基于雨课堂的混合式教学在数控技术课程的应用与思考

恽志东

0 前言

“互联网+”教育时代的到来，引发了教学理念、教学模式和学习方式的变革。在互联网在线教育的冲击之下，线下的传统教育与线上的网络教育两者深度融合已成为未来教育模式的趋势。通过教学内容的重构性设计，依托雨课堂平台科学地覆盖课前- 课上- 课后的每一个教学环节，建立“线上线下相结合”“课内课外相辅助”“自主学习与合作探究相渗透”的混合式教学模式，最大限度地释放教与学的能量，高效地提高学生的积极性和创新能力，推动教学改革。

1 教学模式设计

1.1 课程目标

基于工程认证的“学生中心，产出导向，持续改进”核心理念，修订课程教学大纲。依据数控技术课程支撑的毕业要求二级指标点，明确数控技术课程目标：

（1）问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理并通过文献研究，分析与机电产品设计、制造工艺及控制等有关的复杂工程问题，以获得有效结论。

（2）设计/开发解决方案：能够设计针对机械工程领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的机电控制系统、单元（部件）或工艺流程，并综合考虑社会、文化、安全、法律以及环境等因素。

（3）使用现代工具：能够针对与机电产品设计、制造工艺及控制等有关的复杂工程问题，选择、使用与开发恰当的现代工程工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

1.2 混合式教学模式构建

围绕课程目标，对每节课程的内容知识点进行细化，从课前、课上及课后三个环节，开展混合式教学模式设计（图1）。

1.2.1 课前环节

教师根据雨课堂平台提供的学情分析结果，确定本节课程的教学目标；向学生推送预习内容（微课、课件、视频、文本等），同时推送预习检测内容；学生预习推送内容，完成和提交预习题目，并记录预习过程中的问题；针对预习中的问题，学生在雨课堂平台进行相关讨论，提出疑问或见解；教师根据预习检测统计分析和讨论的情况，结合教学内容及目标，调整教学策略，修改教学设计方案。

1.2.2 课上环节

教师依据预习反馈和测评练习导入新课程，精讲预习中存在的问题；学生围绕新课程展示课前的自学成果，对在预习中理解不透的知识进行重点学习，积极参与课堂教学；教师发布随堂学习探究任务及测试题目，推送至学生终端上；学生以分组形式开展协作学习，进行互动讨论，开展小组协作后提交成果，课上完成随堂测验练习；教师根据测评反馈结果对知识点难点进行精讲，对薄弱环节补充讲解，学生对新内容进行运用巩固与拓展提升。

1.2.3 课后环节

教师依据学生课堂学习情况，针对学生发布分层次的课后作业，推送学习资源；学生完成课后作业并及时提交，客观题部分即时反馈；教师批改主观题，可录制习题讲解微课，推送给学生；学生通过观看习题讲解微课，总结所学内容，在平台或论坛上发布疑问或感想，与老师、同学在线讨论交流，共同进行教学反思。

此外，相应知识单元结束后，利用雨课堂平台或OJ 在线测试平台进行阶段测验（例如课程的期中测试或开放性测试），以检测学生对知识单元的掌握程度。尤其是在疫情防控期间，对线上教学效果及课程目标达成进行诊断性评估，为线上线下教学的衔接提供有效参考。

图1 基于雨课堂的混合式教学模式构架

1.3 课程考核体系

传统课程以知识传授为主，课程考核结果通常由平时成绩（点名与课堂作业形式为主）、实验成绩及期末考核成绩三部分构成，往往终结性考试（期末考试）占比过大，而形成性考核成绩占比过小。随着教学过程设计的多元化，课堂交互形式的增加，考核评价方式应该从一锤定音的终结式考核方式向全方位全过程的考核方式进行转变，最终实现教学目标、模式、方法和评价的有效结合，适应工程教育专业认证要求。雨课堂全方位、多维度的数据采集和分析，为制定包含多元化的过程性学习结果的评价和考核标准提供了有效依据。课程考核包含4 个部分，各部分构成及比例如下：

（1）出勤及课堂表现占总成绩的10%。改变原有出勤以课堂签到的标准，而是结合课前预习测试、课上随堂测验结果及协作学习的参与度与活跃度进行综合评判。

（2）期中考试和平时测验（或开放性试题）占总成绩的20%。将原有课后作业的成绩纳入至单元知识测试及期中考试结果中，杜绝了部分学生抄袭作业的现象，侧重学生对课程知识结构及内容的理解和掌握能力的考察。

（3）实验成绩占总成绩的20%。实验多开设创新性实验，学生自己动手设计方案、步骤，并进行实验结果的分析处理，考核学生的实践能力和创新思维精神。

（4）期末考试占总成绩的50%。将原有期末考试的占比从70%下降到50%，提高形成性考核成绩占比，让学生主动自我学习与解决问题，提高学生学习能力和学习效果。

2 混合式教学模式的思考

通过采用基于雨课堂的线上线下混合式教学模式，使课堂系统实现了动态的信息互通交流，增强了师生互动的深度和广度，提高了教学效率。通过互动交流和探究，实现对所学知识的意义建构，促进知识内化。基于动态的学习测评分析和即时反馈，依靠数据科学准确把握每个学习者掌握知识的状况，实现对学生的个性化学习能力的评估。为保证混合式教学模式的顺利实施及切实有效的提高教学质量，在混合式教学模式的建设与实践过程中，对混合式教学的关键要素进行了深入思考，为相关专业课程的建设与改革提供可借鉴的经验。

2.1 完善的硬件与优化的软件

一方面建设适应混合式教学的智慧教室及开展培训提高教师教育信息化能力，需要学校管理部门的支持；另一方面需要教师的积极参与，对课程知识体系结构进行优化调整，建立课程标准、课程数字化资料、微课及多媒体课件、各类习题库、教学动态数据和教育管理信息等资源库需要消耗大量的时间和精力，教师以教学团队的组织形式参与其中，合理统筹规划，建设与混合式教学模式相适应的资源库。例如数控工艺及编程的章节内容，编程不仅需要编程基础知识，同时要以工艺作为前提。学生在实际数控程序编制的过程中，由于缺少实际加工的经验积累，往往难以合理运用相关工艺策略的知识。通过借助图形交互式自动编程软件（如MasterCAM、UG 等）中典型二维、三维加工模组的刀路设置方式及机床仿真加工，让学生在掌握编程应用工具的同时，对工件、数控刀具、工装夹具等工艺系统和工艺路线拟定等内容加以消化和理解。在典型二维铣钻削零件的刀路设计中，通过对比基于图形交互式编程与基于特征加工（FBM）自动编程两种不同方案的走刀效率，使学生对数控工艺中切削参数的优化及NC 代码的执行效率得以灵活的运用。借助CAD/CAM 工具软件培养学生对课程的学习兴趣，提升学生的实践技能。

2.2 教师教学理念的转变和实践

混合式学习克服传统教学在知识覆盖面与教学时间上的局限，教学内容不限于书本，教学时间不限于两个45 分钟，教师在教学实施过程中重在“导”而不是“教”，同时教师要扮演好学生学情诊断者、学习活动设计者和引导者的角色，因此教学内容的重构性设计及教学流程的再造是关键。将传统课堂中各章节的知识点进行提炼，围绕学生课前自学，课上强化，课后巩固三个环节展开教学活动设计，全过程引导学生做针对性地互动讨论，以此促进学生对知识的认知加工。通过设计综合实例将课程中的知识碎片进行前后贯穿和归纳总结，让学生形成系统化的认知，完成知识的内化。例如逐点比较插补法章节的设计：课前围绕基础直线（第一象限起点为原点）的走步规则、过程及插补算法流程展开预习和讨论；课上以基础直线插补的源代码演示进行课程导入，解决不同象限基础直线与非跨象限任意直线的算法流程设计，组织讨论跨象限任意直线的算法结构；课后组织逐点插补算法的源代码编制及调试。遵循学生的认知规律，使问题层次能够渐进提升并最终到达一个更高的认知域上，从而跨越学生与教师认知域之间的鸿沟，有效激发学生的学习兴趣和创新潜能。

2.3 构建全过程的学习评价体系

传统教学模式中教师是学生学习评价的主体，评价内容以知识点的掌握和理解、实践技能的熟练程度为主要评价依据，评价方式更加侧重于单纯的终结性评价。评价主体的一元化、评价内容的片面化和评价方式的单一化，对于教师教学的改进和学生学习的激励、导向、诊断和调控并不完全具备价值判断的功能。围绕课前、课上及课后三个环节，线上与线下两种模式构建完备的评价体系，将教师、学习者、同伴等评价主体多元化结合的双向或多向评价，有助于对学生的发展进行更加科学、客观的评价。同时将线下协作活动及成果与线上学习平台数据分析相结合，通过强化学习过程的考核，不仅注重对学生掌握知识水平与实践技能的考核，也强调对学生高阶思维能力的培养及个性化发展的全面化评价。评价方式采用过程性评价与终结性评价相结合的方式进行，过程性评价量化的指标内容及各项权重可依据教学过程的具体设计环节进行指定，终结性评价以最终期末考核成绩进行判定，增加过程性考核在总成绩评定中的占比，最终形成综合性评价。综合性评价贯穿学生课程学习的整个阶段，具备诊断矫正功能，评价反馈具有针对性、实时性，便于师生及时改进教与学的策略，提高教学有效性。同时及时对混合式教学实施过程中取得的成效和存在的问题进行教学反思，在后续实践中不断改进和优化教学方案，进一步提升后续教学的效果。

3 结论

以工程教育专业认证的理念为导向，开展基于雨课堂的数控技术课程混合式教学模式的实践与探索，实现课堂教学的多元化开放式发展，提高课堂互动能力和教学效率。通过深入的互动交流和探究，增加师生交互的深度和广度，实现对所学知识的意义建构，促进知识内化。通过开展引导性施教，满足学生多元化和个性化的学习需求，同时提升教师的教学智慧和教学艺术。