新工科背景下混合式教学改革的研究与探索

［摘 要］ 混合式教学是一种适应信息化时代教育需求的新型教学模式，实现了线上自主学习和线下面授教学的有机融合，通过数字化教学工具提高教学效率与质量。近期大规模在线教学实践提供了宝贵经验，推动了教学活动与互联网技术的深度融合，为混合式教学改革提供了新的契机。探讨了自动化专业混合式教学面临的问题与挑战，总结归纳了在线教学的实践经验，在此基础上提出混合式教学改革的策略与建议，以期推动自动化专业混合教学模式的创新与发展。

［关键词］ 自动化；在线教学；混合式教学；教学研究

［基金项目］ 2021年度教育部产学合作协同育人项目“新工科背景下地方高校自动化专业人才培养机制探索与实践”（202101386003）；2021年度教育部产学合作协同育人项目“工业4.0背景下计算机控制技术课程改革”（202102632002）；2021年度教育部产学合作协同育人项目“新工科背景下智能仪器仪表系统设计课程建设”（202101386005）

［作者简介］ 张 雷（1988—），男，河南洛阳人，博士，郑州轻工业大学电气信息工程学院讲师，主要从事工业大数据分析及应用研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）41-0066-04 ［收稿日期］ 2023-08-25

自动化是一门涉及数学、物理、电气、机械、计算机等多个领域的综合性学科，具有强烈的实践性和创新性。它要求学生具备较强的数学、物理功底，以及较强的逻辑思维、动手能力和创新能力，掌握控制理论和技术，能够设计、分析、优化和管理各种自动化系统，运用现代工具和方法解决自动化领域的理论和实际问题。对于自动化专业来说，混合式教学能够更好地实现理论与实践、基础与应用、知识与技能的有机结合，满足自动化专业人才培养的目标和要求，适应新工科专业建设的要求，培养具有跨领域知识和技能的复合型人才，有助于落实产学合作协同育人，深化产教融合。然而，在实践过程中也面临了一些问题，例如，如何开发高质量的教学资源，如何设计具有系统性和科学性的课程等。这就对自动化专业混合式教学改革提出了要求，采用有效的混合式教学以提高教学质量和育人水平是教学改革的目标。本文将从自动化专业的特点出发，分析混合式教学在该专业中面临的问题，总结在线教学实践的经验，并依据经验提出改进和优化的策略。

一、自动化专业混合式教学中存在的问题

随着信息技术的发展和应用，混合式教学作为一种新型的教学模式，越来越受到自动化专业教师和学生的关注和欢迎。然而，在实践中，混合式教学也面临着一些问题。

（一）资源开发利用不足

自动化专业的资源开发需要结合学生需求和专业特点，利用多种平台工具和技术，制作高质量的视频、动画、仿真、互动等资源。但由于许多教师不具备资源开发的能力和经验，导致资源开发质量不高，整体难度难以满足教学需求。

（二）对学生的自主学习能力培养不足

自动化是一个与时俱进的学科，学生只有具备良好的自主学习能力，才能不断接受新兴工艺、技术和规范，紧跟自动化行业发展的步伐。但由于教师和学生对自主学习能力的认识不足，导致许多学生缺乏自主学习能力，难以完成混合式教学任务。

（三）课程设计缺乏系统性和科学性

自动化专业的课程内容涉及基础理论、实验技能、工程设计等多个层面，需要综合考虑线上和线下教学的内容、比例、顺序等，还需要协调线上和线下教学的时间、地点、方式等，以实现有效的教学整合。但目前很多教师对混合式教学的方法和规律还不够熟悉，忽视了自动化专业的培养目标，也缺乏线上线下教学的协作机制和沟通渠道，导致课程设计缺乏系统性和科学性。

（四）评价反馈缺乏客观性和有效性

自动化专业的评价反馈需要考核学生在理论知识、实际操作、工程实践等方面的综合能力，以实现客观有效的评价结果。但目前很多教师缺乏对评价数据的分析和利用，导致混合式教学的评价反馈缺乏客观性和有效性。

二、自动化专业在线教学实践的经验

为保证在线教学顺利开展，政府、高校、社会各界积极参与，推动在线资源建设，优化智慧教学工具，培养学生的自主学习能力，开展精准教学，使在线教学获得喜人成果。

（一）在线教学促进了在线教学资源的全面建设

广泛的在线教学资源为在线教学提供了内容支持，同时在线教学也进一步促进了在线教学资源的全面建设。陈晓希［1］提出应对在线资源的建设做好统筹、规划和引领，避免同主题资源大量重复建设，精准推送优质资源，筛选并淘汰劣质资源，规范传播方式，促进在线资源的可持续发展。陈华敏等［2］考虑到生源和教学目标的差异，其团队根据教学大纲，自行录制适合本校学生的精品课。此外，在线教学的录播视频可以实现多次回放，成了课后复习的重要在线资源；各种学术会议及论坛也采用了在线直播的开展模式并支持在线回放，实现了足不出户就能参与各种学术年会、专题讲座。

（二）在线教学促进了智慧教学工具的使用与优化

智慧教学工具为在线教学提供了技术支持，同时在线教学也促进了智慧教学工具的使用与优化。尹宁等［3］调查学生对雨课堂的满意度时发现，与传统教学模式相比，94.18%的学生更喜欢嵌入雨课堂的教学，90.55%的学生希望在以后教学中沿用智慧教学工具。王月等［4］提出建立厂商、一线教师、科研人员合作组，三方协同开发智慧教学工具的策略，以解决智慧教学工具在部分软硬件功能智慧化程度低和反馈功能、考核系统不能符合教师的预期等方面的问题。高有涛［5］提出充分发挥智慧教学工具辅助教学改革的作用，改变教师和学生在教学过程中的角色，提高教学质量。

（三）在线教学提高了师生对自主学习能力的认识

学生的自主学习能力水平很大程度上影响了在线教学的效果，同时在线教学也提高了师生对自主学习能力的认识。赵杨［6］提出只有拥有自主学习能力，才能不断接受新工艺、新技术和新规范，紧跟自动化行业发展的步伐。陈雨桐［7］认为培养学生自主学习能力，能提高学生的创新能力和实践能力，促进学生全面发展和终身学习，并提出从重视入学教育、优化实践平台、活跃校园文化三方面入手，培养学生自主学习能力。杨静［8］研究发现学生的个性因素和共性因素都会对自主学习能力的培养产生影响，其中个性因素包括学习态度、学习意志、学习目标、学习策略等，共性因素包括教师和同学的帮助、学习环境、学习资源、家庭因素等。他还根据以上因素提出通过高校、家庭、学生三方面共同努力，提升学生自主学习能力的对策。

（四）在线教学促进了精准教学的开展

精准教学提高了在线教学的教学质量，同时在线教学也促进了精准教学的广泛开展。在线教学期间，由于缺少面对面的交流，教师大多情况下只能通过收集、记录学生学习过程的数据和分析产生的原因进行教学设计、教学指导、教学干预和补救。唐忠敏［9］提出精准教学通过精准目标、精准问题、精准干预，能精准解决学生学习兴趣不足、学习状态不佳、教学质量不理想等问题。刘宁等［10］提出通过精准诊断学生最近发展区、基于最近发展区确定课堂教学问题、课堂上采取适宜的教学策略、课堂结束前诊断最近发展区达成情况、课后进行精准补偿性教学这五个核心环节，开展基于最近发展区的精准教学，能最大化激发学习者的潜能。

三、自动化专业混合式教学改革的开展策略

基于在线教学实践的经验，混合式教学改革的开展既要精准利用在线资源与智慧教学工具的优势来辅助教学，又要重视学生自主学习能力的培养，创新教学设计，从而解决自动化专业混合式教学中存在的问题，提升教学质量和育人水平。

（一）精准利用在线教学资源

精准利用在线教学实践期间开发的在线资源，并不断更新在线资源的内容，改善自动化专业混合式教学中资源开发利用不足的现象。精准利用在线教学资源应做到以下几点：（1）精准选择。明确自动化专业课程的教学目的、教学要求、教学效果等，选择与面授教学内容一致的在线资源，使之符合自动化专业的培养目标和人才需求，体现自动化专业的核心素养和能力。（2）精准分层。将在线教学资源按照不同水平层次分类，学生可以根据自己的学习能力完成符合自己层次的内容，或选择继续学习更高层次的内容，实现学习能力的逐步提升。（3）充分利用现有的网络资源，如慕课、微课等，丰富和多样化线上线下教学内容与形式，提高教学质量和效率，扩大教学覆盖面和影响力，使在线教学资源贯穿课前、课中和课后，实现线上自主学习和线下面授教学充分结合。（4）持续更新在线资源内容。随着自动化技术和行业的不断发展，应不断更新在线资源的内容，确保教学内容与时俱进。利用多种媒体和技术，开发高质量的视频、动画、仿真、互动等教学资源，以支持学生的线上自主学习和线下深度学习。

（二）精准利用智慧教学工具

精准利用在线教学实践期间优化的智慧教学工具，改善自动化专业对智慧教学工具利用不充分、教学实施效率不高、缺乏线上线下教学协作等现象。在精准利用智慧教学工具时应做到以下几点：（1）课前推送教学资料和课堂所需PPT供学生预习，为学生提供在线的视频讲座、自主学习、测试、互动交流等应用；提供在线虚拟实验环境，模拟真实的工程系统和过程；提供在线的数字化实验环境，测量和控制真实的物理量及信号。根据智慧教学工具提供的正误统计和薄弱知识点预警，深挖学生出错的深层逻辑。（2）课上开启雨课堂直播功能，并在后台获取学生出勤率，在讲课间隙利用雨课堂发布随堂练习题，并给予即时讲解，课堂中还可以使用随机点名功能或弹幕功能进行互动，既能活跃课堂氛围，也能提醒学生认真听讲。（3）课后定时发布讨论任务与单元习题，并及时对出现的问题进行反馈。（4）在每一教学阶段结束后要进行在线测试，测试结果将纳入最终教学评价。

（三）精准培养学生自主学习能力

教师应加强对学生自主学习能力的培养，解决由于学生自主学习能力不高导致的混合式教学难以有效开展的问题。在精准培养学生自主学习能力时应做到以下几点：（1）强化学生的学习动机。教师可以通过实践教学，让学生感受到学习的乐趣，或在课程中融入思政教育来提高学生的学习兴趣和职业素养，强化学生的内在动机。（2）强化对学生的支持和引导。教师可以为学生推荐优质的在线资源，传授学生检索、查询、获取学习资源的方法，培养学生独立思考、自主学习的能力。（3）营造良好的自主学习环境。进行“支架式”引导和启发性教学，或通过鼓励学生进行自我评价等方式来督促学生自主学习。（4）优化实践平台，开展素质拓展教育。在各年级组建学习竞赛小组，建设专业课程实验室，建立自动化专业高年级学生、硕士研究生的专业扶持平台，并鼓励学生自主选择和自主开展创新实践、创业实践、技能实践、社会实践等活动。（5）注重创新迁移应用。基于理论基础设计情境问题，培养学生灵活运用基础知识、举一反三的能力，进而帮助学生养成主动思考、深入钻研的习惯。

（四）精准教学设计

充分利用在线教学实践期间精准教学的经验，解决混合式教学中缺乏系统科学的课程设计、缺乏客观有效的教学评价等问题。在精准教学设计时应做到以下几点：（1）设定精准的教学目标。根据学生的学习能力、学习数据反馈和自动化专业综合能力的培养要求，设定知识目标、能力目标和素养目标，培养学生的综合性能力、工程实践能力和创新思维，使学生在自动控制、电气工程和计算机科学等领域具备综合性的知识技能以及实际动手和创新能力，能够独立进行自动化系统的建模、仿真、调试和优化，解决实际问题。（2）设计精准的教学环节。选择合适的混合式教学模式，如翻转课堂、部分在线教学等，确保在线教学和面授教学相互补充，最大程度地优化学习效果。采用灵活有效的教学策略，如项目导向、案例分析、小组讨论等，激发学生的学习兴趣，增加互动和参与，促进深层次的学习。选择适合混合式教学的课程内容，突出自动化专业的基础理论、核心技术、前沿发展等，使之能够满足学生的学习需求和兴趣，激发学生的创新思维。开展个性化的教学指导，针对不同学生在学习和实践过程中出现的问题，实施针对性和补救措施，并通过个性化教学有针对性地提升学生能力。（3）设计精准的教学评价。建立一套包括过程评价、结果评价、互动评价、反馈评价等在内的多维度的评价体系，使教学评价更加全面和科学，促进教师和学生的共同进步。

结语

特殊时期在线教学的开展，促进了在线资源的建设、智慧教学工具的使用和优化、精准教学的实施，也提高了师生对自主学习能力的重视，为混合式教学改革开辟了新思路。自动化专业的混合式教学改革可以从精准利用在线教学资源、精准利用智慧教学工具、精准培养学生的自主学习能力、创新教学设计等几个方面进行。这样可以把握在线教学的机遇，解决混合式教学中存在的资源开发利用不足、对学生的自主学习能力培养不足、课程设计缺乏系统性和科学性、评价反馈缺乏客观性和有效性等问题，提高教学质量和育人水平。本文分析了自动化专业混合式教学中存在的问题，总结了在线教学的实践经验，并提出了自动化专业混合式教学改革的策略，希望对自动化专业混合式教学的改革有所帮助。