一种新式教学方法的研究与实践

摘  要：该文首次提出复式教学方法——一种支持个性化和智能化教学及线上线下混合教学模式的教学方法。考虑教学知识点在实际产品系统环节上的应用和不同教学场景下如线上线下的教学主体的动态切换，提出以不同教学主体平面实现课程教学。“教师平面”“学生平面”和“智能知识系统平面”从不同知识讲授切入点以不同知识点讲授逻辑线进行课程教学，实现混合教学模式。利用人工智能提高教学资源的个性化和精品化，支持个性化智能教学。

关键词：复式教学法;个性化;人工智能;线上线下混合教学;智能知识系统

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）04-0120-05

Abstract： In this paper， a new teaching methodology called compound teaching， is proposed. This real product-based teaching method supports personalized and intelligent knowledge imparting and allows blended modes of online and offline instructing. Based on a real industrial product， considering the knowledge application in the product modules and dynamically changed teaching scenes with different class guides， "teacher plane"， "student plane"， and "intelligent knowledge system plane" are proposed to build a blended teaching model which allows a different "one"， teacher， student or knowledge system， to guild the course teaching in different threads from different aspects. Artificial intelligence is employed to implement the course resource optimization and personalization， and the personalized and intelligent knowledge imparting is substantiated.

Keywords： compound teaching; personalization; artificial intelligence; blended online and offline teaching; intelligent knowledge system

大学中一些工科专业课程理论性较强，概念比较抽象，公式推导多。尽管目前大多数课程都有相应的实验课，但实验内容基本上与实际应用系统存在一定的脱节，且多为验证性实验。因此，通过一个具体产品应用系统来讲解一门课程的所有重要知识点，将会加深学生对知识的理解程度并掌握其在实际产品系统中的具体应用。对于一些专业的本科教学，国内外很多大学都采用从大学一年级就开始让学生参与具体实际项目的教学方法，该项目将贯穿大学四年的教学。参与实际项目产品研发，比如机械专业的简易车辆制造，可以让学生从一年级开始就将学到的知识应用到实际产品中，同时实际应用也将促进学生对知识的理解和掌握，并调动学生的学习积极性，拓展学生思维，理解知识本质，继而思考变化，提出创新，这种融实际产品应用系统和教学于一体的教学方式是培养学生工程能力的重要手段。

因此，结合实际产品运转过程进行一门课程的知识点讲授，将能使学生深刻理解知识点的来龙去脉和本质，并能掌握其在实际中的应用，且会根据知识点解决实际问题的本质，做到举一反三，达到真正学以致用的目的，实现学会、用会、能扩展、能升华。

一  相关工作

利用OBE（Outcome-based education）[1-3]成果导向教育和目标导向教育的理念，在课程教学中利用实际产品所需要的理论知识与所学课程知识的关联，强调知识在实际应用中的需求及所学知识可以实现的目标，并展示在实际产品中相关知识的应用所取得的成果及会让学生具备解决具体问题的能力，则将激发学生学习热情和动机，将知识由被动记忆转化为主动理解与学习。教师以产品系统环节说明需要实现的功能，明确学习成果，即事先让学生了解学习本部分内容的成果和收获，调动学生学习的主动性和积极性，然后由学生自行主动学习相关知识点，并进行相应知识点的关联学习，这将提高学生对知识的理解深度和运用知识解决实际问题的能力。

人类对知识的学习模式和过程非常复杂，虽然目前大脑的学习机制并未完全被破解，但通过知识和实践相结合，可以让大脑丰富知识的记忆维度。多维度记忆相比于单维度记忆，能形成更大和更稳定的神经回路，不容易被遗忘[4]。此外，在学习过程中如果没有“好的”结果，就没有积极动机，而实践应用可以产生“好的”结果，能够形成积极反馈，促使大脑再次主动获取信息[5]。这样，将知识与实践应用相结合将可以给大脑提供一个正向动机，从而可形成良好的学习闭环。因此，当前有很多面向应用或以经验科学为知识主体的课程提倡以“项目和任务驱动”来实施教学，采用实践项目引导式教学方法培养学生的知识应用能力，以项目为引导进行教学内容的设置，将具体知识点与实践项目进行整合[6]。基于项目引导（Project based learning，PBL）则可以把理论内容与实际应用相关联，加深学生对理论内容的理解[7-8]。基于项目引导的课程教学将会明显提高学生成绩和满意度[9]。

项目教学法是一种以项目为中心、学生为主体和教师为主导的教学方法，结合项目计划，以任务驱动使学生完成知识学习，即构成“项目引导、任务驱动”一体化教学[10]。一些计算机类课程在实际教学中以企业真实工程项目为基础，进行项目化教学，即让学生以个体或小组参与项目模块设计和开发，利用所学知识完成设计和开发工作，将会明显提高教学效果[11-12]。此外，在课程教学中，也可以不采用一个主项目，而是通过多个微项目指导教学，微项目将课程知识点应用到小型项目开发实践中[13]。对于一些实用性较强的工程类课程，可以将涵盖所有教学内容的项目情境引入课程教学，以项目为主线，教师为主导，学生为主体，将课程理论知识融入到项目开展中，运用课程理论知识和操作技能解决实际生产问题[14]。

近年来，随着慕课、金课和微课的课程建设，教学资源得到极大丰富，但相应的有建设性的教学方法并没有得到较大发展或应用。实际上高等教育仍是以教师课堂讲授为主，增加了少量简单的课堂互动活动，仍以课程考试作为恒量学生学习成果的主要手段。虽然线上教学限制了教师的课堂活动而增加了学生的自主学习，但其主要教学手段仍是让学生被动学习课程，并不是真正意义上的翻转课堂，而翻转课堂也未必适用于所有学生，因为每个人的学习方式和知识汲取能力及触点未必相同。

因此，开发新型教学方法以充分利用并优化课程资源，以产品引导学习，教师和学生可自由灵活作为教学主体，允许个性化智能教学和多元教学方式并适合疫情情况下线上线下的交替反复教学模式将成为教学发展的关键。

论文首先提出以实际产品系统为导向的复式课程教学方法，支持混合式个性化教学，实现从不同维度以不同教学主体平面实现课程教学，“教师平面”“学生平面”和“智能知识系统平面”从不同知识讲授切入点以不同知识点讲授逻辑线进行课程教学。以实际产品运转过程贯穿整个教学过程，课程每个知识点将被应用到相应产品运转具体环节，以知识点讲解和产品运转两条线融合推进课程讲授。课程教学引入人工智能和学生反馈处理机制以支持个性化教学，基于智能系统自动进行知识点教学资源检索、积累、更新、优化、关联和推送，根据个体学习方式、学习经历及成果和反馈，指导学生学习包括提示应学知识点、应补修知识内容、应执行的知识测验及给出评估结果等，并可根据学生的思维习惯和学习行为及关注点，自动推送相关教学资源。课程系统平台支撑任何时间、任何地点、任何教学主体的教学实施，支持线上线下教学模式无缝切换，减少学生学习状态波动。

二  以产品引导的复式教学法

针对混合式教学，本文基于OBE理念，提出以“产品引导”的多维复式教学方法，将涉及知识点层化与应用关联及三维平面“教师平面”“学生平面”和“智能知识系统平面”的构建（图1）。课程资源建设和课程讲授通过三个平面关联，以智能知识系统平台支撑，实现多维复式教学以提高教学效果，同时也将解决当前线上线下教学模式交替反复、课程讲授主体动态转换和课程资源按需优化等问题。

基于一个实际产品系统引导课程教学，首先需提炼课程所有的重要知识点，结合实际产品系统运转流程，将课程知识点与实际产品运转过程中相应环节进行关联，以多元化形式呈现，并在课程平台中实现;实现所有知识点通过一个实际产品应用贯穿起来的教学框架。基于该框架，结合产品运转环节讲解知识点，使学生了解课程中的每个知识点可应用在哪个产品环节、在该环节应用此知识点的必要性及应用知识点的方法和效果等，利用实际产品运转前后环节对知识点相互关联性进行讲解，使学生深刻理解知识点的本质，拓广思维并能掌握其在实际系统中的灵活应用。

鉴于“教师中心”和“学生中心”并不是完全独立和对立，而是具有共性部分，提出以不同教学主体平面实现课程教学，“教师平面”“学生平面”和“智能知识系统平面”从不同知识讲授切入点以不同知识点讲授逻辑线进行课程教学，实现混合式教学模式。考虑在学生思维上知识印象形成的过程不同及知识本身和获取方式对其将来的实际应用和被遗忘率的影响不同，基于智能知识系统平台，实现个性化教学和多元化教学方式。

一般知识接受遵循“盲点—认知点—疑问点—反馈点—融合点—认知点”的认知循环，因此将实现学生反馈处理机制以提高个性化教学资源推荐的精准性。通过知识系统的智能化，允许教学资源的自动更新和优化，并可根据学生学习方式和学习经历及已有学习效果选择最优资源推送给学生，以成果和应用激发学生学习动机。此外，智能知识系统平台将能应对疫情导致的线上线下交替授课情况，允许采用多种教学方式，教师主导、学生主导和知识系统本身主导的教学将不受限于线上线下教学模式，实现教学方式无缝切换，减少学生学习状态波动。知识系统引导的教学方式将根据学生已学知识点，利用系统提供的测验结果推荐学生下一步学习内容，并关联相应优化的教学资源，基于知识环节掌握程度，向学生建议补修、重修或扩展学习内容。

复式教学法需要建设智能知识系统平台以融合优化各类教学资源，支持个性化教学和不同教学方式的灵活采用，并提供三个平面的管理接口。

（一）  复式教学方法定义

“教学主体”将由三个平面表征（图1），包括“教师平面”“学生平面”和“智能知识系统平面”，分别代表以“教师”“学生”和“智能知识系统”为引导主体的教学方式，并可衍生出相应的“混合式”，其中“智能知识系统平台”可自动进行教学资源检索、积累、更新、优化、关联和推送，根据个体学习方式和学习经历及历史测验评估结果和反馈指导学生学习包括提示应学知识点、应补修知识内容、应执行的知识测验及给出评估结果等，并根据学生的思维习惯和学习行为及关注点，进行教学资源优化和个性化教学资源推送。利用三个平面，可以从不同角度以不同教学主体实现课程教学，“教师平面”“学生平面”和“智能知识系统平面”从不同知识讲授切入点以不同知识点讲授逻辑线进行课程教学，可根据教学场景和教学需求动态选择，允许个性化教学和多元教学方式的灵活采用。教师主导、学生主导和知识系统本身主导的教学将不受限于线上线下教学模式，可应对疫情导致的线上线下交替授课情况。此外，课程知识点将形成层式结构，同时与实际产品运转环节对应关联。这样，形成教学主体不单一、知识点衔接不单一、教学方式不单一的复式教学方法，进而可开展多维多角度教学工作，支持线上线下教学模式的无缝切换，减少学生学习状态波动，提高教学效果。