以課程目標為導(dǎo)向的混合式教學(xué)研究與實踐

趙俊生 焦建軍 任　彤 李建素 趙鵬飛

［摘 要］為了有效提高課程目標的達成度及工程應(yīng)用能力，教學(xué)團隊進行了以課程目標為導(dǎo)向的混合式教學(xué)研究與實踐。一是以課程目標為核心進行教學(xué)內(nèi)容的整體設(shè)計和信息化單元設(shè)計，完成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的框架設(shè)計和內(nèi)容建設(shè)；二是引入以學(xué)生為中心的項目教學(xué)法，同時采用邊學(xué)邊做的“做中學(xué)”混合式教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性。實踐結(jié)果表明，學(xué)生的學(xué)習積極性和學(xué)習意愿顯著增強，課程目標達成度明顯提高，學(xué)生工程應(yīng)用能力大幅提升。

［關(guān)鍵詞］課程目標；混合式教學(xué)；項目式教學(xué)；“做中學(xué)”

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）09-0058-05

成果導(dǎo)向教育（Outcome?Based Education，OBE）是工程教育專業(yè)認證的核心理念，是一種先進的教學(xué)理念，也被稱作產(chǎn)出導(dǎo)向教育[1]。課程目標是對學(xué)生學(xué)習產(chǎn)出的描述，是課程要實現(xiàn)的具體目標和意圖，是OBE理念下的課程教學(xué)質(zhì)量與產(chǎn)出標準。課程目標是課程方案設(shè)計的首要因素，其既是課程設(shè)計的起點，也是評估課程實施效果的依據(jù)[2-3]。

在信息化時代背景下，傳統(tǒng)教育模式已無法滿足新時代學(xué)生的個性化學(xué)習需求[4]。運用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，改革傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，是提升應(yīng)用型地方本科院校教學(xué)質(zhì)量的有效措施之一[5]。混合式學(xué)習是一種將傳統(tǒng)的課堂學(xué)習與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化學(xué)習的優(yōu)點相結(jié)合的學(xué)習方式。線上線下混合式教學(xué)對傳統(tǒng)單一課堂教學(xué)模式進行了改革，將現(xiàn)代信息技術(shù)有機地整合到課程學(xué)習活動中，創(chuàng)建以學(xué)生為中心的學(xué)習環(huán)境。其主要思想是將面對面教學(xué)和在線學(xué)習兩種學(xué)習模式有機整合，以達到降低成本、提高效率的目的[6]。學(xué)生可以利用線上豐富的教學(xué)資源進行網(wǎng)上自主學(xué)習，實現(xiàn)個性化的學(xué)習目標[7]。

中北大學(xué)（以下簡稱我校）機電專業(yè)以培養(yǎng)復(fù)合型工程技術(shù)人才為目標，要求學(xué)生不僅要掌握必要的工程科學(xué)知識，還必須具備處理工程問題的能力，因此，如何將課程知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生分析問題和解決問題的能力顯得尤為重要。多種教學(xué)模式并行、構(gòu)建多元化教學(xué)評價體系是解決當前教學(xué)存在問題的有效途徑[8]。而以課程目標為導(dǎo)向的項目教學(xué)法是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，是高等院校進行應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效策略，可促進校企深度合作及協(xié)同育人，推動信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合[9]。

為此，本文以機械電子工程專業(yè)核心課程電氣控制與PLC及對應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)電氣控制與PLC課程設(shè)計、機電設(shè)備低壓電器實訓(xùn)為切入點，進行以課程目標為導(dǎo)向的混合式教學(xué)研究與實踐。

一、課程目標及對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

為了加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，我校機械電子工程專業(yè)核心課程電氣控制與PLC強化了實踐環(huán)節(jié)，除理論教學(xué)外，還增加了課程設(shè)計和實驗實訓(xùn)。然而前期教學(xué)過程和考核結(jié)果表明，盡管增加了實踐環(huán)節(jié)，但由于沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，課程目標達成度并未明顯提高，離專業(yè)認證的指標要求也相去甚遠。

根據(jù)工程教育專業(yè)認證理念，本課程支撐畢業(yè)要求的課程目標如下。

課程目標1：能夠基于電機特性分析相關(guān)工程問題，具備對電機拖動系統(tǒng)啟動、調(diào)速、制動等工程問題進行分析的能力（支撐畢業(yè)要求的分析研究能力）。

課程目標2：能夠采用適當方法（分析設(shè)計法、邏輯設(shè)計法、順序控制設(shè)計法），進行基本的低壓電器、可編程邏輯控制器控制線路的分析和設(shè)計（支撐畢業(yè)要求的程序設(shè)計能力）。

課程目標3：能夠應(yīng)用編程器等現(xiàn)代工具對控制電路梯形圖進行編程、仿真，并反饋指導(dǎo)對梯形圖的改進與優(yōu)化（支撐畢業(yè)要求的使用現(xiàn)代工具能力）。

通過充分調(diào)研并結(jié)合行業(yè)需求，教學(xué)團隊根據(jù)課程目標進行課程內(nèi)容調(diào)整，如基于“機電傳動電氣控制系統(tǒng)設(shè)計”這一核心目標對課程內(nèi)容進行精心設(shè)計，完成課程的整體設(shè)計和信息化教學(xué)單元設(shè)計，為課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。課程內(nèi)容主要體現(xiàn)對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，課程目標及對應(yīng)課程內(nèi)容如圖1所示。各課程目標及對應(yīng)課程內(nèi)容具有如下特點：

一是從廣度上涵蓋電動機和生產(chǎn)機械的特性、系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件判別、啟動調(diào)速制動方法、低壓電器控制線路設(shè)計、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。

二是深度上從基礎(chǔ)理論到分析設(shè)計，最后落地于工程應(yīng)用；緊密圍繞分析研究能力、程序設(shè)計能力、使用現(xiàn)代工具、工匠精神和科學(xué)素養(yǎng)等課程目標進行課程開發(fā)。

三是教學(xué)內(nèi)容深度和廣度科學(xué)合理，有明確的高階思維能力訓(xùn)練內(nèi)容，并通過綜合作業(yè)對課程目標的達成進行有效支撐。

二、基于課程目標的混合式教學(xué)線上教學(xué)平臺建設(shè)和線下實踐教學(xué)設(shè)計

（一）線上教學(xué)平臺建設(shè)

在課程線上教學(xué)資源的設(shè)計與呈現(xiàn)上，應(yīng)將課程內(nèi)容劃分為多個相對小而完整的學(xué)習單元。單個學(xué)習單元的容量不宜太大，每個小單元應(yīng)有相應(yīng)的學(xué)習目標、前測、學(xué)習建議、學(xué)習內(nèi)容、案例、測試與反饋等內(nèi)容，便于學(xué)習者利用零碎的閑暇時間學(xué)習相對完整的內(nèi)容[10]。另外，學(xué)習資源不能只是單純地呈現(xiàn)學(xué)習內(nèi)容，而是要幫助學(xué)習者把復(fù)雜問題簡單化，宜用通俗易懂的語言和實例，用親切、友好、互動性強且富于趣味性的方式來包裝學(xué)習內(nèi)容，以引起學(xué)習者的關(guān)注和興趣。

教學(xué)團隊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺的特點，結(jié)合課程目標及教學(xué)內(nèi)容，初步構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的框架。該課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的框架內(nèi)容包括課程基本信息、課程學(xué)習、在線測試、課程作業(yè)、課程論壇、常見問題、課程實用手冊與軟件等板塊。

（二）基于項目教學(xué)法的線下實踐教學(xué)設(shè)計

在課程理論學(xué)習的基礎(chǔ)上，教學(xué)團隊針對與課程緊密關(guān)聯(lián)的實踐環(huán)節(jié)——電氣控制與PLC課程設(shè)計、機電設(shè)備低壓電器實訓(xùn)，進行基于項目教學(xué)法的實踐教學(xué)設(shè)計。通過選擇一些從教師承擔的科研工作中提煉出的設(shè)計案例，設(shè)置不同類型不同難度的設(shè)計題目、實驗題目，使一部分優(yōu)秀學(xué)生參與到教師的科研活動中，培養(yǎng)綜合能力。

為增強學(xué)生的學(xué)習興趣，教學(xué)過程中教學(xué)團隊將自制儀器設(shè)備“一體化多功能機電控制綜合實驗臺”（見圖2）項目的自動控制引入本課程的教學(xué)中，讓學(xué)生根據(jù)控制要求完成工程項目分析。控制功能主要由低壓電器及PLC實現(xiàn)；監(jiān)控功能由上位機中的MCGS組態(tài)軟件完成，被控部件的運行既可通過與PLC相連的外部開關(guān)控制，也可通過監(jiān)控主畫面上的按鈕開關(guān)實現(xiàn)。總之，從硬件系統(tǒng)設(shè)計、安裝、布線到軟件編程、組態(tài)設(shè)計等，都從工程項目中引出，做到了實驗教學(xué)項目工程化，并綜合應(yīng)用了電氣自動控制與PLC控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、組態(tài)控制技術(shù)等。同時，通過讓學(xué)生參與從設(shè)計、制作到應(yīng)用的全過程訓(xùn)練，學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、設(shè)計創(chuàng)新能力得到了很大的提高，有助于分析、設(shè)計、使用計算機工具能力等課程目標的達成，更增強了學(xué)生適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展的能力。

三、混合式教學(xué)模式的實施方法

本項目采用的混合式教學(xué)方法（見圖3）摒棄了以往的線下課堂講授、課后學(xué)生自己進行線上補充學(xué)習的模式，將理論教學(xué)、實踐教學(xué)同時進行，使線上、線下學(xué)習并行。課程開始即導(dǎo)入項目，課堂講解項目需掌握的專業(yè)知識點。學(xué)生線上根據(jù)自己的需要進行自主學(xué)習，線下主要進行分組討論、考核評定。這種組織實施方式不僅能體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，而且能極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習的積極性及主動性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

在實施混合式教學(xué)模式前，先根據(jù)學(xué)習者的特征制訂實施的具體策略和步驟，并探討其可行性，在與學(xué)生的互動中收集、研究反饋信息并調(diào)整研究的策略。注重學(xué)生的學(xué)習效果，對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行調(diào)整或者修改。對研究中獲得的數(shù)據(jù)、資料進行綜合分析，并做出必要的評價和結(jié)論。課程教學(xué)團隊對課程部分內(nèi)容進行了基于高階思維能力訓(xùn)練的學(xué)習通異步自學(xué)+微信同步在線答疑案例設(shè)計（見表1）。

四、混合式教學(xué)課程目標達成效果

（一）基于課程目標的達成度評價及反饋機制

在線學(xué)習活動不僅包括課件下載、微課程學(xué)習、課堂視頻學(xué)習，還包括在線測試、課程作業(yè)，以及實踐環(huán)節(jié)的作品提交、學(xué)生互評、作品投票、討論交流、心得體會、自我測評等，不僅給學(xué)生提供了自主學(xué)習的環(huán)境，而且給學(xué)生提供了協(xié)作、分享、交流、討論的平臺。

在基于項目教學(xué)法的實踐教學(xué)評估過程中，每一個項目都需根據(jù)課程目標制定相應(yīng)的評分標準，評價目標要充分反映學(xué)生的各種學(xué)習能力，從對硬件和軟件的認知、操作（接線和程序的輸入） 、編寫程序、語言表述、綜合素質(zhì)、創(chuàng)新性等多方面對學(xué)生進行綜合評價。對于學(xué)生在項目操作中的表現(xiàn)，教師要參考評分標準給每一名學(xué)生進行打分，并就其表現(xiàn)給出評語，指出學(xué)生在項目實施過程中存在的優(yōu)點和不足。這種考核評價方法不同于以往的考試方式，能有效反映課程目標的達成度，并為教師及時提供反饋，進而完善教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法。

（二）課程目標達成度實施效果分析

針對課程目標，教學(xué)過程中要注重以“學(xué)生為中心”，對各個教學(xué)環(huán)節(jié)進行評價。課程目標定量考核除了考核學(xué)生對電氣控制與PLC的基本知識、基本原理和方法的掌握情況，還要重點考核學(xué)生對電氣控制系統(tǒng)的分析能力、對控制線路的設(shè)計能力和對工具使用方法的掌握程度。只有針對各考核環(huán)節(jié)制定合理的評價標準，并明確與課程目標的映射關(guān)系，評價內(nèi)容才能夠有效反映課程目標的達成度。

考慮到課程考核環(huán)節(jié)可能存在難易程度不均以及學(xué)生對課程目標達成度的理解不到位等情況，教學(xué)團隊利用調(diào)查問卷進行了課程目標達成情況的定性評價，即按照各課程目標分項設(shè)計問卷，調(diào)查學(xué)生掌握知識及獲得能力等課程目標的達成情況。最終根據(jù)定性評價和定量評價的結(jié)果，取各課程目標達成度的最低值作為課程目標達成度。近三年課程目標達成度的對比結(jié)果表明，2022年采用混合式教學(xué)后的課程目標達成度明顯提高（見表2）。

五、結(jié)語

本文以專業(yè)核心課程電氣控制與PLC及其對應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)——電氣控制與PLC課程設(shè)計、機電設(shè)備低壓電器實訓(xùn)為切入點，進行以課程目標為核心的混合式教學(xué)研究與實踐，通過構(gòu)建以學(xué)生為中心的動態(tài)交流學(xué)習網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，真正實現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)；采用線上、線下相結(jié)合的混合學(xué)習模式，同時采用邊學(xué)邊做的“做中學(xué)”教學(xué)模式，使學(xué)生的學(xué)習積極性和學(xué)習意愿顯著增強，課程目標達成度明顯提高，學(xué)生工程應(yīng)用能力明顯提升。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：劉鳳華］