疫情时代《测控系统设计》课程混合式创新能力培养与实施

梁文宏 刘晓琳 王冠伟

摘 要：因新冠疫情不确定性等因素，本科生课程线下课程时间、周学时都受到一定影响。为保证课程授课质量，提升学生实践能力，课程组借助现有双师型教学团队教学优势，进一步优化课程资源、完善课程评价体系。构建了案例优先、理论辅助、实践为主的课程教学改革方案，采用改革后的混合式教学的方法培养学生的创新能力，完成了课程的教学实施和问卷评价，课程教学效果良好，达到了课程预期的目标，为进一步通过课程教学提升学生实践能力培养提供了思路和方法。

关键词：新冠疫情因素实践能力培养混合式教学案例教学

中图分类号：G444                 文献标识码：A

Cultivation and Implementation of Blended Innovation Ability in the Course of <Measurement and Control System Design> in COVID-19 Epidemic Era

LIANG Wenhong1  LIU Xiaolin2  WANG Guanwei1

（1. Xi’an Technological University， Xi’an， Shaanxi Province，710021 China; 2. Xi’an University of Technology， Xi’an， Shaanxi Province，710048 China）

Abstract： Due to uncertainties such as COVID-19， the offline teaching time and weekly class hours of undergraduate courses are affected to a certain extent.In order to ensure the teaching quality of the course and improve students' practical ability， the course team makes use of the teaching advantages of the existing double qualified teaching team to further optimize the course resources and improve the course evaluation system. Thecourse teaching reform scheme of case priority， theory assistance and practice oriented has been contractedby the team. The reformed blended teaching method is adopted to cultivate students' innovative ability， and the teaching implementation and questionnaire evaluation of the course are completed.The course teaching effect is good， achieves the expected goal of the course， and provides ideas and methods for further improving the cultivation of students' practical ability through course teaching.

Key Words： COVID-19 factor; Cultivation of practical ability; Blended teaching; Case priority teaching

近年受新冠疫情影響，本科生、研究生线下课程均受到一定的冲击和影响。一是授课时间的影响，在压缩的学期中需要迅速地学习完成原有课时，导致周学时明显增加。二是网络线上课程比例增大，由原来仅有部分公共选修课和少量具有线上教学资源的精品课程、微课、慕课等线上开课转化为有条件的课程均开设线上课程，学生线上课业的学习压力倍增。

在线理论课程教学中受网速、软件的因素影响，教师无法兼顾每位学生的学习动态，讨论、提问环节对少数自觉性较差的学生无法产生有效促动，有43.1%的学生在上网课期间做过与学习无关的事，61.1%的家长认为孩子居家在线学习不够专注[1]，普遍反映出学生的自主学习能力较弱，一部分学生“在线不在学”。

基于网络学习现状，罗恒提出了将多媒体、超媒体以及各种交互功能有机地整合在案例中的互联网自主在线案例学习[2]。孔晶等也提出在线教学目标设计要小而精，内容设计趣味性，前沿性;要缩短讲课时长，提升学生学习兴趣，强化自主学习[3]。

在西安工业大学往年的教学质量调查中还发现，《测控系统设计》课程学习中学生对理论内容死记硬背，考试成绩较好，但在课程设计、毕业设计等真正需要进行理论结合实际完成设计内容时，学生表现极其一般。目前中小企业已经占据城镇居民就业80%以上贡献率，其用人特色与大中型企业的自主培养、竞争上岗不同，中小企业往往希望学生具备行业相关知识，会使用常规软件、实践能力突出、能迅速进入工作，岗位用人越少越好。而现阶段本科生在就业的企业面试环节经常会由于实际设计、实践能力不足的问题而遗憾落选。

为此，教研组在《测控系统设计》课程授课改革中提出了线上线下混合式教学，以促进学生实践能力的培养，从而提升学生课程学习的质量。

1 课程教学总体设计

根据疫情时分散学习、网络线上学习的特色，着重于课程的过程教学和教学效果，课程组提出了案例优先、理论辅助、实践为主的课程教学改革方案，如图1所示。本次课程改革的实质即课程核心内容的原理、方法讲授学习转换为案例的分析学习。

首先，不同案例及案例的拓展能扩充学生的知识面，让学生了解不同行业特点;学生对工程设计中的一般问题有所了解，进而能够根据产品设计的需求提出设计构想，并用所学习的知识进行分析、细化、解决。

其次，工程案例能够有效提升学生的学习兴趣，学生能直观地感受到工程问题的由来、提出、解决、实验或实施的全过程，加上实践环节的适时补充能使学生综合能力有所提升，同时还可引导部分学有余力且感兴趣的学生继续深入地进行研究和学习。

最后，案例的整体实施对学生搭建一个完整的测控系统有良好的示范效果，督促学生在课程大作业的完成、后续的课程设计、毕业设计等实践环节的学习，以及学科竞赛项目的完成等多个方面进行应用。

2 教学实施

《测控系统设计》是西安工业大学机械电子工程专业具有承上启下作用的一门专业课程，也是本专业的专业核心课程，与多门课程紧密联系，其核心教学内容包含测控系统分类、控制核心选择、输入输出确认及系统整体搭建等，课程的实践性极强。

教学实施的最终目标是学生能熟练针对工程项目，提出切实可行的设计方案。这就要求学生在学习课程本身内容的基础上，还要旁征博引，综合考虑艺术、技术、管理、伦理等多个方面的影响因素，完成學科交叉融合。课程教学交叉融合模式如图2所示。

2.1课前预习、理论学习网络化

课前学生通过网络查阅项目相关背景、前沿知识，了解项目关联领域或行业的知识进行预习。

利用学校网络课程教学平台，理论知识内容录制为短视频，作为学生预习作业。预习作业的考核方式为：检测学生的视频观看时长以及学生回答测试问题的正确率。国内外的研究表明，10 min以内的微视频更能让学生充分利用碎片时间进行有效学习，提高学习兴趣[4]。

2.2 内容工程化

课堂上，教师不再对理论知识进行反复解读，而是选取不同领域工程案例，并将工程案例分解为前期调研、详细设计、工程实施和项目评价4个阶段。前期调研作为预习内容，课堂上以案例内容为引导，在分析工程案例时提出设计需求，根据需求考虑基本功能，根据功能考虑需要的控制对象、控制核心等问题。针对不同工程问题，课堂上提供讨论环节，各小组针对问题提出设计、选型或实施方案，教师进行点评。

增加大作业环节难度，教师仅确定总体方向，提供部分思路，学生自己组队并自选题目。2020、2021年大作业题目为智慧家庭、宠物周边，2020年学生自选题目为智能阳台滴灌系统、智能水表、智能安防系统等。题目内容贴近工程实际，难度适中，适应于本科生易至难的学习过程，实施中发现3人/组的实施效果较好。

2.3 考核形式过程化，成果突出化

减少课后作业题目，增加多样性和趣味性。包含参观研究生科研工作室、校级智能制造工厂、大学生创新创业基地及其作品展和其他学院实验室等;同时准备了大量常用传感器器，控制设备实物，学生对感兴趣的产品进行识别和分析。例如在传感器选择环节，根据项目不同可以选择测量不同的物理量，温度、压力和流量等，同一物理量可以测量不同范围，不同输出接口，对应不同控制核心等。学生针对实物传感器进行识别和选择。

2.4 实践、实验辅助和延续

课程中减少理论教学占比，鼓励学生参加实践，包括：2个学时的校内参观，甄选校内教师完成的、具有代表性的测控系统，由负责人进行开放实验组织[5-6]，例如PLC流水线控制系统、高精度自动对准微波通信系统、齿轮测量机控制系统、智能小车循迹控制系统等，同时还为学生提供单片机最小系统，以及常见的传感器约50种，用以拓展学生的实践能力。

2.5 教师团队双师型，学科交叉型

课程教学团队包含本专业教师3人，艺术专业教师1人，管理专业教师1人，全部为双师型教师，至少具有3年的企业工作经历，还拥有外聘企业专家2人。

专业教师完成理论课时的讲解、网络视频的录制;非专业教师参加课程讨论环节，从管理、组织等方面提出质疑和参考;外聘企业专家则通过网络会议，以讲座、答疑、指导的方式对学生作品从外形、价格、应用的角度提出改进意见。

3课程评价设计

本次教学改革主要完成两方面评价：一是对课程本身成绩的符合评价;二是对教学方法、教学内容的评价。

3.1 对课程本身成绩的符合评价

对课程本身成绩的符合评价，采用综合的成绩评定方案[7]，主要包括平时作业、课堂测试、大作业考核、期末考核，采用综合评价体系，包括两部分评价体系，重点考核平时环节，各项占比见表1。

根据调查问卷，对于提高平时成绩的评定方法，78%的学生赞成，16%的学生反对，大多数学生认同平时评定成绩的方案，在具体学习时间的调研中，65%的学生课后学习时间不大于1h/周，课程没有对学生造成学习负担。然而从量级而言，学生投入本门课程的时间是不足的。

3.2 对教学方法、教学内容的评价

对教学方法、教学内容的评价，包括对学生、部分教师的问卷，尤其是大作业的评价是本次课程改革的特色环节。大作业评价环节包含答辩评价和报告评价两个独立环节。

大作业答辩评价环节采用同学评价、全员参与，以教学班为单位组建项目组，本小组对其他项目组进行评分，答辩评价团队还包含3-5课题组外教师或专家，各项评分成绩的平均分为项目组答辩成绩。项目组内部根据分工自定成绩分配比例，即：按分配比例计算的成绩为单体学生的答辩成绩。主要的答辩打分项见图3。

大作业报告评价环节为教师评定，主要考核方案设计、报告格式、是否有抄袭或雷同等细节内容。

针对大作业内容及评价的问卷中，36%的学生要求增加难度，39%的要求降低难度，而在综合评价中，78%的学生认为课程作用明显。问卷调查中也发现，还有约20%的学生游离在课程学习之外，学习兴趣或态度不明确，其中还包含一部分考研的学生，课程下一步的持续改革将重点考虑这部分学生，探究如何使这部分学生的精力重新回归课堂。

4 结语

新冠疫情对本科教育，尤其是线下教育有强烈的影响，促使网络教学模式得到了充分、飞速的发展，也使学生的学习方法有了質的改变。

课程组根据新冠疫情后教师授课与学生学习的特点，设计了以案例分析为主、理论教学为辅、大作业重点考核的教学方案，坚持平时考核与课堂考核相结合，将培养学生实践动手能力、团队协作能力放在首位，通过对工程实例的分析、研究与练习促使学生能够理论联系实际，拓展相关领域的知识学习和能力提升。

《测控系统设计》课程的教学改革实施1年以来，多数学生的能力得到了显著提升，在竞赛、毕业设计等环节中表现突出，在下一轮的教学改革中课题组会继续持续改进，完成课程改革到人才培养的递进。

参考文献

[1] 黄荣怀，虎莹，刘梦彧，等.在线学习的七个事实——基于超大规模在线教育的启示[J].现代远程教育研究，2021，33（3）：3-11.

[2] 罗恒，杨婷婷.自主在线案例学习体验的构念模型研究——基于结构方程模型的探索[J].现代远距离教育，2018（2）：83-90.

[3] 孔晶，赵建华，张惠敏.疫情视域下在线教学环境、实践设计和满意度分析[J].电化教育研究，2021（8）：88-93.

[4] 吕太之，孙炯宁，陈勇.技能竞赛任务驱动下的SPOC混合式教学研究[J].中国职业教育，2019（26）：71-77.

[5] 郑艺，付铁，王本鹏，等.基于学科竞赛的实践教学模式研究与实践[J].实验技术与管理，2019，10（36）：208-210.

[6] 周波，杨晓蝾.产教融合视野下高等职业教育实践教学管理探析[J].教育与职业，2019（20）：90-92.

[7] 陈春梅，陈鹏.疫情期间高校在线教学有效性探究[J].黑龙江高教研究，2021（6）：155-160.