新工科背景下混合式教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

宋土順，王福生，董桂玉

(華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063210)

引言

我國(guó)工程教育為經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步和民族復(fù)興作出了巨大貢獻(xiàn)[1]，改革開(kāi)放以來(lái)中國(guó)工程教育走過(guò)了40多年的發(fā)展歷程，經(jīng)歷了從恢復(fù)調(diào)整，調(diào)整發(fā)展，規(guī)模擴(kuò)張到質(zhì)量提升四個(gè)階段，這使我國(guó)在建設(shè)工程教育強(qiáng)國(guó)的道路上邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。21世紀(jì)以來(lái)世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的加速發(fā)展以及國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型環(huán)境下的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略、“一帶一路”以及京津冀一體化等重大戰(zhàn)略的發(fā)展，迫切需要地方高校對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮重要的支撐作用[2-3]。建設(shè)新工科能超前地為行業(yè)遠(yuǎn)景發(fā)展培養(yǎng)出急需優(yōu)秀的科技人才[4-5]，這是美麗中國(guó)建設(shè)發(fā)展對(duì)高等教育提出的內(nèi)在要求。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能和云計(jì)算等新領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，教育部制定和頒布的系列重要舉措逐步納入建設(shè)和發(fā)展的日程，旨在把我國(guó)從工程教育大國(guó)建設(shè)為工程教育強(qiáng)國(guó)[1]，傳統(tǒng)的理工科專(zhuān)業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇[6]。因此，在2017年以來(lái)，國(guó)家推進(jìn)新工科建設(shè)，形成了“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”，積極探索工程教育的中國(guó)模式和經(jīng)驗(yàn)，提出新工科建設(shè)計(jì)劃。高等教育培養(yǎng)具有家國(guó)情懷、創(chuàng)新能力和學(xué)科交叉融合能力的復(fù)合型高素質(zhì)應(yīng)用型人才，探索培養(yǎng)模式創(chuàng)新[7]成為新工科建設(shè)發(fā)展的目標(biāo)。

隨著高等院校教學(xué)資源日益豐富，核心課程推行教學(xué)改革[2,6]，特別是融合PBL和混合式教學(xué)法的課程教學(xué)[8-10]，將使學(xué)生建構(gòu)起寬厚而靈活的知識(shí)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)質(zhì)量，這對(duì)支撐服務(wù)美麗中國(guó)建設(shè)具有重要的實(shí)際意義。

一、混合式教學(xué)模式的構(gòu)建

(一)研究和實(shí)踐基礎(chǔ)

20世紀(jì)50年代開(kāi)始在醫(yī)學(xué)教學(xué)中運(yùn)用PBL教學(xué)法[8]，通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)向，這種教學(xué)法有利于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的解決，是最初通過(guò)事實(shí)教育以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，迅速在全球醫(yī)學(xué)院校中普及[11]。在20世紀(jì)美國(guó)醫(yī)學(xué)界發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中需掌握的基礎(chǔ)內(nèi)容多、負(fù)擔(dān)重，弱化了實(shí)踐能力的培養(yǎng)，1969年，美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows創(chuàng)立了PBL教學(xué)模式[12]，實(shí)施學(xué)生自學(xué)與導(dǎo)師指導(dǎo)相結(jié)合的小組教學(xué)法，通過(guò)在問(wèn)題情景中設(shè)置學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在分析問(wèn)題的同時(shí)掌握相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的形象思維和邏輯思維，提高學(xué)生分析、和解決問(wèn)題的能力。近年來(lái)，教學(xué)模式改革在得了較快的發(fā)展。

新工科背景下，我國(guó)部分院校在課程的教學(xué)中開(kāi)展了基于PBL教學(xué)的混合式教學(xué)模式實(shí)踐運(yùn)用[7,9,13]，王越等(2020)、李寧等(2018)從學(xué)生課堂表現(xiàn)、師生互動(dòng)和創(chuàng)新能力等方面均取得了較好的效果。為滿(mǎn)足應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)需求，強(qiáng)化基礎(chǔ)教學(xué)、科研反哺教學(xué)和強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，重視實(shí)踐能力和業(yè)務(wù)技能的培養(yǎng)。

(二)當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前高等教育延用傳統(tǒng)的以講授為基礎(chǔ)的教學(xué)模式較多。傳統(tǒng)教學(xué)模式是以教師為中心、以理論和實(shí)踐講授為主體，有利于系統(tǒng)、完善和全面的講解基礎(chǔ)理論知識(shí)，但弱化了學(xué)生的個(gè)體差異性[2]，學(xué)生的形象思維和邏輯思維得不到充分訓(xùn)練，從而導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后難以有效地利用所學(xué)知識(shí)去聯(lián)系實(shí)際，難以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)信息高速發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需求。在2018年高教40條背景下，各高校積極探索小班授課模式和推進(jìn)教學(xué)改革，推動(dòng)課堂教學(xué)革命[4-5]，在授課過(guò)程中主要采用講授法，混合式教學(xué)法，翻轉(zhuǎn)課堂和PBL教學(xué)法等，其中混合式授課的優(yōu)點(diǎn)：①在課堂教學(xué)中學(xué)生由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。②討論和交流在課堂上得到充分實(shí)施。③學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，達(dá)到自主和探究性的學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。④通過(guò)資料收集，在線(xiàn)學(xué)習(xí)，學(xué)生有機(jī)會(huì)質(zhì)疑、表達(dá)自己的獨(dú)立見(jiàn)解，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

因此，堅(jiān)持“以本為本”，推進(jìn)“四個(gè)回歸”，實(shí)踐“以學(xué)生為中心”的教育理念，深化高等教育課程教學(xué)改革具有重要的實(shí)際意義。

(三)構(gòu)建混合式教學(xué)模式

1.混合式教學(xué)法在實(shí)踐中的實(shí)施路徑

混合式教學(xué)模式在新工科(理科+工科+新的要求=新工科)背景下，依托課程開(kāi)展課程資源建設(shè)和研究型學(xué)習(xí)建設(shè)?；赑BL教學(xué)法的混合式教學(xué)要素在于以學(xué)生為中心、以網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)為平臺(tái)、以小組為形式、以探究為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)策略[12]。通過(guò)實(shí)踐，總結(jié)混合式教學(xué)法的實(shí)施路徑包括：提出問(wèn)題→在線(xiàn)查閱資料或觀察現(xiàn)象→在學(xué)習(xí)中分析問(wèn)題→查找資料，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分解→提出研究方法→課堂討論→提出問(wèn)題解決方案，在教學(xué)過(guò)程中達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，在實(shí)施過(guò)程中開(kāi)展形象思維和邏輯思維的綜合訓(xùn)練。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)

圖1 基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

在新工科背景下，培養(yǎng)新時(shí)代創(chuàng)新型人才，形象思維和邏輯思維的培養(yǎng)顯得優(yōu)為重要，同時(shí)注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力提升。在教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展教學(xué)法改革，在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)下，通過(guò)引入教學(xué)實(shí)踐和案例，提升學(xué)生專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。在基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)中“以學(xué)生為主體”，圍繞課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)實(shí)施，注重學(xué)生學(xué)習(xí)的個(gè)體差異，優(yōu)化線(xiàn)上和線(xiàn)下教學(xué)資源，制定教學(xué)實(shí)施計(jì)劃，采用多元化方式開(kāi)展教學(xué)和考核，形成教學(xué)過(guò)程閉環(huán)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。通過(guò)系統(tǒng)分析，將基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)歸納為(圖1)：明確教學(xué)目標(biāo)、確定教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法確定、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)和教學(xué)評(píng)價(jià)與反思。在線(xiàn)上和線(xiàn)下教學(xué)過(guò)程中，注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)和邏輯思維的訓(xùn)練，通過(guò)教師補(bǔ)充講解和分析共性問(wèn)題，完成對(duì)課堂教學(xué)的引導(dǎo)和組織，有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造力。

3.混合式教學(xué)法與學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的有機(jī)融合

隨著網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和完善，為混合式教學(xué)模式的實(shí)施提供了有利契機(jī)，擴(kuò)展課程內(nèi)容，將課程領(lǐng)域與研究最新進(jìn)展及社會(huì)需求緊密結(jié)合，豐富網(wǎng)絡(luò)資源，建設(shè)良好的線(xiàn)上和線(xiàn)下資源尤為重要。通過(guò)學(xué)習(xí)通和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)等教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行課程資源建設(shè)，包括課程教案、課程PPT、教學(xué)視頻、教材及參考書(shū)、課外視頻、研究型學(xué)習(xí)和試題庫(kù)建設(shè)等。通過(guò)在線(xiàn)平臺(tái)開(kāi)展輔導(dǎo)答疑，鼓勵(lì)學(xué)生多提問(wèn)，互相交流和探討。在線(xiàn)上和線(xiàn)下教學(xué)期間能有效及時(shí)的解決學(xué)生普遍存在的問(wèn)題，提升教學(xué)效果。

三、混合式教學(xué)模式的實(shí)施

2020年在教育部的號(hào)召和領(lǐng)導(dǎo)下，全國(guó)各高校開(kāi)展了一場(chǎng)“線(xiàn)上”的教學(xué)活動(dòng)，在教學(xué)平臺(tái)開(kāi)展直播教學(xué)，在線(xiàn)討論、在線(xiàn)指導(dǎo)等，在線(xiàn)下開(kāi)展課堂授課，通過(guò)線(xiàn)上+線(xiàn)下模式開(kāi)展教學(xué)，以資源勘查工程專(zhuān)業(yè)沉積學(xué)必修課程為例組織實(shí)施。

(一)實(shí)施情況

資源勘查工程專(zhuān)業(yè)共計(jì)2個(gè)班，1班21人，2班17人，在1班教學(xué)過(guò)程中通過(guò)超星直播間、騰訊會(huì)議室和線(xiàn)下課堂開(kāi)展混合式教學(xué)。將改革班學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，小組成員中設(shè)置組長(zhǎng)，組長(zhǎng)對(duì)團(tuán)隊(duì)同學(xué)進(jìn)行分工和督學(xué)，每位同學(xué)可按照自己的時(shí)間通過(guò)在線(xiàn)平臺(tái)開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)。

1.課前環(huán)節(jié)

基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)模式核心要素是以學(xué)生為中心、以問(wèn)題為平臺(tái)、以小組為形式，在解決問(wèn)題的過(guò)程中獲取知識(shí)的過(guò)程。教師通過(guò)學(xué)情分析，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，編寫(xiě)教學(xué)案例，豐富在線(xiàn)資源，在了解學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和個(gè)體差異的基礎(chǔ)上，利用“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)”發(fā)布研究性學(xué)習(xí)任務(wù)(表1)同時(shí)向?qū)W生說(shuō)明需要注意的問(wèn)題。

表1 基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)模式實(shí)施案例

2.課中環(huán)節(jié)

課中環(huán)節(jié)以在線(xiàn)互動(dòng)平臺(tái)作為交流的方式，通過(guò)在線(xiàn)討論，教師對(duì)在線(xiàn)學(xué)習(xí)要求進(jìn)行布置，對(duì)課程設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行初步分析。各組學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行發(fā)言，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的形象思維，發(fā)表各自的觀點(diǎn)，分解問(wèn)題、提出方法和建立假設(shè)。在線(xiàn)下環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)等方式收集素材，查閱相關(guān)資料，分析學(xué)習(xí)問(wèn)題，論證課中所建立的假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。組織線(xiàn)下交流和討論，通過(guò)課堂討論，分享學(xué)習(xí)成果。

3.課后環(huán)節(jié)

在課后總結(jié)學(xué)習(xí)成果，建立完整的研究背景、現(xiàn)狀分析、研究方法和論點(diǎn)論據(jù)材料，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)分享學(xué)習(xí)成果。

4.學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)是基于混合式理念教學(xué)的重要內(nèi)容之一。在評(píng)價(jià)過(guò)程中考查學(xué)生教學(xué)個(gè)人評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)和自主進(jìn)入課程學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)資源評(píng)價(jià)。

(1)個(gè)人評(píng)價(jià)。通過(guò)自主學(xué)習(xí)、問(wèn)題的討論、項(xiàng)目實(shí)踐、在線(xiàn)學(xué)習(xí)積分，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況有一個(gè)正確的評(píng)價(jià)，特別是對(duì)于學(xué)生在小組項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中發(fā)揮的作用以及實(shí)踐效果，有一個(gè)更清楚的認(rèn)識(shí)和了解。

(2)小組評(píng)價(jià)。在小組討論和分享過(guò)程中，每組成員根據(jù)總結(jié)的素材進(jìn)行小組交流，小組成員根據(jù)素材的合理性、完整性、規(guī)范性和表達(dá)的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)在小組內(nèi)的評(píng)價(jià)過(guò)程。

(3)學(xué)習(xí)課程網(wǎng)絡(luò)資源評(píng)價(jià)。根據(jù)在線(xiàn)課程的建設(shè)、教學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(圖2、圖3)及參加在線(xiàn)直播課程，對(duì)學(xué)生自主進(jìn)入課程學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行價(jià)。綜合教學(xué)平臺(tái)提供的教學(xué)數(shù)據(jù)作為評(píng)估依據(jù)，進(jìn)行多方位考核，與學(xué)生進(jìn)行溝通，獲取教學(xué)情況的反饋，從而保證對(duì)教學(xué)質(zhì)量評(píng)估的公平性。2020年在線(xiàn)教學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：學(xué)生自主進(jìn)入課堂頻率較高，在線(xiàn)閱讀資源時(shí)間長(zhǎng)，能及時(shí)閱讀通知、參與討論和提交作業(yè)。

圖2 閱讀資源和在線(xiàn)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)直方圖 圖3 進(jìn)入課程、上交作業(yè)等統(tǒng)計(jì)直方圖

5.課程反思

通過(guò)對(duì)當(dāng)前課堂學(xué)習(xí)效果的分析，梳理出當(dāng)前課堂教學(xué)和考核中存在的問(wèn)題，結(jié)合基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)模式運(yùn)用，開(kāi)展線(xiàn)上和線(xiàn)下課程教學(xué)建設(shè)和改革，增加文檔、音頻、視頻和主題等線(xiàn)上素材，線(xiàn)下開(kāi)展以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)和互動(dòng)研討授課方式，改革多元化的考核方式，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)與自主學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)課程實(shí)施表明，基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)模式能夠滿(mǎn)足課程教學(xué)目標(biāo)的要求，又能提升學(xué)生的知識(shí)獲取能力，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。

(二)教改班和自然班對(duì)比分析

對(duì)資源勘查工程專(zhuān)業(yè)2個(gè)班的平時(shí)成績(jī)、期末考試成績(jī)和總成績(jī)情況進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)分析。

1.平時(shí)成績(jī)對(duì)比

18地1和18地2平時(shí)成績(jī)分布直方圖(圖4)表明：PBL教學(xué)法改革班在課堂出勤、課堂提問(wèn)(互動(dòng))、網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)、課程作業(yè)和隨堂測(cè)驗(yàn)方面優(yōu)于自然教學(xué)班。

2.期末成績(jī)對(duì)比

18地1和18地2期末成績(jī)分布直方圖(圖5)表明：PBL教學(xué)法改革班在期末成績(jī)優(yōu)秀比例和期末平均成績(jī)方面優(yōu)于自然教學(xué)班。

圖4 沉積學(xué)課程平時(shí)成績(jī)分?jǐn)?shù)段人數(shù)百分比直方圖

3.總成績(jī)對(duì)比

18地1和18地2總成績(jī)分布直方圖(圖6)表明：PBL教學(xué)法改革班在總成績(jī)優(yōu)秀比例方面優(yōu)于自然教學(xué)班。

圖5 沉積學(xué)課程期末成績(jī)分?jǐn)?shù)段人數(shù)百分比直方圖

4.實(shí)施結(jié)果分析

基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)模式運(yùn)用，開(kāi)展線(xiàn)上和線(xiàn)下課程教學(xué)建設(shè)和實(shí)施，構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)評(píng)價(jià)模式模式，通過(guò)線(xiàn)上與線(xiàn)下結(jié)合，改革班與普通班教學(xué)效果對(duì)比表明：教學(xué)改革班學(xué)生在課程參與度、專(zhuān)業(yè)能力、知識(shí)積累和專(zhuān)業(yè)技能等方面有顯著提升?；旌鲜浇虒W(xué)模式能夠滿(mǎn)足當(dāng)前既定的教學(xué)目標(biāo)要求，受到學(xué)生的歡迎和肯定，增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)獲取能力，提升學(xué)習(xí)效果。

圖6 沉積學(xué)課程總成績(jī)分?jǐn)?shù)段人數(shù)百分比直方圖

四、推廣價(jià)值

立足于“厚基礎(chǔ)、寬口徑”應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)需求，踐行以“學(xué)生為主體、學(xué)為主、學(xué)習(xí)效果為目標(biāo)”的教學(xué)理念，強(qiáng)化基礎(chǔ)教學(xué)、科研反哺教學(xué)和強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，圍繞線(xiàn)上和線(xiàn)下開(kāi)展混合式教學(xué)改革，構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)評(píng)價(jià)模式，在課程實(shí)施中學(xué)生課程參與度、專(zhuān)業(yè)能力、知識(shí)積累和專(zhuān)業(yè)技能等方面有顯著提升。因此混合式教學(xué)模式的構(gòu)建對(duì)完善創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)模式具有重要意義。

五、結(jié)論

通過(guò)梳理當(dāng)前課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題，開(kāi)展以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)和互動(dòng)研討授課方式研究，構(gòu)建基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐表明，混合式教學(xué)模式能夠滿(mǎn)足當(dāng)前既定的教學(xué)目標(biāo)要求，受到學(xué)生的歡迎和肯定，在課程實(shí)施中學(xué)生課程參與度、專(zhuān)業(yè)能力、知識(shí)積累和專(zhuān)業(yè)技能等方面有顯著提升，增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)獲取能力，提升學(xué)習(xí)效果。混合式教學(xué)模式的構(gòu)建對(duì)完善創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)模式具有重要意義。