上測評系統對學生的綜合能力進行“達成評價”。各階段評價根據需要，適當采用多元評價的方法進行評價，從而構建起一套“以學生為中心”的教學評價體系。

四、機械設計的教學設計實例

以機械設計課程中“帶傳動工作情況分析”一節的教學設計為例。

學情分析：帶傳動是一種重要的機械傳動形式，在工業和生活中都得到廣泛應用，如工業機器人、切割機、汽車發動機、洗衣機等機器中都應用到了帶傳動，“帶傳動工作情況分析”是本章的重點和難點內容。集美大學機械設計課程安排在第五學期，絕大多數學生已經具備本節學習所需的工程圖知識和力學基礎，部分參加過科創競賽的學生已經在作品中選用了帶傳動，但對帶傳動的工作原理、設計方法認識還不夠深入和系統。

教學目標：掌握帶傳動的工作原理、受力情況；能夠分析和區別帶傳動工作中的彈性滑動和打滑這兩種現象；能夠對機械領域復雜工程問題中帶傳動的相關問題進行分析、提出解決方案；部分學生能夠進行深層次的帶傳動動力學探索。

教學內容：“帶傳動中的力分析”和“帶傳動中的最大有效拉力及影響因素”這兩個知識點屬于理解層次，安排在課前線上學習；“帶的彈性滑動和打滑”是本節的核心內容，且為帶傳動的設計打下理論基礎，安排在線下課堂教學；提供帶傳動的現代設計方法、動力學仿真模型的建立等文獻資料，供部分學有余力的學生課外線上學習。

教學過程實施如下。

課前，通過SPOC 線上教學，設計線上微視頻、課件等學習任務，并通過QQ、微信群等方式開展師生、生生間的線上交流討論。學生學習完成進行線上課前知識測評，即“起點評價”；教師分析這部分知識的達成情況，開展針對性的課程教學設計，對少部分未達成學生督促其進行線上相關資源的學習，并通過“補齊評價”使其跟上進度。此外，采用任務驅動法，線上布置用于課堂小組討論的兩個工程問題，小組可于課前查找相關資料，啟發學生帶著問題主動學習。

課堂中，采用BOPPPS 教學模式，由老師簡要總結線上學習情況，通過動畫、帶傳動教具等詳細講解“彈性滑動和打滑的機理”。在參與式學習環節，將知識問題化，問題工程化，設計了三個討論問題（其中兩個工程問題已于課前布置），見表1。在討論過程中，老師及時跟蹤各組討論情況，注重推動學生積極參與、引導學生思維方向，全面了解各位學生表現。借助老師搭建的臺階，學生在討論過程中通過共享集體思維成果達到全面、正確的理解，完成對所學知識的意義建構，提高工程分析和解決問題能力，獲得溝通表達和協作能力。討論結束后，老師進行總結和點評，并由學生自評、互評及老師總評形成課堂討論成績。

表1 課堂討論問題

課后線上測試設置了必做題和附加題。所有同學都須完成稍有深度的課后測試題以進一步鞏固知識、提高應用能力；本節附加題目是“利用現代設計工具建立V 帶傳動工作的動力學模型”，可供部分學生在老師的指導下，以實現個性化培養。

教學評價：基于“微循環評價”法，本節教學目標的評價由“起點評價+補齊評價”（根據具體情況開展）+“課中討論評價+課后測評+挑戰測評”（部分）組成，從基礎知識、理論研究和工程應用等全方位評價學生對于該節教學目標的達成情況，促進學生差異化發展。

五、結束語

以學術的態度研究教學，以專業的態度開展教學[16]。本文從始至終圍繞著“以學生為中心”的教學理念，針對工科學生的混合式教學課程設計進行了系統的研究和探索。主要成果總結如下。

（1）提出了教學設計的“五化”原則，即教學對象差異化、線上線下融合化、教學內容層次化、教學主體學生化和教學評價目標化，主要體現“以學生為中心”的教學理念。

（2）從教學內容重構、教學方法創新和教學評價體系搭建三個方面介紹了教學設計實施的方法和途徑。

（3）提出了一種“微循環評價”的形成性評價法。主要針對“以學生為中心”的教學評價，從每堂課的課前、課中、課后三個環節到各環節每個節點的能力達成情況進行評價，落實以評促學，以評促教，持續改進，實現全體學生能力達成的目標。

（4）以機械設計課程為例，介紹了“以學生為中心”的混合式教學課程設計的具體實施。

“以學生為中心”的教學評價體系必然給授課老師帶來巨大的工作量，尤其在課程建設之初，而借助信息化、智能化技術和網絡教育平臺，開發一套智能化測評系統對降低教師的工作量和更好落實本文教學評價體系具有重要作用。