U-Learning环境下O2O智慧课程教学设计与实践——以“数控机床结构与编程”为例

孙晓辉

（广州工程技术职业学院，广州 510925)

泛在学习（U-Learning），顾名思义就是指每时每刻的沟通，无处不在的学习，是一种任何人可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息的方式，即4A（Anyone，Anytime，Anywhere， Anydevice）。泛在学习是网络学习（E-Learning）的延伸，充分利用移动通信技术、大数据和云计算技术的进步，使学生能够基于学习任务和目标，自我导向，主动求知解惑，使学习更具自主性、个性化和快捷化。因此，信息化时代，泛在学习将会是普适计算环境下的主流学习方式[1]。在泛在学习（U-Learning）时代潮流下，不少高校开始O2O线上线下智慧课堂的探索与实践[2-4]。改革传统教学中以教师为主体的纯课堂教育模式，构建以学生为主体、教师引领、线上线下相融合的教学活动，从而实现教学资源、教学方式、师生角色、教学过程以及教学评价等多方面的系统化整合，打造高效能移动的教学格局。

翻转课堂是指教育者把知识传授的过程放在教室外，而把知识内化的过程放在教室内。翻转课堂的主要特征在于使传统的教学习惯和教学模式发生颠倒，从过去“课堂上听教师讲解，课后回家做作业”变成如今“课前在家里学习教师的视频讲解，课堂上在教师的指导下完成作业”[5]。

“数控机床结构与编程”课程是数控技术专业的必修课，是一门实操性极强的课程。通过该课程的学习，学生掌握常用编程指令、具有正确设计零件的数控加工工艺的能力、能熟练利用数控车床对零件进行加工。在以往教学中，该课程采用的是理论、实操一体化教学，教师在课上教授加工指令，学生根据所学指令手工编写加工程序，经教师对程序进行检查后，学生将程序输入机床进行加工。如此学生在课上手工编写程序并经教师检查需要花费一节课甚至更长的时间，在课时有限的条件下显得有些浪费时间，且教学仍然表现为教师为中心，没有体现学生的主体地位，无法充分发挥学生的学习积极性。因此，对该课程进行改革，采用翻转课堂将理论部分知识的学习由课上教师讲授转变为课前学生自主学习，同时引入仿真软件验证程序，减少检查程序的时间，构建起U-Learning环境下O2O的教育智慧课堂。

1 U-Learning学习方式为O2O教学模式提供便利条件

信息通信技术、网络技术的飞速发展以及智能终端的普及，使学生能够根据教学要求获得相关信息进行U-Learning学习，为课前、课中、课后O2O学习的开展提供便利条件。

教师根据教学目标，制定学习计划和学习任务，学生根据学习任务利用移动终端和学习资源展开线上和线下自主学习。在学习的过程中，可实时通过多种渠道就学习内容进行师生、生生间的沟通、交流和答疑解惑。

2 教学设计

2.1 课程任务

构建以学生为主体、教师引领的教学模式。“数控机床结构与编程”课程以任务为载体驱动教学，将理论教学、虚拟仿真、实践操作相结合，利用线上线下教学相融合的翻转课堂教学模式，采用将泛在学习、素养提升、教学评价贯穿教学始终的整体教学设计。

该门课程共54学时，涉及到多个G代码、M代码、T代码等，并将代码指令的知识点融入到7个任务中。在该课程的构建中，每个任务又分解为课前、课中、课后任务。学生在完成任务的同时，需达成知识、技能和素养要求培养的目标。

第一，课前任务。在线上完成指令的理论学习与测试，为后续编写程序及零件加工夯实基础。将理论部分的学习放在课前完成，此过程中学生可以选择适合自己的资源自主学习，还可就疑难问题与同学和教师展开讨论。

第二，课中任务。编写并验证程序后在数控车床上加工工件，锻炼实操技能与提升职业素养。编写、验证程序的过程中，主要以小组合作探究的方式开展。在此过程中，拓宽思维，培养思维的严谨性。为了锻炼操机技能，要求每位学生独立加工工件，并严格按照企业标准控制尺寸，培养学生精益求精的态度。程序的验证主要通过仿真软件实现，有问题的程序语句软件会给予提示，通过软件与学生的交互改正程序，减少程序检查的时间。

第三，课后任务。针对程序及加工过程中存在的问题进行总结，扬长避短，提升职业素养。

2.2 教学资源设计

学习资源的设计是开展泛在学习和线上线下教学的基础。为了达成教学目标，根据课程的特点、教学内容及学生学情，整合线上、线下教学资源，尤其是线上教学资源，需要教师精心选择与准备，不但要丰富，而且要考虑不同基础的学生学习需求，才能满足学生的个性化学习特点。在该课程教与学中，线上主要完成指令部分的理论学习，掌握指令的格式、参数的意义、走刀路径。因此，在设计教学资源时，主要考虑如何将枯燥的知识生动化，将冗长的知识点碎片化。

2.2.1 生动多元的教学资源

针对某个知识点如G71指令，提供多种学习元素，如PPT课件、微课视频、动画仿真以及图片等。学生可以根据自身学习的特点，自由选择其中一种元素或多种元素进行学习，以达成学习目标，体现自主学习和个性化学习的特点。

2.2.2 碎中有序的教学资源

将冗长枯燥的知识点进行碎片化处理。所谓碎中有序是指教学资源对应的知识点按需设置，不但要短小、精悍、碎片化，而且要符合学生的认知规律，要有强的逻辑性，而非知识点的简单堆砌。例如，在准备教学资源时，将G71的知识点分解为指令格式、参数意义、走刀路径和指令用法4部分。4部分内容共同构成完整的G71指令学习，学生可以优先选择任何一部分内容进行学习，但4部分是一个有机的整体，缺一不可。

2.2.3 组建线上试题库

线上试题是一种重要的线上资源。通过在线考核，教师可以清楚地了解学生线上学习时对知识点的掌握情况，学生也会对自己的在线学习有一个清楚的认识。因此，针对每个指令都准备了相应的测试题。通过测试分析，教师的教学更加有的放矢，学生则对自身有了全面了解，学习更具有目的性。

2.3 教学平台搭建

“数控机床结构与编程”课程在学习通平台上建课，可实现智能手机端与PC网络教学端数据同步。同时，学习通平台本身也提供了海量资源，学生可根据学习需要通过首页一键查找资料，拓展了学习的深度与广度，满足了学生的个性化学习需求。

学生应用智能手机登录平台即可查看教师发布的任务、微课、视频以及测试等信息，利用碎片时间随时随地可以进行学习或者与教师互动，突破了学习的时空限制，培养了自身学习的自觉性与主动性。

平台的应用使多元化过程性考核变成现实。O2O相融合的教学模式贯穿于学生学习的整个过程。学生在平台中的每一项学习或测试活动都会留下轨迹，如任务点数、视频观看时长、课堂教学的出勤率、在线作业、参与讨论以及在线测试等。通过设置每项的权重，可获取过程性考核成绩。这样的评价体系能够使评价范围更加全面，有利于激发学生的学习动力和自信心。

2.4 教学方法与手段

教学方法与手段的合理使用，不但能提高课堂教学效果，而且能激发学生的学习热情。随着“互联网+教育”技术手段的飞速发展，教学方法与手段随之不断的丰富。在该课程的教学中，除用到传统的教学方法如讲授法、讨论法、示范法、合作探究法以及任务驱动法外，还用到了信息化教学法如O2O混合教学法、翻转课堂法、线上交流讨论法以及虚拟仿真法等，共同构建起U-Learning环境下的O2O的智慧课堂。传统课堂与信息化技术的有机融合，既能够帮助教师起到引导和监控教学过程的主导作用，也能够帮助学生建立课堂学习的主体地位，提升自身的学习积极性和创造性。

3 教学实施

U-Learning环境下O2O翻转课堂教学模式分为课前理论学习、课中实践操作、课后总结拓展3个阶段，学生在每个阶段都要完成相应的学习任务。

3.1 课前线上理论学习夯实基础

教师在学习通平台发布本次课的任务单（包含课前、课中、课后任务），学生查看任务单，明确课前任务。根据任务要求，学生在学习通平台上选择适合自己的资源进行自主学习，如课件或微课视频、动画等。遇到问题时，学生可在学习通平台交流、讨论，最后在学习通平台完成测试，检验自己的学习成果。根据学生在讨论区提出的疑难问题及测试结果，教师可掌握本次课的难点，调整教学方案。

3.2 课中实践操作锻炼技能

课中进入课堂教学环节。针对课前收集的问题，教师给予集中解答；引入案例，教师演示指令的具体用法和讲授使用指令时需要的注意事项；学生以小组为单位，根据任务书上的零件图编写程序，写好的程序须经验证后方能加工，否则可能引起生产事故；学生将编写好的程序导入仿真软件进行模拟验证，发现问题，讨论后及时修正，减少了因程序错误而产生的加工问题；要求学生按照企业流程加工工件，将职业素养的培养融于教学，培养学生严谨的学习态度、团队协作精神及精益求精的工匠精神；师生共同对工件进行自评、互评及点评。在此过程中，每位同学都在努力挖掘自身在整个流程中可能存在的问题，查漏补缺，扬长避短，找到努力的方向。

3.3 课后线上总结拓展强素养

教师总结学生在理论学习和实践操作中的不足，有针对性地布置线上拓展任务。学生总结归纳知识点，完善程序并完成拓展任务，在总结与归纳中实现知识、技能与素养的提升。

3.4 考核评价

考核评价是教育教学的重要组成部分。合理全面的评价能达到督促学生学习、提高学习效果的目的。该课程将过程性考核与期末总结性考核相结合，力争全面多元地反映学生该课程的学习情况。过程性考核能及时肯定学生在学习过程中取得的成绩，激发学习的动力与自信心，同时也能反映学生学习的情况，及时发现存在的问题与不足，引导学生的学习和发展方向，更加明确自身的学习目标；期末总结性考核可促使学生将所学的知识融会贯通，提高综合应用能力，实现知识内化和迁移。

4 教学效果

U-Learning环境下O2O翻转课堂教学模式，改变了传统课堂满堂灌的填鸭式教学，将理论部分的学习放在课前线上进行。学生根据学习任务与目标，结合自身特点，随时随地选择适合自己的学习资源，由“要我学”转变为“我要学”，实现了个性化学习、自主学习的目标。课中任务以学生为主体、教师引领，线上线下相融合的方式开展。学生以小组为单位，探究工艺方案、编写程序、仿真验证程序，发现问题及时修改，然后独立加工，最后展示作品，营造交流讨论、表演展示、互动互评的良好学习氛围。通过课后拓展总结，学生的综合职业素养得以提高。

4.1 平台教学学生参与度提高、师生互动频繁

平台是师生共有的，也是个人独有的。平台就像是一块自留地，洒下知识的种子，通过辛勤耕耘，必将收获成熟的果实。每位同学都要在自己的线上平台完成课前、课中、课后任务，学生参与度达到100%，对学习的主动性和学习兴趣的培养起到了积极的促进作用。丰富的线上活动使生生间、师生间互动频繁，为学生提供了交流的平台，为充分展示其才能提供了舞台。在交流与展示中，学生得到认可，有利于激发学生学习的动力与自信心。

4.2 多种教学方法与手段综合运用实现教学目标

借助多种教学方法、手段和资源，辅助学生自主学习、探究学习，强化重点、易化难点，“理、虚、实”相结合，线上线下相融合，真正做到“做中学、学中做”，达成知识、技能、素养三标。

4.3 职业素养培养贯穿始终

严格按照企业生产标准规范由编程到加工的全过程，致力于培养学生精益求精、勇于创新的工匠精神。此外，严谨的学习态度、吃苦耐劳和团队合作精神的培养贯穿教学的始终。

5 结语

通信技术及互联网技术的发展，使U-Learning逐渐成为常态。只要有智能终端和网络，随时随地都能开展在线学习和讨论，为线上线下相融合的教学模式提供了便利条件。教与学的过程实现了以学生为主体、教师引领学习的模式，学习者真正站在自身角度，有目的地开展学习。引领者从关注知识传授的有效性向在复杂环境下完成整体任务的效率转变，成为学习者的协同者，指导学习者在完成任务过程中提高知识、技能与素养。