任务驱动混合式教学模式的研究与实践——以《机械工程材料》课程为例

李 英

(北京城市学院信息学部，北京 100083)

引言

随着互联网的发展，信息技术与教育领域的融合进入到更深层次的阶段。《中国教育现代化2035》提出:利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合。混合式教学模式有助于推进课程教学改革向更加符合学生认知规律的方向转型，推动个性化学习和分层次教学，有利于培养大学生的自主学习能力和创新能力，对于实现新工科人才的培养目标具有重要的意义。

一、混合式学习的概念

2000年，“美国教育技术白皮书”首次提出混合式教学的概念，并指出:“e-learning 不能取代传统的教室学习，虽然在某种程度上，它可以实现一定的教学目标，可以在某些方面改变教学的功能,但也不能完全取代学校教育”。在《混合学习手册》一书中，柯蒂斯·邦克对混合式学习“Blending Learning”作的界定是:面对面教学和计算机辅助在线学习的结合(a Combination of Face-to-face Instruction with Online Learning)。何克抗认为:所谓Blending Learning就是要把传统学习方式的优势和e-Learning的优势结合起来。

混合式学习的核心是针对不同的教学内容和学习者的需求，借助不同的技术手段，采用不同的教学方法，达到优化学习效果的目的。我国混合式教学研究逐步深入，并步入了实践教学阶段。截止2018年10月，中国知网显示，混合式教学的硕士学位论文有88篇，中文文献有3518篇。国内研究内容大致分为三类，即以平台为基础搭建混合式教学模式、以具体课程为例进行混合式教学模式的设计、对混合式教学模式进行实践研究。

二、传统教学存在的诸多问题

机械工程材料及其同类课程(工程材料、工程材料基础、工程材料与机械制造基础、工程材料及其应用)是机械类的专业基础课程，在传统教学中存在诸多问题，主要有:

1.机械工程材料课程理论性强，概念多。学生无法通过理论计算和试验观察获得认知，多以记忆为主，这样就导致教师在课堂教学中存在困难，而学生学习过程中也感觉这门课程枯燥、乏味，从而失去课程学习的兴趣和主动性。

2.机械工程材料课程内容丰富，课时有限。课程包含了材料性能、材料组织结构、金属学原理、热处理改性、材料的选择和加工工艺设计等专业知识，内容广，知识点多，而学时一般为30～45学时。在有限的课时内掌握基础理论知识，开展深度学习，同时培养工程实践能力，培育正确的价值观，仅凭课堂教学是无法实现的。

3.学生基础差异较大，只能顾中间不顾两头。每位学生基础不同，传统教学只能根据大多数中等程度学生准备教学内容。久而久之，基础差的学生因为跟不上而丧失学习的动力，基础好的学生因为吃不饱而失去听课的兴趣并降低对学习的要求；平时学习成绩有较多抄袭现象，教师不能客观评价学生学习过程，会产生平时成绩好、期末考核成绩差的现象，失去考核的公平性，不利于培养良好的学风。

4.教师个体差异较大，教学效果不同。虽然有相同的教材和大纲，但是，每位教师对内容把握、采用的教学方法及产生的教学效果有较大差异；同时，过程考核会受一些主观因素影响，不能用同一把尺子衡量学生成绩，不适合大类招生下的课程要求。

传统教学中存在的以上问题，教师会显得力不从心。《机械工程材料》课程迫切需要借助信息技术，以培养新工科人才为导向，提升教学质量。

三、同类课程信息化与教学结合情况

《机械工程材料》同类课程信息化与教学结合主要有两类:在线学习课程和混合式学习课程。

(一)在线学习课程

在线学习课程受众面比较广，是较早列为重点建设的网络课程，建设有比较成熟的在线开放课程、资源共享课程、视频开放课。其中影响力较大的有:长安大学的在线开放课程《工程材料》、山东大学的在线开放课程《工程材料与机械制造基础》、清华大学的精品资源共享课程《工程材料》、西安交通大学的精品资源共享课程《工程材料基础》、太原理工大学的视频公开课《工程材料及其应用》等。

在线学习课程提供了优质而丰富的学习资源，属于大规模在线开放课程，具有大规模、大数据和开放等特点。在线开放课程的架构主要有:公告、评分标准、课件、测验与作业、考试、讨论区；精品资源共享课程的架构主要有:课程章节、习题作业、测试试卷、讨论专区等；课程资源主要有:教学大纲、教学计划、考核方式和标准、学习指南、教学录像、教学课件、测试习题等；视频公开课的架构主要有:教学视频、课堂互动等。

在线课程存在以下局限:在线课程不能给予在线学习者校园生活经历、校园文化熏陶；在线课程以单向信息传导为主，是标准化和程序化的，无法做到因材施教，不能培养学习者的创新能力、表达沟通能力和团队协作能力；在线课程仅仅是资源，不能代替教学活动，学习者缺少存在感，教师监控功能较弱，学习效果主要取决于学习者的自觉性。

(二)混合式学习课程

截止2018年10月，中国知网显示，关于工程材料课程的混合式教学改革的论文有五篇，实施混合式教学改革的高校有四所，处于实践探索阶段。

南京工程学院材料工程学院开展了新工科背景下《工程材料》的混合式教学模式研究与实践，以培养新工科人才为导向对该课程进行混合式教学改革，构建了混合式教学模式，重点研究了前端分析、教学实施环节的学习活动和学习评价，通过课前自主学习、课堂任务驱动式学习和课后复习讨论三个阶段培养学生的综合素质，以满足新工科人才培养目标。

中南林业科技大学的机械工程材料课程进行了翻转课堂的教学改革探索，针对该课程在传统课堂教学中存在着课时少、理论性强、学生难消化等问题，进行了教学体系和实施方法的研究，推进了现代信息技术与课程的深度融合。

同济大学浙江学院的工程材料课程采用理实一体化、雨课堂辅助教学、多样化实验教学及综合性课程考核方式等混合式教学模式进行教学，将教学地点由传统的教室拓展到实验室、图书馆、材料市场及微信雨课堂，让学生通过理论学习、试验观察、动手操作、资料查阅和调研等多渠道获得知识并加深对知识的理解，使“教”与“学”有机地结合在一起，提高了教学效果。

对比可以看出，混合式教学可以有效解决传统课堂教学和在线学习的弊端，发挥互补效应，同时推广了在线课程的应用。

四、混合式教学模式下的课程开发

本课程以任务为中心，通过任务驱动的方式，实现三混和五化，构建新的学习生态，全面提升教学质量。任务驱动就是根据工作任务的需要设计教学任务，根据教学任务的需要构建知识。三混就是线上学习与线下学习混合，共享资源与自建资源混合，教学设计与教学平台混合。五化就是将学习内容模块化、碎片化、层次化、问题化和系统化，构建系统的知识网络，以问题引导学生由易到难、由分散到系统逐步深化。

课程开发的过程是:基于工作能力设计教学任务，围绕教学任务重构课程内容、依据学生学习需求开发教学资源、基于教学设计搭建网络教学平台、基于混合式教学创新教学手段和教学方法、根据课程目标确定考核形式，解决五个问题:为什么学？学什么？怎么学？怎么教？怎么考？

(一)基于工作能力设计教学任务

混合式教学注重学生自主学习能力的培养，自主学习需要有效的引领，教学任务是自主学习的内驱力。教学任务的来源是后续课程及机械设计工作的需要，设计教学任务的方法是:分析后续课程及机械设计工作对机械工程材料课程的要求，确定课程知识、能力和价值观三位一体的课程目标，根据课程目标和学生基础设计教学任务，使学生在任务的引领下开展积极有效的自主学习。从而解决“为什么学”的问题。

(二)围绕教学任务重构课程内容

围绕教学任务构建学习模块；根据知识的共性将学习模块合并为若干学习单元；根据教学安排将学习单元划分为若干个子单元，每个子单元学时为2～4学时；将每个学习单元的知识碎片化，形成知识点；将知识点按照难易程度分层，按照逻辑关系排序，连点成线，连线成面，构建系统的知识网络，完成课程内容的重组。本课程学习单元的构建过程如表1所示，子单元3.2知识点一览表如表2所示。这就解决了“学什么”的问题。

(三)依据学生学习需求开发教学资源

混合式教学拓展了学习的时间和空间，为学生提供丰富而多样的学习资源，满足线上线下的学习需要，满足不同基础、不同学习风格学生的学习需要。该课程围绕学科知识点开发了多种类型的资源，包括顶层资源、单元资源、生成资源，顶层资源有:课程大纲、教学计划、整体设计、实验指导书、习题库、试题库、电子教材、GB标准；单元资源由15个9要素单元包构成，每个单元包包括:单元导学、单元设计、教案、专业案例、教学视频、微课视频、自学课件、教学课件、闯关测试；生成资源是学生学习过程中形成的学习成果和记录，主要有:学生作业、课程问卷、答疑讨论、思维导图、学习分析等。这就解决了“怎么学”的问题。

表1 机械工程材料课程学习单元的构建

表2 子单元3.2知识点一览表

(四)基于教学设计搭建网络教学平台

混合式教学对教学设计提出了更高的要求，不仅要线上线下一体化设计，而且要体现学生个性化设计，还要能够有对面授和远程学习极强的调控功能。要根据教学设计搭建网络教学平台，通过网络教学平台实现教学设计。

该课程网络教学平台主要有基本信息、单元学习和课程活动三个模块，基本信息有:课程大纲、教学日历、教学设计、实验指导书、电子教材、GB标准等，主要布局顶层资源。单元学习主要包括初始工程材料(课程介绍)、学习单元1、学习单元2、学习单元3、阶段测试、学习单元4、总复习、期末考核，按照教学进度排列；每个子单元按照“开课领跑(课前)、劲爆课堂(课中)、脑洞大开(课后)”大三段的教学过程搭建，每一段又有具体环节，课程资源按照教学进程分布在各个节点上。课程活动包括课程作业、答疑讨论、播客单元、在线测试、试题试卷库等。各种课程资源按照教学进程分布，易学易评。以1.1子单元为例，各模块中资源布局如表3所示。这就解决了“怎么教”的问题。

(五)基于混合式教学创新教学手段和教学方法

混合式教学模式下，充分发挥网络平台优势，混合使用线上线下资源，分解学习时段，创新采用闯关式学习和案例教学。闯关式学习是指学习过程中设置课前、课中、课后三级闯关。开课领跑(课前)突出基础，按照“看案例、想问题、学课件、一级测”过程，学习一星知识点，线上提交一级闯关测试；劲爆课堂(课中)突出重点、难点和应用，按照“二级测、听重点、论案例、总结归纳”过程，学习二星知识点，线上提交二级闯关测试和小结；脑洞大开(课后)突出巩固和拓展，按照“复习、三级测” 过程，巩固必修学习内容，拓展了解新材料，线上提交三级闯关测试并参加答疑讨论。闯关式学习引导学生由易到难、步步提高、层层深入控制学习，符合认知规律。案例教学是指每个子单元都围绕案例开展学习，课堂始于案例又终于案例，案例引入学习内容，案例分析检验学习效果，明确了知识的指向性，培养了学生分析问题能力和应用理论解决实际问题能力。

(六)根据课程目标确定考核形式

根据课程维度和课程目标改革考核方式，体现混合式教学模式，学什么考什么，怎么学怎么考。本课程具有知识和应用两个维度，理论性较强，考核方案重在过程，突出基础及应用。考核维度与课程目标、课程内容之间的对应关系如表4所示。考核内容包括:用测试习题考知识、用大作业考能力、用学习态度考价值观。考核方式采用过程考核和终结考核相结合，过程考核包括学习态度和课程作业。课程成绩构成为:过程成绩(50%)+终结考核(50%)，过程成绩构成为:课堂表现(10%)+线上表现(10%)+测试习题(40%)+大作业(40%)。终结考核采用笔试类，基础题目占60%，提高题目占40%。

表3 网络教学平台中资源布局

本课程网络教学平台系统统计显示:课程访问数101415，访客访问数103，课程资源数199，视频资源数58，题库试题636。学生积极参与了线上学习，学习热情提高，学习成绩明显提升。

五、混合式教学的优势

与传统教学模式相比，混合式教学可以提高学习主动性，拓展学习时空，共享优质资源，全面提高教学水平。

1.提高学习主动性，培养学习兴趣。将手机变身为学习工具，通过问题引导方式引导学生利用手机完成线上学习，可以提高学生学习兴趣；在线客观评价，使学生产生学习的压力，可以督促学生及时完成学习任务；在线答疑，使学生可以很方便与教师交流，学习中的疑惑能够及时得到解决，疑问不积累，学习就会变得轻松、有趣。

2.拓展学习时空，营造健康学习环境。利用线上学习，将学生学习和教师指导扩展到课堂之外，同时加大课外学习的指导和监管。混合式教学可以克服有型课堂的局限性，使学生随时随地可以学习并与教师互动，课堂无处不在，又处处都在；学生低头看手机时，不是在玩而是在学；手机不再被娱乐、游戏所霸屏，而成为有益身心的学习工具；学生们拿着手机不是在谈论八卦而是在谈论学习；借助网络平台优势，在课堂上加强了师生互动，避免教师口若悬河、学生静如止水的单向被动式教学。

3.共享优质资源，全面提高教学水平。通过自建资源和网络资源的混合，为学生提供了优质资源，加强了横向学习，提高了课程开发质量；通过混合式教学改革，组建团队共建课程，统一教学内容，改进教学方法，共享课程资源，可以降低教师个体因素对教学效果的不利影响，发挥团队优势；借助信息技术手段，使教学内容、教学过程、教学效果、学习痕迹和学习评价更加透明，学习分析更加科学，学习反馈更加迅速，便于教师的教学管理和学生的自我管理。

表4 考核维度与课程目标、课程内容之间的对应关系

结语

通过混合式教学模式下课程的开发，解决了课程目标、课程内容、教学资源、教学平台、教学手段和课程考核六个方面的问题，构建了完整的教学体系。混合式教学模式充分利用了线上和线下学习资源，发挥了网络和课堂的优势，将面授和远程教学相结合，解决了传统教学的弊端。在智能化校园建设中，混合式教学必将加快实现规模化教育与个性化培养的有机结合，推动人才培养模式的改革。