混合現實技術在工科專業應用研究

摘 要：伴隨教學改革推進，高校教學方法也需要進行相應改革。因此，國內外許多高校開始將線上線下混合式課程研究法引入教學。以液壓與氣壓傳動課程為研究對象，分析討論線上線下混合式教學模式特點。實現授課對象對重難點內容的深入理解，促使學生更好地掌握液壓相關知識，有效地提高了液壓與氣壓傳動課程教學質量和效果。

關鍵詞：線上線下 混合式課程 液壓與氣壓傳動 教學方法

混合式教學已成為高校教學改革，創新，提高教學質量，改變學生自主學習，提高人才培養的有效途徑。針對《液壓與氣壓傳動》課程建設中存在的認知不足、課程內容抽象、課程建設難以推進等問題，構建了《液壓與氣壓傳動》線上線下混合型新工程建設思路和方案，并闡述了課程教學環節的實施過程。通過課程輻射機械設計制造及其自動化等專業的線上線下混合式教學建設，逐步形成新工科專業特點下的建設模式，從而實現教學質量的提升，有效提高課程質量和人才培養質量。

1 基本概念

混合式學習的概念最早由美國教育研究者庫尼提出，在21世紀之前，混合式學習是指視聽、幻燈投影和音像錄制與粉筆和黑板等現代學習方式的結合。它指的是不同學習方式的結合，包括傳統學習方式結合計算機輔助學習的使用，以及傳統學習方式與自主學習和協作學習的合作。21世紀以后，隨著互聯網的普及和電子學習的發展，自主學習和協作學習的結合被添加到混合式學習中，在原有內涵的基礎上賦予了混合式學習全新的含義?；旌鲜綄W習將移動通訊設備、在線學習環境和課堂討論相結合，通過現代教育技術手段優化整合傳統教學手段，將傳統課堂教學、體驗式教學和在線教學融為一體。通過將“適當的學習技術”與“適當的學習方式”相結合，優化學習。這一聲明概述了混合式學習方法的定義，并被許多人認為是最初的定義。Minosky[1]認為，混合式學習是將傳統學習與網絡學習的優勢結合起來，即在學習過程中，教師不僅要充當指導者、激勵者和監督者的角色，還要充分體現學生的主動性、積極性和創造性，讓學生成為學習過程中的關鍵對象，這不僅體現了網絡學習的優勢，也凸顯了傳統的以教師為中心的學習和以學生為中心的學習、傳統的以教師為中心的學習和以學生為中心的學習對于混合式學習的優勢[2]。

2 混合式教學研究現狀

2.1 混合式學習推行現狀

2019年疫情暴發后，經濟合作與發展組織（OECD）在其“教育政策緊急審查”中明確提到了“在線課程”。次年，教育部發布了《疫情防控期間普通高校網絡教學組織與管理指南》。疫情發生后不到半年，全國約1500所高校的100萬名教師開設了數百萬門在線課程，1878萬名學生參與了在線學習，累計自學課程超過20億門。隨著大學從被動接受到主動參與的轉變，混合式學習方式和教學水平的組合不斷增加。混合式學習也從疫情期間的臨時措施演變為疫情過后的新常態，成為教育信息化的重要內容和組織形式。

對于以線下示范課、現場講授和線下小組實踐為主要學習實踐特點的工科院校來說，線上線下相結合的混合式學習方式無疑是對傳統工科課堂教學和工科人才培養的重大挑戰和變革，從2023年起，混合式學習將顛覆傳統課堂教學的教與學的互動關系[3]?？臻g的限制將迫使工科教育者改變原有的線下授課和線上教學模式，尋求線上線下學習工具優勢的融合。推動高校工科教育混合式學習的發展，尋找網絡空間工科教育混合式學習的新途徑，探索高校工科人才空間化培養的策略。

2.2 混合式學習模式區別

混合式學習方式可分為三類：生成型混合式學習、促進型混合式學習和變革型混合式學習。生成型混合學習是指為相同的學習內容提供多媒體學習環境，使學生更容易選擇合適的學習方式。促進型混合學習是指以在線學習補充面授學習；這兩種學習方式相互關聯，但在線學習只提供學習工具，不會明顯改變面授學習方式。變革型混合是指在線學習和面授學習充分融合和互動，創造一種新的學習方式，真正實現從“以教師為中心的學習”到“以學生為中心的學習”的轉變。然而，挑戰依然存在，如學生在線學習的自主性、無法控制在線學習的影響、難以分析學習評價等。因此，盡管變革式教學是實施混合式學習的最佳途徑，但約70%的本地大學教師在開展混合式學習時都會進行不同程度的課外輔導。

2.3 課程建設目標

本課程以“慕課”（MOOC）、“專屬在線課程”（SPOC）、“雨課堂”等其他在線資源為基礎，采用合適的智能數字化學習工具，根據學校實際情況進行課程調整，將35%-50%的課時用于自主在線學習，與線下教學有機結合，并采用常規翻轉課堂進行混合式教學。開發線上線下混合課程，將在線課程與課堂教學有機結合。

在推進德育工作方面，學校以學生為本，開發學生的內在潛能和學習動力，注重學生德、智、體、美等方面的全面發展。學校根據教師的教學經驗選拔教師，合理安排課程和作業，鼓勵教師在教育改革中發揮積極作用，提高教學質量。課程設計目標符合學校發展方向和人才培養目標，注重知識、技能和素質的培養。備課具有學術性和針對性。教學實踐、方法、過程和評價設計合理。教學內容符合學生現有發展水平，知識體系常教常新，教材選用符合教育部和學校關于教材選用的規定，教學資源豐富多樣。學生在教學組織和實施過程中發揮著核心作用。教師對備課提出明確要求，并密切關注學生的學習情況。采用多種方法對教學目標、教學內容和教學組織進行評價和評估，學習情況可跟蹤，診斷改進積極有效。學習材料齊全，可研究、監控和評價。

3 混合式教學模式實踐

3.1 課程開設情況分析

《液壓與氣壓傳動》課程作為馬鞍山學院機械設計制造及其自動化等工科近機類專業的專業基礎課，開課于2007年，至今已十多年時間，授課學生1400余人次。項目組成員有完整的教學大綱、教學進度表、教案等教學資料，師資隊伍結構合理。自2022年起，《液壓與氣壓傳動》課程利用學習通平臺資源，搭建了馬鞍山學院該課程。校內相關專業學生可在馬鞍山學院教學平臺加入該課程進行學習。

本課程的學習目標要求學生了解常用液壓元件的工作原理、組成和特點，掌握常用裝置的工作原理、運動特點和設計方法。了解常用液壓元件和機構的工作原理和特點，掌握常用液壓元件和機構的工作原理和特點，掌握常用方案的選擇和設計方法[4]。計算、繪制圖表并利用技術信息分析和設計回路，計算壓力問題。了解基本液壓程序的一般原理和設計步驟。應用通過液壓和氣動回路科目的理論和實踐學習獲得的一般知識和實踐技能，設計基本的簡單液壓和氣動回路等，并具備通過實驗和觀察排除常用液壓系統故障和查明故障原因的能力。能夠獨立完成教學先決條件中規定的實驗，正確觀察實驗中出現的各種動作，通過分析和計算得出正確的結論，認識常用液壓元件的結構、工作性能和一般機械零件的結構性能[5]。同時希望通過本學科的教學，培養學生具有創新思維和實踐能力、嚴謹的科學行為、良好的職業道德、團隊協作能力、專業表達和技術交流能力、制定工作計劃方法的能力、學習掌握新知識和新技能的能力、解決實際問題的能力等專業技能。

3.2 教學資源儲備情況分析

線上采用多媒體教學資源，滿足不同學生的跨時域學習需求，線下提供了標準制作的課程授課資源，主講教師采用“電腦寫字板”輔助教學PPT的授課方式。利用學習通泛雅平臺等網絡工具進行課程資源搭建，引用該課程其他優秀的網絡教學視頻；并上傳包括教學大綱、教案等在內資料，在線布置及批改作業，方便師生作業交流、課堂簽到及互動，方便輔助開展課堂教學活動[6]。

將實驗室中典型液壓與氣壓裝置模型陳列于開放式走廊中，學生可以隨時觀摩，該模型經過改造可以模擬運行，可以動態地展示其運行過程，方便學生理解和掌握各種典型回路的運行原理。并建設有液壓與氣壓實驗室等教學實驗室，配備有液壓傳動綜合實驗臺、氣壓傳動綜合試驗臺和電液伺服比例控制測試實驗臺等專業設備，配合本課程理論教學，可完成配套的教學實驗[7]。堅持理論結合實際，將配備有3D打印實訓、車工實訓、鉗工實訓、拆裝與測繪實訓和焊接實訓等項目及其配套實訓室，使學生有條件地加工實際工件，進而加深對本課程相關知識點的理解和掌握[8]。

4 混合式教學執行情況

《液壓與氣壓傳動》課程開始采用混合式教學后，參與教學的教師首先整理了近十年的教學資料，將這些資料進行分類整理，并匯總成為線上資源庫。隨后，將資源庫材料上傳到學校規定的網絡教學平臺，并對內容進行梳理和校對。將課程資源根據類型進行分類，并在充分研究了學校網絡教學平臺功能的基礎上，建立了一個基于網絡教學平臺的線上課程，并為每一位任課老師留出了可以根據自身教學情況進行調整的空間。課題組成員通力合作，在線上資源的基礎上，研討線上線下課程的結合原則和結合點，基本搭建了一個完整的線上線下結合授課框架[9]。

在資料的整理過程中，將各位老師自己曾經使用過的資料進行匯總，并根據各自教學特點和風格，合理安排各個章節的線上內容。同時，定期開會討論課程內容的更新情況。同時，為了進一步豐富課程資源，在課堂上，鼓勵學生參與線上線下課程建設，鼓勵學生根據自身學習情況，尋找學習資源，豐富線上教學資源庫[10]。

截至目前，課程的線上教學框架已經基本完成搭建，線上和線下的結合方法已經開始實踐。課題組老師也根據自身教學經驗觀察線上和線下課程結合過程中的問題，并及時匯報并研討解決辦法。始終圍繞“以學生為中心”這一建設目標和建設要求，項目內各老師通過鼓勵學生根據自己在學習過程中的問題尋找學習資料，并將學生找到的資料經老師審核匯總后，放入線上教學平臺。經統計，線上資源中課程文檔已有138個，所含視頻時長412分鐘。題庫所含題目數量205道，在線下理論教學中，通過線上平臺發布課堂活動87個，發布討論話題及回復話題71個。課程根據不同專業和不同年級的需求，課題組老師分別在線上教學平臺建立課頭，上述數據來源于多個課頭。

5 結論

對于現階段的課程建設，發現學生積極參加線上教學活動的原因在于課程的考核與線上資源的使用有一定關聯。同時，線上教學平臺可以更加高效地處理如簽到、隨堂練習等課堂活動，因此，今后將進一步推進線上資源豐富和優化，并進一步修改考核辦法，通過考核促進線上資源的利用，同時也通過線上資源和線上平臺的使用，進一步提高教學質量，從而實現線上與線下教學的有機結合。

基金項目：本文系安徽省高等學校省級質量工程項目階段性成果，項目編號：2022xsxx221；安徽省質量工程機械制造技術基礎（線上線下混合式課程），項目編號：2022xsxx223。

參考文獻：

[1]Minosky A S，Wiechers M，Umana L L.The impact of course format on student perceptions of the classroom learning environment and teamwork[J].Active Learning in Higher Education，2024，25（3）：321-336.

[2]崔輝.大數據背景下高校多元混合式教學模式改革研究[J].湖北開放職業學院學報，2024，37（20）：156-158.

[3]呂曉杰，陳閃，劉翠.應用型大學對標“金課”的專業課程教學改革研究與實踐——以《液壓與氣壓傳動》課程教學改革為例[J].機電產品開發與創新，2024，37（05）：182-184.

[4]周曉敏，鄭莉芳，肖會芳，等.線上線下聯動多資源協同的《液壓與氣壓傳動》課程教學創新探索與實踐[J].液壓氣動與密封，2024，44（11）：67-71.

[5]孫霽宇，馬云海，田麗梅，等.液壓與氣壓傳動課程“線上——線下（雙線）”融合式教學模式研究與實踐[J].創新創業理論研究與實踐，2023，6（15）：137-139.

[6]李昆，張宏良，劉向東，等.地方應用型本科機械專業液壓與氣壓傳動課程實驗教學改革探索與實踐——以新疆理工學院為例[J].造紙裝備及材料，2023，52（04）：252-254.

[7]袁加奇，范駿，陳為，等.線上線下、虛實結合的多元化實踐教學模式探索——以“液壓與氣壓傳動”課程為例[J].科技與創新，2022（04）：170-172.

[8]秦翠蘭，王磊元，趙群喜.“雙一流”建設背景下應用型本科院?！耙簤号c氣壓傳動技術”課程建設探索[J].江蘇科技信息，2022，39（05）：78-80.

[9]孫霽宇，張清珠，李默，等.融入課程思政的液壓與氣壓傳動在線教學和傳統課堂教學比較與反思[J].中國教育技術裝備，2021（13）：93-94+100.

[10]吳玉琴，李榮芳.課程思政理念下專業課程教學改革探究——以液壓與氣壓傳動課程為例[J].南通航運職業技術學院學報，2021，20（01）：97-100.