混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工科專(zhuān)業(yè)應(yīng)用研究

摘 要：伴隨教學(xué)改革推進(jìn)，高校教學(xué)方法也需要進(jìn)行相應(yīng)改革。因此，國(guó)內(nèi)外許多高校開(kāi)始將線(xiàn)上線(xiàn)下混合式課程研究法引入教學(xué)。以液壓與氣壓傳動(dòng)課程為研究對(duì)象，分析討論線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)授課對(duì)象對(duì)重難點(diǎn)內(nèi)容的深入理解，促使學(xué)生更好地掌握液壓相關(guān)知識(shí)，有效地提高了液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)質(zhì)量和效果。

關(guān)鍵詞：線(xiàn)上線(xiàn)下 混合式課程 液壓與氣壓傳動(dòng) 教學(xué)方法

混合式教學(xué)已成為高校教學(xué)改革，創(chuàng)新，提高教學(xué)質(zhì)量，改變學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高人才培養(yǎng)的有效途徑。針對(duì)《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程建設(shè)中存在的認(rèn)知不足、課程內(nèi)容抽象、課程建設(shè)難以推進(jìn)等問(wèn)題，構(gòu)建了《液壓與氣壓傳動(dòng)》線(xiàn)上線(xiàn)下混合型新工程建設(shè)思路和方案，并闡述了課程教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施過(guò)程。通過(guò)課程輻射機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)建設(shè)，逐步形成新工科專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)下的建設(shè)模式，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提升，有效提高課程質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 基本概念

混合式學(xué)習(xí)的概念最早由美國(guó)教育研究者庫(kù)尼提出，在21世紀(jì)之前，混合式學(xué)習(xí)是指視聽(tīng)、幻燈投影和音像錄制與粉筆和黑板等現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式的結(jié)合。它指的是不同學(xué)習(xí)方式的結(jié)合，包括傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)的使用，以及傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式與自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的合作。21世紀(jì)以后，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和電子學(xué)習(xí)的發(fā)展，自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的結(jié)合被添加到混合式學(xué)習(xí)中，在原有內(nèi)涵的基礎(chǔ)上賦予了混合式學(xué)習(xí)全新的含義?；旌鲜綄W(xué)習(xí)將移動(dòng)通訊設(shè)備、在線(xiàn)學(xué)習(xí)環(huán)境和課堂討論相結(jié)合，通過(guò)現(xiàn)代教育技術(shù)手段優(yōu)化整合傳統(tǒng)教學(xué)手段，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)、體驗(yàn)式教學(xué)和在線(xiàn)教學(xué)融為一體。通過(guò)將“適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)技術(shù)”與“適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方式”相結(jié)合，優(yōu)化學(xué)習(xí)。這一聲明概述了混合式學(xué)習(xí)方法的定義，并被許多人認(rèn)為是最初的定義。Minosky[1]認(rèn)為，混合式學(xué)習(xí)是將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，即在學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師不僅要充當(dāng)指導(dǎo)者、激勵(lì)者和監(jiān)督者的角色，還要充分體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)過(guò)程中的關(guān)鍵對(duì)象，這不僅體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，也凸顯了傳統(tǒng)的以教師為中心的學(xué)習(xí)和以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)、傳統(tǒng)的以教師為中心的學(xué)習(xí)和以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)對(duì)于混合式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)[2]。

2 混合式教學(xué)研究現(xiàn)狀

2.1 混合式學(xué)習(xí)推行現(xiàn)狀

2019年疫情暴發(fā)后，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）在其“教育政策緊急審查”中明確提到了“在線(xiàn)課程”。次年，教育部發(fā)布了《疫情防控期間普通高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)組織與管理指南》。疫情發(fā)生后不到半年，全國(guó)約1500所高校的100萬(wàn)名教師開(kāi)設(shè)了數(shù)百萬(wàn)門(mén)在線(xiàn)課程，1878萬(wàn)名學(xué)生參與了在線(xiàn)學(xué)習(xí)，累計(jì)自學(xué)課程超過(guò)20億門(mén)。隨著大學(xué)從被動(dòng)接受到主動(dòng)參與的轉(zhuǎn)變，混合式學(xué)習(xí)方式和教學(xué)水平的組合不斷增加。混合式學(xué)習(xí)也從疫情期間的臨時(shí)措施演變?yōu)橐咔檫^(guò)后的新常態(tài)，成為教育信息化的重要內(nèi)容和組織形式。

對(duì)于以線(xiàn)下示范課、現(xiàn)場(chǎng)講授和線(xiàn)下小組實(shí)踐為主要學(xué)習(xí)實(shí)踐特點(diǎn)的工科院校來(lái)說(shuō)，線(xiàn)上線(xiàn)下相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)方式無(wú)疑是對(duì)傳統(tǒng)工科課堂教學(xué)和工科人才培養(yǎng)的重大挑戰(zhàn)和變革，從2023年起，混合式學(xué)習(xí)將顛覆傳統(tǒng)課堂教學(xué)的教與學(xué)的互動(dòng)關(guān)系[3]?？臻g的限制將迫使工科教育者改變?cè)械木€(xiàn)下授課和線(xiàn)上教學(xué)模式，尋求線(xiàn)上線(xiàn)下學(xué)習(xí)工具優(yōu)勢(shì)的融合。推動(dòng)高校工科教育混合式學(xué)習(xí)的發(fā)展，尋找網(wǎng)絡(luò)空間工科教育混合式學(xué)習(xí)的新途徑，探索高校工科人才空間化培養(yǎng)的策略。

2.2 混合式學(xué)習(xí)模式區(qū)別

混合式學(xué)習(xí)方式可分為三類(lèi)：生成型混合式學(xué)習(xí)、促進(jìn)型混合式學(xué)習(xí)和變革型混合式學(xué)習(xí)。生成型混合學(xué)習(xí)是指為相同的學(xué)習(xí)內(nèi)容提供多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生更容易選擇合適的學(xué)習(xí)方式。促進(jìn)型混合學(xué)習(xí)是指以在線(xiàn)學(xué)習(xí)補(bǔ)充面授學(xué)習(xí)；這兩種學(xué)習(xí)方式相互關(guān)聯(lián)，但在線(xiàn)學(xué)習(xí)只提供學(xué)習(xí)工具，不會(huì)明顯改變面授學(xué)習(xí)方式。變革型混合是指在線(xiàn)學(xué)習(xí)和面授學(xué)習(xí)充分融合和互動(dòng)，創(chuàng)造一種新的學(xué)習(xí)方式，真正實(shí)現(xiàn)從“以教師為中心的學(xué)習(xí)”到“以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變。然而，挑戰(zhàn)依然存在，如學(xué)生在線(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性、無(wú)法控制在線(xiàn)學(xué)習(xí)的影響、難以分析學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等。因此，盡管變革式教學(xué)是實(shí)施混合式學(xué)習(xí)的最佳途徑，但約70%的本地大學(xué)教師在開(kāi)展混合式學(xué)習(xí)時(shí)都會(huì)進(jìn)行不同程度的課外輔導(dǎo)。

2.3 課程建設(shè)目標(biāo)

本課程以“慕課”（MOOC）、“專(zhuān)屬在線(xiàn)課程”（SPOC）、“雨課堂”等其他在線(xiàn)資源為基礎(chǔ)，采用合適的智能數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況進(jìn)行課程調(diào)整，將35%-50%的課時(shí)用于自主在線(xiàn)學(xué)習(xí)，與線(xiàn)下教學(xué)有機(jī)結(jié)合，并采用常規(guī)翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行混合式教學(xué)。開(kāi)發(fā)線(xiàn)上線(xiàn)下混合課程，將在線(xiàn)課程與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合。

在推進(jìn)德育工作方面，學(xué)校以學(xué)生為本，開(kāi)發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛能和學(xué)習(xí)動(dòng)力，注重學(xué)生德、智、體、美等方面的全面發(fā)展。學(xué)校根據(jù)教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)選拔教師，合理安排課程和作業(yè)，鼓勵(lì)教師在教育改革中發(fā)揮積極作用，提高教學(xué)質(zhì)量。課程設(shè)計(jì)目標(biāo)符合學(xué)校發(fā)展方向和人才培養(yǎng)目標(biāo)，注重知識(shí)、技能和素質(zhì)的培養(yǎng)。備課具有學(xué)術(shù)性和針對(duì)性。教學(xué)實(shí)踐、方法、過(guò)程和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)合理。教學(xué)內(nèi)容符合學(xué)生現(xiàn)有發(fā)展水平，知識(shí)體系常教常新，教材選用符合教育部和學(xué)校關(guān)于教材選用的規(guī)定，教學(xué)資源豐富多樣。學(xué)生在教學(xué)組織和實(shí)施過(guò)程中發(fā)揮著核心作用。教師對(duì)備課提出明確要求，并密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。采用多種方法對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)組織進(jìn)行評(píng)價(jià)和評(píng)估，學(xué)習(xí)情況可跟蹤，診斷改進(jìn)積極有效。學(xué)習(xí)材料齊全，可研究、監(jiān)控和評(píng)價(jià)。

3 混合式教學(xué)模式實(shí)踐

3.1 課程開(kāi)設(shè)情況分析

《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程作為馬鞍山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等工科近機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，開(kāi)課于2007年，至今已十多年時(shí)間，授課學(xué)生1400余人次。項(xiàng)目組成員有完整的教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度表、教案等教學(xué)資料，師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理。自2022年起，《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)資源，搭建了馬鞍山學(xué)院該課程。校內(nèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生可在馬鞍山學(xué)院教學(xué)平臺(tái)加入該課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。

本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)要求學(xué)生了解常用液壓元件的工作原理、組成和特點(diǎn)，掌握常用裝置的工作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。了解常用液壓元件和機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)，掌握常用液壓元件和機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)，掌握常用方案的選擇和設(shè)計(jì)方法[4]。計(jì)算、繪制圖表并利用技術(shù)信息分析和設(shè)計(jì)回路，計(jì)算壓力問(wèn)題。了解基本液壓程序的一般原理和設(shè)計(jì)步驟。應(yīng)用通過(guò)液壓和氣動(dòng)回路科目的理論和實(shí)踐學(xué)習(xí)獲得的一般知識(shí)和實(shí)踐技能，設(shè)計(jì)基本的簡(jiǎn)單液壓和氣動(dòng)回路等，并具備通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀(guān)察排除常用液壓系統(tǒng)故障和查明故障原因的能力。能夠獨(dú)立完成教學(xué)先決條件中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，正確觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種動(dòng)作，通過(guò)分析和計(jì)算得出正確的結(jié)論，認(rèn)識(shí)常用液壓元件的結(jié)構(gòu)、工作性能和一般機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)性能[5]。同時(shí)希望通過(guò)本學(xué)科的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)行為、良好的職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、專(zhuān)業(yè)表達(dá)和技術(shù)交流能力、制定工作計(jì)劃方法的能力、學(xué)習(xí)掌握新知識(shí)和新技能的能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力等專(zhuān)業(yè)技能。

3.2 教學(xué)資源儲(chǔ)備情況分析

線(xiàn)上采用多媒體教學(xué)資源，滿(mǎn)足不同學(xué)生的跨時(shí)域?qū)W習(xí)需求，線(xiàn)下提供了標(biāo)準(zhǔn)制作的課程授課資源，主講教師采用“電腦寫(xiě)字板”輔助教學(xué)PPT的授課方式。利用學(xué)習(xí)通泛雅平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)工具進(jìn)行課程資源搭建，引用該課程其他優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻；并上傳包括教學(xué)大綱、教案等在內(nèi)資料，在線(xiàn)布置及批改作業(yè)，方便師生作業(yè)交流、課堂簽到及互動(dòng)，方便輔助開(kāi)展課堂教學(xué)活動(dòng)[6]。

將實(shí)驗(yàn)室中典型液壓與氣壓裝置模型陳列于開(kāi)放式走廊中，學(xué)生可以隨時(shí)觀(guān)摩，該模型經(jīng)過(guò)改造可以模擬運(yùn)行，可以動(dòng)態(tài)地展示其運(yùn)行過(guò)程，方便學(xué)生理解和掌握各種典型回路的運(yùn)行原理。并建設(shè)有液壓與氣壓實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，配備有液壓傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)、氣壓傳動(dòng)綜合試驗(yàn)臺(tái)和電液伺服比例控制測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)等專(zhuān)業(yè)設(shè)備，配合本課程理論教學(xué)，可完成配套的教學(xué)實(shí)驗(yàn)[7]。堅(jiān)持理論結(jié)合實(shí)際，將配備有3D打印實(shí)訓(xùn)、車(chē)工實(shí)訓(xùn)、鉗工實(shí)訓(xùn)、拆裝與測(cè)繪實(shí)訓(xùn)和焊接實(shí)訓(xùn)等項(xiàng)目及其配套實(shí)訓(xùn)室，使學(xué)生有條件地加工實(shí)際工件，進(jìn)而加深對(duì)本課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握[8]。

4 混合式教學(xué)執(zhí)行情況

《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程開(kāi)始采用混合式教學(xué)后，參與教學(xué)的教師首先整理了近十年的教學(xué)資料，將這些資料進(jìn)行分類(lèi)整理，并匯總成為線(xiàn)上資源庫(kù)。隨后，將資源庫(kù)材料上傳到學(xué)校規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并對(duì)內(nèi)容進(jìn)行梳理和校對(duì)。將課程資源根據(jù)類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，并在充分研究了學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)功能的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的線(xiàn)上課程，并為每一位任課老師留出了可以根據(jù)自身教學(xué)情況進(jìn)行調(diào)整的空間。課題組成員通力合作，在線(xiàn)上資源的基礎(chǔ)上，研討線(xiàn)上線(xiàn)下課程的結(jié)合原則和結(jié)合點(diǎn)，基本搭建了一個(gè)完整的線(xiàn)上線(xiàn)下結(jié)合授課框架[9]。

在資料的整理過(guò)程中，將各位老師自己曾經(jīng)使用過(guò)的資料進(jìn)行匯總，并根據(jù)各自教學(xué)特點(diǎn)和風(fēng)格，合理安排各個(gè)章節(jié)的線(xiàn)上內(nèi)容。同時(shí)，定期開(kāi)會(huì)討論課程內(nèi)容的更新情況。同時(shí)，為了進(jìn)一步豐富課程資源，在課堂上，鼓勵(lì)學(xué)生參與線(xiàn)上線(xiàn)下課程建設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況，尋找學(xué)習(xí)資源，豐富線(xiàn)上教學(xué)資源庫(kù)[10]。

截至目前，課程的線(xiàn)上教學(xué)框架已經(jīng)基本完成搭建，線(xiàn)上和線(xiàn)下的結(jié)合方法已經(jīng)開(kāi)始實(shí)踐。課題組老師也根據(jù)自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)觀(guān)察線(xiàn)上和線(xiàn)下課程結(jié)合過(guò)程中的問(wèn)題，并及時(shí)匯報(bào)并研討解決辦法。始終圍繞“以學(xué)生為中心”這一建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)要求，項(xiàng)目?jī)?nèi)各老師通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題尋找學(xué)習(xí)資料，并將學(xué)生找到的資料經(jīng)老師審核匯總后，放入線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，線(xiàn)上資源中課程文檔已有138個(gè)，所含視頻時(shí)長(zhǎng)412分鐘。題庫(kù)所含題目數(shù)量205道，在線(xiàn)下理論教學(xué)中，通過(guò)線(xiàn)上平臺(tái)發(fā)布課堂活動(dòng)87個(gè)，發(fā)布討論話(huà)題及回復(fù)話(huà)題71個(gè)。課程根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)和不同年級(jí)的需求，課題組老師分別在線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)建立課頭，上述數(shù)據(jù)來(lái)源于多個(gè)課頭。

5 結(jié)論

對(duì)于現(xiàn)階段的課程建設(shè)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生積極參加線(xiàn)上教學(xué)活動(dòng)的原因在于課程的考核與線(xiàn)上資源的使用有一定關(guān)聯(lián)。同時(shí)，線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)可以更加高效地處理如簽到、隨堂練習(xí)等課堂活動(dòng)，因此，今后將進(jìn)一步推進(jìn)線(xiàn)上資源豐富和優(yōu)化，并進(jìn)一步修改考核辦法，通過(guò)考核促進(jìn)線(xiàn)上資源的利用，同時(shí)也通過(guò)線(xiàn)上資源和線(xiàn)上平臺(tái)的使用，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上與線(xiàn)下教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

基金項(xiàng)目：本文系安徽省高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：2022xsxx221；安徽省質(zhì)量工程機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（線(xiàn)上線(xiàn)下混合式課程），項(xiàng)目編號(hào)：2022xsxx223。

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[8]秦翠蘭，王磊元，趙群喜.“雙一流”建設(shè)背景下應(yīng)用型本科院?！耙簤号c氣壓傳動(dòng)技術(shù)”課程建設(shè)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(dòng)在線(xiàn)教學(xué)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)比較與反思[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2021（13）：93-94+100.

[10]吳玉琴，李榮芳.課程思政理念下專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革探究——以液壓與氣壓傳動(dòng)課程為例[J].南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，20（01）：97-100.