工程專業(yè)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究

張沖 吳冠豪

[摘? ?要] 工程專業(yè)的混合式教學(xué)有其自身的特點(diǎn)。文章首先闡述了工程專業(yè)混合式教學(xué)“混合”的內(nèi)涵;其次基于工程人才培養(yǎng)目標(biāo)特點(diǎn)，圍繞學(xué)習(xí)活動(dòng)、教學(xué)資源、教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面對(duì)混合式教學(xué)進(jìn)行了設(shè)計(jì);最后，結(jié)合清華大學(xué)“光電儀器設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革案例，在教學(xué)實(shí)踐中實(shí)施并驗(yàn)證了混合式教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 工程專業(yè); 混合式教學(xué); 工程人才; 教學(xué)設(shè)計(jì); 教學(xué)實(shí)踐

[中圖分類號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 張沖（1984—），男，吉林農(nóng)安人。博士研究生，主要從事工程教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究。E-mail：zhangchong @tsinghua.edu.cn。

一、問題的提出

信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展極大的便捷了知識(shí)、理論的傳播，也給高層次工程人才的培養(yǎng)帶來了挑戰(zhàn)。就高等工程教育的目的來看，工程教育、教學(xué)已無法停留在知識(shí)和信息的簡單傳遞層面，更重要的是，要在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)其有效運(yùn)用知識(shí)、技能解決復(fù)雜工程問題的能力和創(chuàng)新創(chuàng)造力[1]。當(dāng)前，我國高等工程教育領(lǐng)域正在大力推進(jìn)新工科專業(yè)建設(shè)，新工科專業(yè)建設(shè)的核心任務(wù)是人才培養(yǎng)，而培養(yǎng)和造就一批具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力、高素質(zhì)的各類交叉復(fù)合型卓越工程科技人才是新工科建設(shè)的主要目標(biāo)[2]。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)：一方面，要系統(tǒng)性地改革工程教育教學(xué)內(nèi)容，以滿足新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要;另一方面，要?jiǎng)?chuàng)新工程教育教學(xué)方法，充分認(rèn)識(shí)到數(shù)字技術(shù)、信息化對(duì)知識(shí)獲取方式和傳授方式，以及教和學(xué)關(guān)系帶來的革命性影響，利用好信息化的手段輔助工科教學(xué)，切實(shí)提高工科教學(xué)效果和工程人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

混合式教學(xué)作為一種融入信息技術(shù)手段的創(chuàng)新型教學(xué)方法，近年來得到了教育界廣泛關(guān)注。然而，工程專業(yè)混合式教學(xué)改革還處于探索階段，尚缺乏策略性、方法性研究，教學(xué)效果也有待實(shí)踐檢驗(yàn)?；旌鲜浇虒W(xué)中“混合”的內(nèi)涵是什么，如何結(jié)合工程專業(yè)特點(diǎn)，進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，工程專業(yè)混合式教學(xué)效果如何？本研究基于清華大學(xué)“光電儀器設(shè)計(jì)”課程的混合式教學(xué)改革實(shí)踐案例，嘗試通過對(duì)上述問題的回答，為工程專業(yè)混合式教學(xué)的有效開展提供參考方案，為信息技術(shù)與工程教育的深度融合以及培養(yǎng)具有全面能力素養(yǎng)、高層次、創(chuàng)新型工程科技人才提出合理的意見和建議。

二、混合的內(nèi)涵

工程專業(yè)推進(jìn)混合式教學(xué)改革的前提，是要準(zhǔn)確理解“混合”的內(nèi)涵。國外有學(xué)者認(rèn)為：只有當(dāng)課程內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行傳授達(dá)到一定的比例時(shí)，才能算作混合式。如Allen認(rèn)為，課程在線交付的內(nèi)容應(yīng)在30%～79%之間[3];而Watson設(shè)定課程內(nèi)容在線傳授的比例是不低于30%[4]。本研究認(rèn)為，這樣一種對(duì)“混合”內(nèi)涵的理解是表面的，是無法指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐的。正如Graham所指出的，即使可以準(zhǔn)確地確定一個(gè)百分比，29%的課程內(nèi)容在線傳授與30%的課程內(nèi)容在線傳授又有什么實(shí)際的差別呢[5]？可見，混合式教學(xué)中“混合”的本質(zhì)并不在于多少內(nèi)容、多少比例的混合。之所以“混合”，是因?yàn)橛卸鄠€(gè)不同質(zhì)的對(duì)象要綜合利用，有不同質(zhì)的目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)。如果是同一對(duì)象、同一目標(biāo)，或者相同性質(zhì)的對(duì)象、目標(biāo)在一起，就不能稱為“混”，也沒有必要“混”[6]。從教學(xué)實(shí)踐的角度來講，目標(biāo)是任何教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，沒有目標(biāo)就不會(huì)有內(nèi)容，也不會(huì)有形式，更不會(huì)有相匹配的資源。因此，不管對(duì)混合式教學(xué)中的“混合”有多少種形式上的理解，本研究中的“混合”主要指基于工程教學(xué)、工程人才培養(yǎng)目標(biāo)的混合。只有明確了目標(biāo)，明確了這一內(nèi)涵，混合式教學(xué)設(shè)計(jì)才能更好地付諸實(shí)踐。

三、工程專業(yè)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

關(guān)于混合式教學(xué)中哪些（任務(wù)）最好在線完成，哪些（任務(wù)）最適宜線下面對(duì)面完成，或者什么時(shí)候完全的在線學(xué)習(xí)是比課堂教學(xué)更好的選擇，對(duì)這些問題尚沒有確切的能夠指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐的佐證或理論[7]。但工程專業(yè)教學(xué)具有特殊性，它不同于文理科專業(yè)，在教學(xué)目標(biāo)方面不僅強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)、原理的理解和掌握，更強(qiáng)調(diào)知識(shí)、技能的綜合與實(shí)際運(yùn)用，從而培養(yǎng)學(xué)生通過設(shè)計(jì)等手段創(chuàng)造性地解決復(fù)雜工程問題的能力。有學(xué)者指出，在知識(shí)經(jīng)濟(jì)、科技革命和全球經(jīng)濟(jì)一體化的背景下，未來工程科技人才不僅需要掌握關(guān)于什么的知識(shí)（即事實(shí)方面的知識(shí)）、關(guān)于為什么的知識(shí)（即原理和規(guī)律方面的知識(shí)），更需要掌握怎么做的知識(shí)（即操作、實(shí)踐能力）以及關(guān)于誰的知識(shí)（即怎么合作、如何管理的知識(shí)與能力）。培養(yǎng)既有理論創(chuàng)新能力，又有工程實(shí)踐能力及其他高階能力素養(yǎng)的創(chuàng)新型工程科技人才已成為未來工程教育核心的目標(biāo)。已有研究表明：混合式教學(xué)中線上與線下教學(xué)模式，在不同類型知識(shí)學(xué)習(xí)方面各具優(yōu)勢。當(dāng)學(xué)習(xí)陳述性、事實(shí)性知識(shí)時(shí)，線上多媒體技術(shù)的優(yōu)勢明顯，線上學(xué)習(xí)對(duì)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力也更有利;當(dāng)學(xué)習(xí)程序性知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的高階能力素養(yǎng)時(shí)，線下的實(shí)踐、參與式學(xué)習(xí)、研究性教學(xué)更具優(yōu)勢[8]。

因此，工程專業(yè)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵從工程人才培養(yǎng)目標(biāo)的上述特點(diǎn)，從教學(xué)目標(biāo)的合理分解出發(fā)，發(fā)揮線上與線下教學(xué)各自的優(yōu)勢，對(duì)整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)。線上，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)側(cè)重于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)、原理的記憶、理解和掌握;線下，教學(xué)目標(biāo)則側(cè)重于學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)，以及設(shè)計(jì)思維、創(chuàng)新思維、創(chuàng)造力的開發(fā)。工程專業(yè)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)要基于以上教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，匹配合適的教學(xué)資源，并采取適當(dāng)?shù)姆绞皆u(píng)價(jià)教學(xué)效果。

（一）學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)活動(dòng)是指學(xué)習(xí)者以及與之相關(guān)的學(xué)習(xí)群體，為了達(dá)到特定的學(xué)習(xí)目標(biāo)需要完成的訓(xùn)練內(nèi)容，是教學(xué)設(shè)計(jì)的核心[9]。對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的分類有多種方式，本文根據(jù)工程專業(yè)學(xué)習(xí)的知識(shí)屬性以及混合式教學(xué)目標(biāo)，將學(xué)習(xí)活動(dòng)分為理論概念、思維開發(fā)、綜合實(shí)踐三種類型。

理論概念類學(xué)習(xí)活動(dòng)以靜態(tài)的陳述性知識(shí)學(xué)習(xí)為主，主要目的是讓學(xué)生掌握本學(xué)科專業(yè)的基本概念、相關(guān)知識(shí)原理以及了解知識(shí)、原理運(yùn)用的實(shí)踐場景。混合式教學(xué)模式下，其實(shí)現(xiàn)途徑是：學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)課程、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)線上自學(xué)，教師主要起輔助作用。

思維開發(fā)類學(xué)習(xí)活動(dòng)主要目的是開發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維、逆向思維、批判思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力。思維能力的培養(yǎng)離不開問題的創(chuàng)設(shè)，人的思維活動(dòng)與具體問題的解決過程密不可分。因此，思維類、開發(fā)類學(xué)習(xí)活動(dòng)主要是基于問題的學(xué)習(xí)，其具體實(shí)現(xiàn)途徑：一是針對(duì)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)反饋，總結(jié)提煉共性問題、難點(diǎn)問題，由教師組織學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)以及課堂上進(jìn)行討論，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，提出一些解決問題的新思路;二是教師在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)踐中的開放性任務(wù)、企業(yè)的需求與案例，以完成專題研究的方式（具體形式可以是調(diào)研報(bào)告、課程設(shè)計(jì)、工程部件設(shè)計(jì)等）引導(dǎo)學(xué)生嘗試提出新穎的問題解決思路或設(shè)計(jì)方案。從教學(xué)實(shí)踐看，線下教學(xué)對(duì)學(xué)生思維開發(fā)的效果更明顯，但線上的交流互動(dòng)、研討也有利于思維能力培養(yǎng)，對(duì)線下教學(xué)目標(biāo)能起到加持作用。

綜合實(shí)踐類的學(xué)習(xí)活動(dòng)主要目的是為了檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)、原理、技能的理解與掌握程度，通過創(chuàng)設(shè)基于真實(shí)問題情境的學(xué)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的能力、表達(dá)溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造力等高階能力素養(yǎng)。綜合實(shí)踐類學(xué)習(xí)活動(dòng)主要依靠線下的研究性教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)完成，具體實(shí)現(xiàn)路徑是：教師將工程科研中的具體任務(wù)或企業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求凝練成研究課題或項(xiàng)目選題，科學(xué)制定研究目標(biāo)，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣對(duì)其進(jìn)行分組，指導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)，通過完成源自工程實(shí)踐的綜合項(xiàng)目，培養(yǎng)其高階能力素養(yǎng)。

（二）教學(xué)資源設(shè)計(jì)

工程專業(yè)混合式教學(xué)資源，包括線上教學(xué)資源與線下教學(xué)資源兩部分。其中線上教學(xué)資源主要呈現(xiàn)形式是網(wǎng)絡(luò)課程資源與遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)資源;線下教學(xué)資源主要呈現(xiàn)形式是工程項(xiàng)目資源、工程實(shí)踐教學(xué)資源與企業(yè)學(xué)習(xí)資源。

1. 網(wǎng)絡(luò)課程資源

網(wǎng)絡(luò)課程是在線學(xué)習(xí)最主要的資源載體，是線上教學(xué)設(shè)計(jì)的核心。網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)不是簡單地將原有的線下課程資源照搬到網(wǎng)絡(luò)上，而要兼顧學(xué)習(xí)內(nèi)容的有效性與趣味性，前者保證課堂的效率，后者助力于學(xué)生的深度參與[10]。為此，教師一方面要注重教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活、工程實(shí)踐中真實(shí)問題的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生感知課程的效用價(jià)值;另一方面，要適度增加學(xué)習(xí)任務(wù)的挑戰(zhàn)性并采取模塊化課程設(shè)計(jì)方法，將學(xué)習(xí)任務(wù)分解為不同的教學(xué)內(nèi)容和相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)每一部分的模塊設(shè)置相應(yīng)的引導(dǎo)性問題，并提供輔助學(xué)習(xí)資料、文獻(xiàn)，以及與課程學(xué)習(xí)相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫資源、案例資源等，引起學(xué)生參與學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生自學(xué)的積極性。

2. 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)資源

遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室是遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)資源的載體，它主要由一些智能設(shè)備、仿真設(shè)備、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、工程軟件等資源通過網(wǎng)絡(luò)有機(jī)聯(lián)結(jié)而形成，是工程專業(yè)特有的在線學(xué)習(xí)資源。遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)在一定程度上能夠解決工程專業(yè)對(duì)線下實(shí)驗(yàn)環(huán)境強(qiáng)依賴性的問題，使得一些理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的方式完成，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。教師應(yīng)根據(jù)相關(guān)課程模塊的具體教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)的需求，設(shè)置遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)?？蓪?shí)驗(yàn)要求、操作規(guī)程錄制成視頻，讓學(xué)生結(jié)合在線課程共同學(xué)習(xí)，并通過遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室自主完成對(duì)相關(guān)理論、原理的驗(yàn)證，深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

3. 工程項(xiàng)目資源

工程項(xiàng)目是綜合實(shí)踐類學(xué)習(xí)活動(dòng)項(xiàng)目選題最主要的來源。典型的工程項(xiàng)目包括：工程企業(yè)委托的橫向項(xiàng)目、國家重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目課題，這類項(xiàng)目既有很強(qiáng)的科技創(chuàng)新要求，同時(shí)也具有強(qiáng)烈的實(shí)踐應(yīng)用導(dǎo)向，是培養(yǎng)工科學(xué)生解決實(shí)際問題能力以及其他高階能力素養(yǎng)的重要抓手。教師要把參與、完成這些工程實(shí)踐類研究課題的心得體會(huì)、科技攻關(guān)取得的成果，含有關(guān)鍵技術(shù)突破的子任務(wù)，凝練成工程案例和適合綜合實(shí)踐類學(xué)習(xí)活動(dòng)的項(xiàng)目選題，在線下開展研究性教學(xué)。一方面，引導(dǎo)和幫助學(xué)生選擇有價(jià)值的工程問題;另一方面，要能夠指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)制定項(xiàng)目總體目標(biāo)，并合理分解目標(biāo)，確定研究成果的呈現(xiàn)形式及任務(wù)分工，指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施。

4. 工程實(shí)踐教學(xué)資源

工程專業(yè)除了仿真類、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可通過在線方式完成，大部分實(shí)驗(yàn)仍需要學(xué)生現(xiàn)場操作，動(dòng)手實(shí)踐，特別是綜合實(shí)踐類學(xué)習(xí)活動(dòng)更需要工程實(shí)踐教學(xué)資源的支撐。工程實(shí)踐教學(xué)資源由各專業(yè)類實(shí)驗(yàn)室、工程綜合訓(xùn)練中心等承載，為工科學(xué)生參與工程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐提供相關(guān)的場地、儀器設(shè)備等條件。教師應(yīng)充分利用本學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、學(xué)校開放性實(shí)驗(yàn)資源，為學(xué)生提供相關(guān)實(shí)踐教學(xué)資源。

5. 企業(yè)學(xué)習(xí)資源

為了更好地完成工程專業(yè)綜合實(shí)踐類項(xiàng)目學(xué)習(xí)，學(xué)生需要了解企業(yè)的運(yùn)作、產(chǎn)品開發(fā)的流程以及市場的需求。為此，線下教學(xué)要盡可能為學(xué)生提供企業(yè)學(xué)習(xí)資源。企業(yè)學(xué)習(xí)資源具體表現(xiàn)形式有如下幾種：一是有助于工科學(xué)生總體了解學(xué)科、行業(yè)發(fā)展歷史和發(fā)展現(xiàn)狀的案例、報(bào)告等;二是大學(xué)沒有而企業(yè)具備的工程實(shí)驗(yàn)條件，包括儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)庫資源、軟件環(huán)境等;三是與企業(yè)研發(fā)、銷售、管理人員溝通交流的條件或渠道。這里最重要的是與學(xué)生項(xiàng)目學(xué)習(xí)直接相關(guān)的企業(yè)資源，教師可以基于所承擔(dān)企業(yè)委托橫向課題設(shè)置學(xué)生項(xiàng)目學(xué)習(xí)選題，這樣可幫助學(xué)生直接建立起與企業(yè)界的聯(lián)系，充分利用企業(yè)的研發(fā)條件，更好地與企業(yè)一線研發(fā)、銷售、管理人員交流互動(dòng)，了解工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的流程與市場需求。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

教學(xué)評(píng)價(jià)的目的是為了保障教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)導(dǎo)向是教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)遵從的基本原則。從工程專業(yè)混合式教學(xué)目標(biāo)的特點(diǎn)來看，線上的教學(xué)目標(biāo)相對(duì)是顯性的，較容易評(píng)價(jià)，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)隨堂測驗(yàn)、考試等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)上述目標(biāo)的教學(xué)評(píng)價(jià);但線下的教學(xué)目標(biāo)相對(duì)是隱性的，解決復(fù)雜工程問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，設(shè)計(jì)思維、創(chuàng)新思維以及創(chuàng)造力等教學(xué)目標(biāo)很難通過量化的指標(biāo)對(duì)教學(xué)效果作出客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。因此，針對(duì)這部分教學(xué)目標(biāo)，要結(jié)合研究性教學(xué)的特點(diǎn)，引入過程性評(píng)價(jià)，通過個(gè)人的心得體會(huì)，以及在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的行為表現(xiàn)等作為評(píng)估準(zhǔn)則，評(píng)估教學(xué)效果。工程專業(yè)混合式教學(xué)評(píng)價(jià)要素見表1。工程專業(yè)混合式教學(xué)最終效果，還應(yīng)在目標(biāo)要素評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，通過與傳統(tǒng)教學(xué)的比較，進(jìn)行驗(yàn)證，檢驗(yàn)其有效性。

“光電儀器設(shè)計(jì)”課程線下研究性教學(xué)是混合式教學(xué)實(shí)施的重點(diǎn)，為滿足工程人才高階能力素養(yǎng)培養(yǎng)需要，線下教學(xué)主要呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

（1）突出教師主導(dǎo)作用

工程實(shí)際問題往往都是多學(xué)科交叉的，具有很強(qiáng)的綜合性。基于合理分工，以跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)合作組成項(xiàng)目小組的綜合項(xiàng)目學(xué)習(xí)模式，不僅能訓(xùn)練學(xué)生的工程專業(yè)能力，同時(shí)也有利于培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新創(chuàng)造力。但以往在教學(xué)實(shí)踐過程中，由于過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性，往往造成學(xué)習(xí)任務(wù)分工不明確、研究性選題不合理等問題，線下小組學(xué)習(xí)中也會(huì)產(chǎn)生“抱大腿，搭便車”的現(xiàn)象。為此，本課程在線下教學(xué)設(shè)計(jì)中，注重強(qiáng)化教師的主導(dǎo)作用，即由教師精心設(shè)計(jì)研究任務(wù)，同伴分組完成后，明確每個(gè)組員的分工與考核，避免搭便車現(xiàn)象。各組的任務(wù)選題不同，但有銜接和交叉，這樣可以增進(jìn)組內(nèi)和組間的交流，促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維，提高其合作能力。

（2）注重與工程科研結(jié)合

具體策略是：以科研帶動(dòng)教學(xué)，增加課程的前沿性與挑戰(zhàn)性。在教學(xué)過程中，教師結(jié)合自己承擔(dān)的國家重大專項(xiàng)任務(wù)，將光柵科研案例融入混合式教學(xué)之中。一方面，通過生動(dòng)的案例、先進(jìn)的科研成果激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī);另一方面，將科研任務(wù)中的一些重點(diǎn)難點(diǎn)問題、關(guān)鍵技術(shù)凝練成綜合性實(shí)驗(yàn)的研究選題，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維、逆向思維，嘗試提出、采用一些創(chuàng)新的方法去完成學(xué)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力以及解決工程問題的能力。在本課程的混合式教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生綜合性實(shí)驗(yàn)研究成果成功應(yīng)用到了教師的科研項(xiàng)目之中，提高了光柵周期測量的效率，證明這種方法能夠取得良好效果。

（3）注重與企業(yè)合作，共同開展混合式教學(xué)

具體方式是：一是為學(xué)生與企業(yè)研發(fā)、銷售人員的交流互動(dòng)建立起暢通的渠道，要求學(xué)生在正式進(jìn)入在線學(xué)習(xí)、綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)前，對(duì)企業(yè)一線的研發(fā)與銷售人員進(jìn)行訪談，熟悉相關(guān)儀器的發(fā)展歷程、研發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)實(shí)存在的問題及市場的新需求，確保研究選題的意義和價(jià)值。二是與企業(yè)建立互利共贏的合作機(jī)制。企業(yè)為課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供相關(guān)儀器設(shè)備，教師與學(xué)生運(yùn)用儀器設(shè)備開展各類實(shí)驗(yàn)，錄制儀器設(shè)備操作視頻，為企業(yè)提供產(chǎn)品使用經(jīng)驗(yàn)與心得，反饋產(chǎn)品使用過程中存在的問題與不足，促進(jìn)企業(yè)改進(jìn)、提升產(chǎn)品性能。

（三）“光電儀器設(shè)計(jì)”課程混合式教學(xué)效果

“光電儀器設(shè)計(jì)”課程混合式教學(xué)效果，主要基于課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況，并通過與教改前傳統(tǒng)教學(xué)模式的比較，來進(jìn)行考查評(píng)價(jià)。具體評(píng)價(jià)方法：一是對(duì)該課程混合式教學(xué)改革前、后兩學(xué)年，學(xué)生的課業(yè)成績進(jìn)行比較分析，相對(duì)客觀評(píng)價(jià)混合式教學(xué)中知識(shí)傳授、技能訓(xùn)練的效果;二是比較兩種教學(xué)模式對(duì)學(xué)生表達(dá)溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新思維等高階能力素質(zhì)提升情況的影響，驗(yàn)證混合式教學(xué)效果。

基于選課人數(shù)，遵照整體抽樣，嚴(yán)格控制組間差異的原則，從混合式教學(xué)改革前、后兩學(xué)年各抽取30名學(xué)生作為調(diào)查分析對(duì)象，即混合教學(xué)組30人（簡稱混合組），傳統(tǒng)教學(xué)組30人（簡稱傳統(tǒng)組），樣本情況見表3。

控制組間差異的方法是：兩組選課學(xué)生男女比例基本相同;所有學(xué)生均來自同一院系（精儀系），同一年級(jí);學(xué)生基礎(chǔ)以及以往所學(xué)課程內(nèi)容基本相當(dāng)。對(duì)兩組學(xué)生課業(yè)成績、高階能力素養(yǎng)提升情況具體分析如下：

1. 課業(yè)成績

從兩組學(xué)生的課業(yè)成績來看，混合組與傳統(tǒng)組在成績均值、方差、優(yōu)秀率方面均有明顯差異?；旌辖M相對(duì)于傳統(tǒng)組學(xué)生成績平均分提升了近10分。混合組學(xué)生成績方差為5.1，傳統(tǒng)組為11.3，混合組方差約為傳統(tǒng)組的二分之一，說明混合組學(xué)生成績個(gè)體差異明顯降低。從優(yōu)秀率來看（課業(yè)成績90分以上所占比率），混合教學(xué)組學(xué)生獲得優(yōu)秀的比率較傳統(tǒng)教學(xué)組顯著提高，整體提升了13.3%。具體分析結(jié)果見表4。

混合組與傳統(tǒng)組學(xué)生課業(yè)成績單因素方差分析結(jié)果亦表明：混合組與傳統(tǒng)組差異性顯著。即在a=0.05的水平上，p值為0.00012，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.01。表5為具體的方差分析結(jié)果。

上述結(jié)果證明：混合式教學(xué)注重線上與線下相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)研究性教學(xué)、合作學(xué)習(xí)這樣一種新的教學(xué)模式，有利于總體上提升學(xué)生對(duì)知識(shí)、技能的理解與掌握程度，降低學(xué)生間的個(gè)體差異，有效促進(jìn)每一個(gè)學(xué)生個(gè)體課業(yè)成績的提高。相比于傳統(tǒng)教學(xué)，混合式教學(xué)在知識(shí)傳授、技能訓(xùn)練方面，能夠取得更好的教學(xué)效果。

2. 高階能力素養(yǎng)

根據(jù)本課程的教育目標(biāo)，學(xué)生高階能力素養(yǎng)主要包括7部分：學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解力及有效運(yùn)用能力、工程設(shè)計(jì)能力、分析與解決問題的能力、創(chuàng)新思維能力、表達(dá)溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及自學(xué)能力。通過李克特五分量表，對(duì)混合組與傳統(tǒng)組學(xué)生問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，混合教學(xué)組學(xué)生上述能力要素提升明顯好于傳統(tǒng)教學(xué)組，具體情況見表6。

方差分析結(jié)果表明，混合式教學(xué)在學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解力、有效運(yùn)用能力，工程設(shè)計(jì)能力，分析問題與解決問題能力，創(chuàng)新思維能力，表達(dá)溝通能力，團(tuán)隊(duì)合作能力以及自學(xué)能力等高階能力素養(yǎng)培養(yǎng)方面，均能取得比傳統(tǒng)教學(xué)更顯著的教學(xué)效果（顯著性p<0.01）。方差分析結(jié)果見表7。

五、結(jié)論與建議

工程專業(yè)教學(xué)不僅強(qiáng)調(diào)知識(shí)的學(xué)習(xí)，更重視知識(shí)的應(yīng)用、創(chuàng)新，以及各種能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的養(yǎng)成[11]。在工程專業(yè)開展混合式教學(xué)，是數(shù)字時(shí)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與工程教育深度融合的具體體現(xiàn)，也是培養(yǎng)具有全面能力素養(yǎng)、高層次、創(chuàng)新型工程人才的必然要求。本文結(jié)合清華大學(xué)“光電儀器設(shè)計(jì)”課程混合式教學(xué)改

革實(shí)例，系統(tǒng)闡釋了工程專業(yè)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)的思路和方法，并對(duì)混合式教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。

主要結(jié)論與建議如下：

（1）工程專業(yè)混合式教學(xué)本質(zhì)是基于人才培養(yǎng)目標(biāo)的混合，要牢牢把握工程專業(yè)教學(xué)既重理論創(chuàng)新也重實(shí)踐應(yīng)用的特點(diǎn)，圍繞培養(yǎng)具有全面能力素養(yǎng)的工程科技人才這一目標(biāo)進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計(jì)。

（2）工程專業(yè)混合式教學(xué)線上部分，要注重網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)與遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，遵從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)前沿性、有效性與趣味性原則，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)充分利用信息技術(shù)手段，促進(jìn)生生、師生之間基于問題的交流互動(dòng)。

（3）線下教學(xué)部分應(yīng)強(qiáng)化研究性教學(xué)，注重教學(xué)與工程科研的結(jié)合、與企業(yè)的合作。教師要幫助學(xué)生凝練有價(jià)值，適合思維開發(fā)、綜合實(shí)踐類學(xué)習(xí)活動(dòng)的研究選題，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與研究，并引導(dǎo)學(xué)生與企業(yè)人員交流互動(dòng)，在實(shí)踐中促進(jìn)學(xué)科間的交叉與融合，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力及其他高階能力素養(yǎng)。

（4）“光電儀器設(shè)計(jì)”課程混合式教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明：相較于傳統(tǒng)教學(xué)，混合式教學(xué)不僅能夠在知識(shí)學(xué)習(xí)層面，同時(shí)在知識(shí)運(yùn)用、高階能力素養(yǎng)培養(yǎng)方面也取得了更好的效果。混合式教學(xué)更有利于培養(yǎng)具有全面能力素養(yǎng)的工程科技人才，值得在工程專業(yè)推廣。

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