地方应用型高校工科课程混合教学设计

2021-07-27匡江红冯修猛

实验室研究与探索 2021年6期

匡江红，冯修猛

（1.上海工程技术大学飞行学院，上海201620；2.上海市教育评估院高教所，上海200031）

0 引言

地方高校占全国高校总数的90%以上，是我国高等教育的主力军，是地方经济社会发展重要的智力、技术和文化支撑［1-2］。地方高校其办学定位大多是顺应地方经济发展需求，培养应用型人才。

长期以来，大学的课程体系是按照学科专业的要求进行组织和设计的，地方应用型大学课程体系的组织也不例外，选择的依然是同质化的专业课程体系，未能有效地将应用型人才的培养目标具体化到课程体系之中，结果是培养的人才虽然具有一定理论知识，却和实践脱节，缺乏实践和创新能力［3］。因此有必要针对地方应用型高校人才培养特点开展课程体系和课程教学设计。

1 地方应用型高校人才培养目标及实现路径

1.1 人才培养目标

我校作为一所地方应用型高校，坚持“依托现代产业办学，服务经济社会发展”的办学宗旨，以现代产业发展需求为导向，对接国家“长三角区域经济一体化”的发展战略，学科群、专业群对接产业链和技术链，形成以工程技术专业为主，经济管理和艺术设计专业协调发展、特色鲜明的专业结构与布局。学校坚持立德树人、以育人为根本、以教学为中心，培养具有分析问题和解决问题的能力，具有国际视野、创新意识和奉献精神的高素质应用型人才。

学校结合新工科建设、一流本科专业建设、高水平应用型高校建设和应用型本科试点专业建设，推进教学改革，提升高素质工程应用型人才培养的水平和能力。

1.2 专业人才培养目标实现路径

2015年学校委托上海市教育评估院对全校所有本科专业开展专业评估。专家提出，为了更好地服务现代产业发展需求，提升专业教育的成效，建议学校开展工程教育专业认证。为此学校开展了以工程教育认证理念为引领的系列教学改革，按照目标导向原则［4-5］（OBE）开展课程体系和课程教学设计。各专业依据行业企业对人才的能力需求制定培养目标与毕业要求，在校教育过程以实现“毕业要求”为基本目标。

各专业在制定培养目标前，先进行调研，通过企业走访、行业专家访谈等多种形式，了解区域经济发展需求，掌握行业发展最新动向，了解企业对各类人才的能力需求，并对国内外其他高校类似专业培养目标设定情况进行详细分析，在此基础上，结合本校该专业依托学科的情况和学校人才培养总目标，确定专业培养目标。

通过对专业培养目标进行分解和细化，制定出各专业的毕业要求，明确学生在毕业时应具有的专业素质和能力。毕业要求能够有力支撑培养目标的实现，涵盖教育部本科专业类教学质量国家标准要求，工科专业还需涵盖工程教育专业认证通用标准与专业补充标准要求，并凸显本校专业特色。

依据毕业要求，完成课程体系、课程内容和教学方式的设计，开展课程教学活动，最终保证毕业生在毕业5年左右能够达成该专业所提出的培养目标，其基本程序如图1所示。

图1 基于认证理念的专业人才培养程序

其中，课程教学是确保培养目标达成最关键的一步，而传统课堂已难以适应教与学的需求。课程教学作为人才培养的主要阵地，教师充分利用当前教学资源和科学技术，紧跟时代发展，及时调整教学目标、改革教学方法、创新教学模式是永恒的主题［3］。

2 地方应用型高校工科课程教学改革需求

2.1 工科课程教学要求

根据工程教育认证要求，要以目标为导向开展课程教学，通过专业课程体系中各门课程的教学，最终达成专业毕业要求。

根据中国工程教育认证通用标准，工科专业制定的毕业要求应完全覆盖以下内容：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习，这里面包含了对毕业生应具备的知识、能力和素养的具体要求。

通过对毕业要求指标点进行合理分解，形成毕业要求的二级指标点，建立各门课程与毕业要求二级指标点之间的对应矩阵。在此基础上，编写课程教学大纲，明确课程教学目标与课程所支撑的毕业要求之间的对应关系，以及课程教学内容与课程教学目标之间的对应关系。教师根据这两个对应关系，设计教案，组织教学内容，设计教学方法，力求达成课程教学目标。

2.2 课程教学改革需求

为了达成课程教学目标，仅靠传统课堂的满堂灌教学方式不能满足需求，必须进行教学改革，灵活应用各种教学手段和方法，才能最终促成教学目标的达成。

吴岩［6］在“中国大学教学论坛”上强调课程是人才培养的核心要素，是教育的微观问题，解决的却是战略大问题。打造金课，要充分重视课堂教学这一主阵地，努力营造课堂教学热烈氛围，要合理运用现代信息技术手段，积极推进MOOC建设与应用，开展基于MOOC的线上线下混合式教学。

2.3 线上线下混合式教学的意义

在线教学作为一种教学方式改革的全新模式，受到越来越多的关注。在线教学是指通过网络进行知识的传递、人与人之间的互动或者导学的形式［7］，它以学生为中心，有助于培养学生自主学习能力，可满足不同层次学生的个性化需求。大规模在线开放课程（MOOC）对高等教育产生了巨大影响［8］，但从教学实践看，在线学习效果并没有得到实质性提高。

疫情期间，全国上下开启了大规模在线教学。为了更好地做好此项工作，对学校在线教学情况进行了问卷调研。

2.3.1 学生在线学习体会

共有1063位学生提交了答卷。学生在线学习的体会如图2所示。约60.3%的同学认为通过网络课程回放，知识点可以反复看，能够对重点、难点内容充分学习，约49%的同学认为在线学习可以自由安排学习时间，学习效率高；约47%的同学认为在线学习可借助丰富的网络学习资源，学习更深入，学习效果更佳。还有部分学生表示在线学习存在不容易坚持、容易开小差等问题。

图2 学生在线学习体验

调研发现，学生对于在线教学比较集中的意见建议主要有：线上教学没有学习氛围，容易分心；希望教师加强对学生学习的监管、加强对作业中问题的讲解；建议教师在课程平台上提供更多与课堂教学有关的资料（包括课程录播视频等），辅助学习。

可见，学生对于在线教学这种方式还是比较认可的，因为有助于自主学习，但是希望在线课程平台上能够提供充足的课程资源，也希望能够得到老师的学习帮助和监管，可以维持持续学习的动力。

2.3.2 教师在线教学体会

共有110位在线教学授课教师提交了有效答卷，图3所示为教师在线教学体会。

图3 教师在线教学体会统计

由图3（a）可知，教师通过教学实践发现，在线教学存在学生注意力不容易集中，教学氛围不足、师生沟通不便等问题，影响了在线教学效果。同时教师认为通过做好在线课程设计有望改善这种情况。

对于“开展在线教学中的最大困惑”这个问题，由图3（b）可知，对教师而言，由于实施在线教学时，教师和学生不在同一个空间，不能面对面交流，让习惯了传统课堂教学的教师无法及时了解学生对学习内容的掌握情况，有点不知所措，教师还没有适应身份的转换，没有从传统教学的主导者转变为在线教学的组织者和引导者。

2.3.3 线上线下混合式教学优势

由上述调研情况可见，与传统课堂教学相比，在线教学确实存在一定优势，但也存在一些问题，例如缺少学习氛围、不便于教师了解学生学习状态，影响了教学效果。线上线下混合式教学则可结合两者优势［9-11］，已成为当前我国高等教育的热点话题［12］。

所谓混合式教学，是指将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种“线上”＋“线下”的教学，通过两种教学组织形式的有机结合，可以把学习者的学习由浅到深地引向深度学习［13］。混合式教学通过改变传统课堂的固有形态，使得学生能够有效参与到网络课程和实体课堂中，并且更容易与讨论式、启发式等教学方式进行深入结合［14］，提高了学生线上线下课堂的参与度，可激发学生的学习热情与课堂活力，提升学生学习积极性和活跃度［15］。

3 工科课程线上线下混合式教学设计

在混合式教学中，现代信息技术与教育教学两者不是简单相加，而是要在教学理念、教学环境、教学资源、教学内容、课堂组织形式、教学方法和学习方式等方面相互融合，使其产生根本性变革［16］。

因此，为了确保能够有效达成课程教学目标，有必要根据工科课程特性，结合地方应用型高校人才培养要求，做好线上线下混合式教学方案设计。

3.1 混合式教学拟解决的问题

根据工程教育认证理念，要以目标为导向开展教学设计。每一门课程都有明确的教学目标，包括知识、能力和素养培养目标，需要通过教学活动设计，最终达成教学目标。

线上线下混合式教学设计拟解决的关键问题有两个：一是学生能力培养，二是不同层次学生教学目标的达成。

（1）学生专业能力和职业素养培养。传统课堂教学往往采用了满堂灌的教学模式，主要着重知识的传授，没有关注学生能力和素养的培养，导致学生学习过程中主要是被动接受知识，缺乏主动思考的动力，学生浅层思维占多，高阶思维匮乏，并且会出现学生只顾学习，不重视个人修养的现象。

（2）不同层次学生教学目标达成。同一个教学班学生的知识基础以及理解接受能力存在差距，传统课堂教学往往更多关注的是处于中间的部分同学，对于基础好，学习能力强的学生，会感觉课程进度偏慢，无法满足学习需求；而另一方面，对于知识基础和学习能力较弱的同学，又常常会跟不上进度，最终甚至可能放弃学习。

3.2 线上线下混合式教学设计

首先要梳理线上和线下教学各自的优势，以便混合式教学设计时可以充分发挥二者优势。根据线上线下教学实践，以及师生调研情况，线上和线下两种教学方式的优势如表1所示。

表1 线上教学和线下教学优势对比

根据线上线下教学特点，设计工科课程混合式教学方案，将知识传授、素质养成和能力培养渗透到各个教学环节，确保达成课程教学目标，如表2所示。

表2 工科课程线上线下混合式教学设计

线上教学中，利用虚拟仿真技术制作教学视频，直观展示系统结构和原理，促进学生对课程内容的理解；课程平台提供的录播教学视频，学生可以反复观看学习，有利于学生巩固掌握所学知识；平台上提供的教材、教辅资料和拓展学习资料等教学资源，可满足学习能力较强学生的学习需求，确保不同层次学生达成教学目标。此外，线上教学有助于调动学生学习积极性和主动性，培养学生终身学习的能力。

而线下教学中，由教师引导学生完成与线上内容相异的、具有互补性的学习任务，发挥组织、引导、点评、讲授、释惑、指点等作用，例如通过案例分析、实验实习、小组讨论、重点难点释疑、课后大作业等教学活动设计，开展启发式、讨论式教学，有助于培养学生的专业素养和高阶思维。

3.3 工科课程线上线下混合式教学设计示例

以飞行技术专业基础课飞行力学为例，对线上线下混合式教学进行了设计。

3.3.1 课程教学目标

按照工程教育专业认证成果导向理念，根据飞行力学课程在专业课程体系中的定位，明确课程教学目标，与毕业要求的分解指标一一对应（见表3），然后拟定课程教学目标与教学内容的对应关系；选取适当的教学方式和方法，开展课程教学，从而达成教学目标。

表3 飞行力学课程教学目标和毕业要求对照表

课程教学秉承OBE教学理念，使学生在系统掌握飞行力学基本概念、性能计算方法的基础上，通过线上线下混合式教学，进一步培养学生的高阶思维能力，掌握分析问题的方法，并辅以案例分析、理论联系实际训练，培养学生分析和解决实际问题的能力。

3.3.2 线上线下混合式教学设计

（1）线上教学内容设计。根据线上教学特点，对教学内容进行重构。将课程重点内容以知识点的形式在线展示，利用虚拟仿真技术逼真显示飞机平衡和操纵原理，使学生通过在线反复观看学习进而掌握。课程内容分解为飞机运动方程、平飞性能、上升性能、下降性能、盘旋等20余个知识点，突出课程重点。教学视频中主要进行知识点推演、原理展示和应用示例，教学目标主要是使学生掌握飞行力学基本原理，能够对飞行性能和飞机操稳性影响因素进行分析，同时培养学生自主学习能力。

（2）线下教学设计。教学中采用启发式教学、分组讨论等多种教学形式，同时紧密联系飞行模拟器实习等实践类课程，培养学生理论联系实际以及分析解决问题的能力。同时，收集、汇总飞行事故及事故症候案例，结合课程内容开展案例教学，通过案例解剖进一步培养学生特情处置的能力和职业素养。

以飞机纵向平衡这个知识点为例。通过线上教学视频，动画仿真演示飞机纵向平衡原理，分析纵向平衡影响因素，并以飞机配载作为应用示例。

线下教学中，结合“2.24”温州空难，组织学生开展讨论，针对事件中飞机失事前各个时刻的飞行状态和飞行员的应对操作，引导学生剖析事故原因，并在飞行模拟器上进行场景模拟，进而提出正确的处置措施，培养学生高阶思维能力，使学生能够理论联系实际，运用所学知识分析解决实际问题；同时通过反思该事件折射出的飞行员职业素养上的问题，强化飞行学员的规章意识。

通过这样线上线下混合式教学设计，利用线上课程平台，引导学生进行探究式与个性化学习，不仅使学生掌握飞行力学相关知识，而且提升自主学习能力；通过案例分析、小组研讨、模拟飞行训练等环节，培养学生深度分析、理论联系实际、解决复杂问题的综合能力和高阶思维以及职业素养，从而达成课程教学目标。