面向智能網(wǎng)聯(lián)專業(yè)的工程數(shù)學(xué)混合式教學(xué)研究與實踐

周 驍 王思山

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 湖北·十堰 442000）

混合式教學(xué)，即將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合起來的一種"線上+線下"的教學(xué)。通過兩種教學(xué)組織形式的有機(jī)結(jié)合，可以把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)由淺到深地引向深度學(xué)習(xí)。2003年12月，何克抗教授在第七屆全球華人計算機(jī)教育應(yīng)用大會上，首次在我國提出倡導(dǎo)“混合式學(xué)習(xí)”，拉開了國內(nèi)研究混合式學(xué)習(xí)的序幕，國內(nèi)諸多學(xué)者對混合式教學(xué)展開研究。2009年美國教育部公布的《在線學(xué)習(xí)的實證研究評價：對在線學(xué)習(xí)的元分析與評價》調(diào)查報告顯示：混合學(xué)習(xí)是最有效的學(xué)習(xí)方式。2020年3月初，教育部開展專題研究，跟蹤高校在線教學(xué)進(jìn)展?！罢{(diào)查結(jié)果顯示，超過80%的教師愿意在疫情后繼續(xù)開展在線教學(xué)或混合式教學(xué)?！币虼嘶旌鲜浇逃虒W(xué)會成為大勢所趨。本項目基于前期在線教學(xué)積累，就遵循OBE理念的工程數(shù)學(xué)開展混合式教學(xué)實踐與探索。

1 線上、線下有資源，資源的建設(shè)規(guī)格實現(xiàn)對知識的講解

線上的資源是開展混合式教學(xué)的前提，混合式教學(xué)就是希望把傳統(tǒng)的課堂講授通過微視頻上線的形式進(jìn)行前移，給予學(xué)生充分的學(xué)習(xí)時間和空間，盡可能讓每個學(xué)生都帶著較好的知識基礎(chǔ)走進(jìn)教室，從而充分保障課堂教學(xué)的質(zhì)量。在課堂上我們的講授部分僅僅針對重點、難點，或者學(xué)生在線學(xué)習(xí)過程中反饋回來的共性問題。

為更好的進(jìn)行線上授課，依托學(xué)習(xí)通平臺建設(shè)了工程數(shù)學(xué)在線平臺，該平臺于2018年開始建設(shè)使用，課程已成功運(yùn)行4個學(xué)期。目前平臺注冊學(xué)生1467人，其中2019-2020學(xué)年第二學(xué)期同時在線1145人，涉及學(xué)校6個二級學(xué)院，14個專業(yè)。平臺現(xiàn)有5門線上課程，課程包括教學(xué)視頻、習(xí)題庫、作業(yè)庫、試卷庫、活動庫等各類教學(xué)資源。為了方便混合式教學(xué)的開展，課程負(fù)責(zé)人對2019-2020學(xué)期課程內(nèi)容進(jìn)行了框架重構(gòu)，按照自學(xué)導(dǎo)讀/教學(xué)視頻/教學(xué)課件/隨堂測驗/拓展閱讀進(jìn)行設(shè)置，優(yōu)化了課程資源尤其補(bǔ)充了豐富的習(xí)題、新版電子教材和拓展閱讀超鏈接，豐富線上資源，拓展學(xué)生專業(yè)視野。平臺在2019-2020學(xué)年第二學(xué)期得到了很好的實踐，線上教學(xué)得到了學(xué)生的熱烈回應(yīng)，其中線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計兩門課程點擊率均突破百萬，積累了豐富的學(xué)生在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。

1.1 線上資源建設(shè)，建成工程數(shù)學(xué)在線教學(xué)平臺

（1）自建題庫，這是工程數(shù)學(xué)平臺最大的特色。線上活動均圍繞題庫展開。題庫擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，題目來源廣泛，類型豐富、格式統(tǒng)一。線上題庫題目類型分為填空題（考察基礎(chǔ)知識點）、判斷題（考察逆向思維能力）、計算題（考察計算能力）、證明題（考察邏輯思維能力）四種類型，其中填空題、判斷題為線上作業(yè)，線上每道習(xí)題均統(tǒng)一格式：依次為考察知識點，題目內(nèi)容、選項、提示。

（2）創(chuàng)新在線教學(xué)的形式和內(nèi)容。替代傳統(tǒng)的課件，獨創(chuàng)網(wǎng)頁版的開放性學(xué)習(xí)資料。將章節(jié)涉及的背景、前沿知識、概念、重難點以閱讀形式出現(xiàn)，設(shè)置題目幫助理解鞏固，方便學(xué)生在一個界面便能完成學(xué)習(xí)。

（3）題目設(shè)置有溫度、有新意。題目色彩豐富，圖文并茂，讓學(xué)生對題目有感情。每道題目由題目本身、圖片、動圖、視頻、解析等組成。動圖、視頻、音頻帶來視聽上的沖擊，解析用來比對完善步驟，反饋用來及時交流。

（4）題目有現(xiàn)實生活的氣息。根據(jù)“新工科”建設(shè)的精神，工程數(shù)學(xué)一定要聯(lián)系實際，因此題目選取上設(shè)置了大量與現(xiàn)實生活緊密相關(guān)的題目，讓學(xué)生覺得學(xué)有所用。

1.2 線下資源建設(shè)

重新制定遵循專業(yè)認(rèn)證OBE理念的工程數(shù)學(xué)教學(xué)大綱、教學(xué)計劃進(jìn)度表、教案、課件。為配套線上題目線下重新設(shè)計了習(xí)題集，習(xí)題集主要由計算題目與證明題組成，需紙質(zhì)提交。

線下作業(yè)提高難度設(shè)置挑戰(zhàn)。線下作業(yè)設(shè)置具有一定的難度習(xí)題，學(xué)生需要跳一跳才能夠做得出。針對學(xué)有余力的學(xué)生引入全國大學(xué)生數(shù)學(xué)預(yù)賽、決賽試題及考研真題。

2 線上線下有活動，檢驗、鞏固、轉(zhuǎn)化線上知識的學(xué)習(xí)

以精心設(shè)計的課堂教學(xué)活動為載體，組織學(xué)生把在線所學(xué)到的基礎(chǔ)知識進(jìn)行鞏固與靈活應(yīng)用，以便課堂實現(xiàn)一些更加高級的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生有更多的機(jī)會在認(rèn)知層面參與學(xué)習(xí)。

2.1 流程設(shè)計，以工程數(shù)學(xué)在線開放學(xué)習(xí)平臺為抓手實現(xiàn)線上線下交互融合

2.1.1 線上流程設(shè)計

教學(xué)策略：用注重體驗的教學(xué)方式提高學(xué)生黏度、拓展課程深度、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和專業(yè)志趣，打造“私享課堂”與“樂享課堂”。

2.1.2 線下流程設(shè)計

教學(xué)策略：突出工程背景，重點在于問題的引入，模型的建立與應(yīng)用。將工程知識、數(shù)學(xué)建模能力、學(xué)生素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生利用工程數(shù)學(xué)解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維。方案設(shè)計：工程數(shù)學(xué)可視化。利用mathematics數(shù)學(xué)軟件制作動圖，做到一節(jié)課、一幅動圖，將整節(jié)課核心內(nèi)容濃縮在一張動圖內(nèi)，不僅形象更有利于學(xué)生理解與記憶。

2.2 方案實施，工程數(shù)學(xué)線上混合式三步教學(xué)法

（1）課前線上自主學(xué)習(xí)。依托工程數(shù)學(xué)平臺資源，學(xué)生進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)。

（2）課中直播課堂實現(xiàn)更加高級的教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生有更多的機(jī)會在認(rèn)知層面參與學(xué)習(xí)。通過在線學(xué)習(xí)學(xué)生掌握基本知識點，課中通過精心設(shè)計的課堂教學(xué)活動為載體，組織同學(xué)們把在線所學(xué)到的基礎(chǔ)知識進(jìn)行鞏固與靈活應(yīng)用。

課前十分鐘以學(xué)習(xí)強(qiáng)國為主要媒介。課中通過投票、問卷以及后臺數(shù)據(jù)等方式統(tǒng)計學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的高頻問題并進(jìn)行重點講解。通過題庫中的閱讀理解題目重點講解本節(jié)重難點，使用白板進(jìn)行重難點的推理與習(xí)題的講解，使用主題討論提煉本節(jié)的關(guān)鍵詞，并將直播同步至云盤，方便學(xué)生回看。發(fā)布課堂測驗了解學(xué)生的掌握程度，針對高頻問題進(jìn)行語音直播，此環(huán)節(jié)鼓勵學(xué)生將解答的完整過程通過圖片和語音的形式發(fā)至群聊界面，教師進(jìn)行點評。發(fā)布分組任務(wù)鍛煉學(xué)生的協(xié)作能力.教師課前編輯任務(wù)，設(shè)置任務(wù)時長、發(fā)布任務(wù)，分組方式分為四種：固定分組、學(xué)生自選分組、組長建組、隨機(jī)分組，每次任務(wù)采用不同的分組方式。

（3）課后課后鞏固提高，記錄階段性學(xué)習(xí)成果。整理并發(fā)布線上作業(yè)。作業(yè)分為新知識點的預(yù)習(xí)與本節(jié)的正式作業(yè)。

通過數(shù)據(jù)持續(xù)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)行為，針對學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣做出實時改進(jìn)。強(qiáng)調(diào)個性化教學(xué)，通過學(xué)習(xí)報告準(zhǔn)確把握每名學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，及時把握每個人的目標(biāo)、基礎(chǔ)和進(jìn)程。

3 過程和結(jié)果均有評估

優(yōu)化多元評價機(jī)制，突出過程性評價在總體評價中的比重。教學(xué)評價聚焦在學(xué)習(xí)成果上。采用多元評價標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)達(dá)成學(xué)習(xí)成果的內(nèi)涵和個人的學(xué)習(xí)進(jìn)步，不強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間的比較。每個學(xué)生都能在各個環(huán)節(jié)獨樹一幟，根據(jù)每個學(xué)生能達(dá)到的教育要求程度，賦予不熟練到優(yōu)秀等級，進(jìn)行針對性評價。強(qiáng)調(diào)過程考核，在課程評價指標(biāo)設(shè)計中充分考慮了線上和線下需要完成的重點內(nèi)容。

4 教學(xué)成果

4.1 思政效果初顯。課程與思想政治理論課程同向而行，形成協(xié)同效應(yīng)

建成工程數(shù)學(xué)課程思政案例庫，通過深度挖掘?qū)⑺颊厝谌牍こ虜?shù)學(xué)課程內(nèi)容，教學(xué)過程中注重主流價值引領(lǐng)。團(tuán)隊教師以身作則，疫情期間主動下沉社區(qū)，并將自己的親身經(jīng)歷分享給學(xué)生，學(xué)生在教師的帶動下主動聯(lián)系醫(yī)護(hù)人員子女并進(jìn)行學(xué)業(yè)輔導(dǎo)，思政效果初顯。

4.2 教師教研能力得到提升

經(jīng)過兩年的教學(xué)實踐，教師團(tuán)隊沉淀了豐富的混合式教學(xué)經(jīng)驗尤其是教學(xué)信息化素養(yǎng)得到極大提高。教師的在線教學(xué)組織能力、生成性資源處理能力、設(shè)計開放性作業(yè)能力、微課開發(fā)能力、組織差異教學(xué)能力、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的能力均得到鍛煉。

4.3 學(xué)生對混合式教學(xué)體系的滿意度顯著

2018年以來，我校網(wǎng)上評教顯示，工程數(shù)學(xué)課程滿意度逐年上升。2020年隨機(jī)抽取623名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，學(xué)生對混合式在線學(xué)習(xí)的接受度、整體滿意度、期望確認(rèn)度和持續(xù)使用度分別為95%、92%、90%、93%均處于較高水平。工程數(shù)學(xué)綜合學(xué)習(xí)平臺在2019-2020學(xué)年第二學(xué)期得到了很好的實踐，線上教學(xué)得到了學(xué)生的熱烈回應(yīng)，其中線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計兩門課程點擊率均突破百萬。

4.4 線上教學(xué)與線下教學(xué)實質(zhì)等效

2018-2019-2為線上線下混合式教學(xué)，2019-2020-2為完全線上教學(xué)，通過對比作業(yè)成績、卷面成績及總評成績?nèi)椫笜?biāo)，實現(xiàn)了線上教學(xué)與線下教學(xué)的實質(zhì)等效。