基于“学习通”的轮机自动化混合式教学

何宏康

(重庆交通大学 航运与船舶工程学院，重庆 400074)

一、引言

随着网络信息技术与教育教学的深度融合，线上线下混合式教学模式成为时下信息化教学的主流[1]。相比传统课堂教学模式的单一性，线上线下混合式教学模式改变了传统教学中以教师为主在课堂上讲解，而学生被动接受，教师对教学效果无法掌握的状态[2]。混合式教学充分发挥智慧课堂的优势，对于抽象、难理解的知识点，教师课前先拍摄成教学微视频、设计导学资料，学生课前则利用视频、音频、动画等辅助教学资料自学，记录疑难问题；教师于课中组织互动式教学活动，精讲重、难点知识，帮助学生解惑；课后布置归纳性、综合性作业，促进学生掌握相关知识、提高应用能力，最终实现课程教学目标。

轮机自动化是轮机工程专业的一门主干专业课程，在轮机工程专业教学与人才培养中占有非常重要的地位[3]，也是STCW公约和《海船船员培训大纲》(2016版)海船管理级和操作级船员必考的理论课程之一。轮机自动化是一门综合性课程，其内容侧重于船舶典型自动控制系统的原理与维护，涉及电工电子学、自动控制理论、仪器仪表、微机控制、网络监控等多学科的知识。要掌握某个设备的自动控制原理，必须掌握该设备的基本工作原理。由于该课程涉及船舶主机、辅机等众多设备的自动控制，内容广泛，理论性和实践性均较强，学生普遍反映课程难度大、学习兴趣低下，加之当前主要采用传统课堂教学模式，学生被动听课，学习积极性不高，导致教与学的效果均较差[3]。另一方面。轮机自动化课程教学当前普遍存在着教学理念落后、教学资源匮乏、课程考核模式单一等问题。授课教师亟须改变教学理念，从根本上认识到教学改革的必要性，增强教学改革的主动性。开展线上线下混合式教学需要教师对授课内容重新编排，有利于提升教师教学设计和应用智慧教学的能力，从而增强教学效果。

在教育信息技术的潮流下，我国高校先后在教学手段和教学模式上进行创新和改革，并取得了一定的成果。如甘辉兵[3]等以美国Blackboard公司开发的网络教学平台(简称Bb平台)开展轮机自动化的混合式教学，李凯[4]等以“课程派”为平台开展轮机自动化混合式教学，均取得了一定的成效。开展混合式教学的平台不同，其课程设计与建设思路也不尽相同。本文提出以超星“学习通”平台开展轮机自动化混合式教学。超星“学习通”支持线上线下互动反馈式混合教学模式，包含课前、课中、课后在内的教学流程[5]。该平台通过互动式教学设计，最大限度地发挥学生主观能动性，促使学生积极参与到各个学习环节中，提高学习兴趣；同时该平台具备完善的后台数据监控功能，使教师能准确掌握学生的学习情况、参与情况、学习效果等；“学习通”具有电脑网页版和手机APP多平台运行模式，师生之间可以通过多平台就某一话题展开即时性探讨，形成一种互动式学习的课堂氛围，有助于提高学生的学习效率，促进教学质量的提高。

二、轮机自动化混合式教学设计

线上线下混合式教学过程的互动式设计非常重要，良好的互动性设计能提高学生学习兴趣，增强参与感、体验感。互动式教学设计应贯彻整个课程教学的课前、课中、课后各个环节。

轮机自动化混合式教学设计基本原则是：“学生为主，教师引导”。其总体思想是：线上有资源——资源的建设规格应符合培养目标的实现和相关知识点的理解；线下有活动——活动要能够检验、巩固、转化线上知识的学习；过程有评价——对线上和线下整个学习过程的每一环节都有评价。基于“学习通”的轮机自动化混合式教学总体设计思路如图1所示。

图1 轮机自动化混合式教学总体设计

开展混合式教学，需学生利用业余时间开展线上学习，为保障学生有效完成线上学习任务，该课程线下教学时间可大幅缩短。目前，重庆交通大学轮机自动化线上线下混合式教学线下教学为40学时。

三、线上教学资源建设

开展线上线下混合式教学，线上教学资源的质量直接决定能否提高学生的学习兴趣，使其积极主动参与课前学习，达成教学目标。超星“学习通”平台，有多种线上资源建设途径，包括音频、视频、PPT、动画、习题库等。为有效提高学生学习兴趣，结合线上线下混合式教学的需要，轮机自动化线上教学资源的建设以互动式内容设计为主，其主要建设的线上资源如下。

1.导学资料

教师在认真钻研教材、教学大纲、考纲等相关资料基础上，结合学生实际情况，以学生学习为主体，依托线上教学资源，理清重点、难点知识，归纳各知识点间的逻辑关系，于课前分发给学生，让学生根据导学资料开展线上学习，发现学习中的问题，为参与线下课堂学习打下基础。轮机自动化混合式教学课程以“节”为单位，用思维导图的形式建立了导学资料，学生根据导学资料可以清楚地知道该“节”的重点、难点内容及各知识点间的逻辑关系，有针对性地通过线上教学资源开展自学。

2.教学微视频

教学微视频是线上资源的重点内容，其是否有吸引力和互动性，决定了学生的学习积极性。教学微视频的设计以知识点为单位，力求在最短时间内讲解透彻，不泛泛而谈；在设计微视频内容时，基于教学设计理念，起到“启惑”“解惑”的目的，单个微视频时间不超过10分钟；拍摄视频时用到的PPT课件，采用单色，突出简洁之美；教学微视频的拍摄应充分体现学生角度、互动式过程设计。轮机自动化课程当前拍摄了65个微视频，总时长437分钟。

3.动画素材

鉴于大部分学生没有实践工作经验，没有见过设备实物，对于设备的控制原理、动作过程等均感觉比较抽象，理解难度较大。因此，对主要设备控制原理图或电路图用adobe animate软件制作互动式动画，以增强视觉感知，使课程学习更加形象生动，更具有趣味性，从而提高学习兴趣。轮机自动化课程当前制作了28个动画，每一个动画均有互动性设计，学生可以从“学习通”下载，根据原理指导进行操作，理解其工作原理和逻辑动作过程。

4.习题库

习题库是检验学习效果、加强知识掌握的重要环节。超星“学习通”平台提供了多种习题模式，有选择题、判断题、多选题、简答题、案例分析、设计题等。轮机自动化题库建设以海船船员适任考试的要求为基础，结合混合式教学的需要，自建了部分具有一定创新性或挑战性的配套习题。每个教学模块均设置了开放式/非标准答案论述题、案例题、原理题等综合应用题。轮机自动化课程目前建有选择题677题、判断题174题、填空题51题、简答与论述题23题、案例与原理分析题16题，基本满足混合式教学的需求。

5.课堂活动库

课堂互动是线下教学的关键环节，通过课堂互动，适当增加学习压力，掌握学生学习情况，发现学习过程中的问题，督促学生学习，解决相应问题。轮机自动化课程依托“学习通”平台，根据学生线上学习情况收集的问题，于课前预先设计好课堂互动环节，如选人、投票、抢答、随堂练习、问卷、讨论等模式，并将互动环节保存在活动库中，方便随时调用。

四、线下教学设计

1.课前

通过超星“学习通”平台分析课前任务点完成情况、学生发帖情况，分析学生课前集中反映的问题，也可通过投票、问卷等方式了解学生学习情况，确定线下教学目标，理顺知识要点，思考课程思政切入点。线下教学活动的设计，以知识点精讲“解惑”为主线，精讲过程中设计选人、抢答、讨论等互动环节，精讲完毕发布课堂测验，测试和巩固所学知识，提高知识转化能力，达到实际应用的水平。线下教学活动设计思路如图2所示。

图2 轮机自动化线下课堂教学设计思路

2.课中

线下教学活动主要围绕学生线上学习存在的问题的“解惑”设定教学目标，设计教学组织方式。课中互动式教学主要涉及四个方面的内容：

(1)知识点精讲：主要针对学生线上学习过程中的难点进行系统化分析、讲解。为提高学生的参与度，教师总结复杂知识，学生总结普通知识。

(2)选人、抢答：主要目的是检查课程学习情况，对相应知识进行回顾、强化。在线下教学活动中，启发式提出知识点精讲过程中出现的问题，要求学生主动思考、大胆参与，对积极参与的学生奖励课程积分。

(3)课堂测试：主要目的是检验学生对该部分知识点的掌握情况和应用能力。试题的设计依据知识点精讲内容，尽量引入工程应用类习题。

(4)讨论发帖：主要目的是加深对知识点的理解，解决实际问题，培养探究学习能力。讨论问题的设计要有一定难度，注重知识性和趣味性，最好是解决工程实际问题。

建立课堂及时评价机制，对每次课堂互动设定相应的课堂积分，根据学生参与情况及时评分，提高学生的学习积极性。

3.课后

每次线下教学活动结束后，均设计3～4个讨论话题，主要针对该课堂知识点的总结，要求学生以课堂笔记的模式拍照上传参与讨论，教师根据学生跟帖的情况，查看学生知识掌握情况，及时给出评价，对于依旧存在的部分问题，可以通过互动讨论解决，讨论参与情况作为平时成绩的一部分。一个阶段学习结束后，教师发布课后作业，作业主要以归纳总结知识点、案例分析类作业为主，主要目的是检验知识点掌握情况，提高应用相应知识解决工程实际问题的能力。

五、考核评价模式

为激励学生积极参与基于“学习通”平台设计的线上、线下教学活动，完成相应的学习任务，除了设计各项教学活动时充分体现互动性，提高学生参与的兴趣和积极性外，还离不开教师通过平台的督促指导。教师督促指导学生学习的重要手段就是课程考核，课程考核应贯穿教学全过程，通过课前任务点、课堂互动、测验、讨论、作业等多种方式对学习进行适当“增负”，合理评价学生的学习过程、学习行为和学习成果，以保障课程学习效果，促进教学目标有效达成。轮机自动化课程考核主要由以下几个方面构成：

(1)线上学习成绩主要来自课程视频/音频、章节学习次数、阅读材料、章节测验等。

(2)线下学习成绩主要以课程积分的形式进行评价，参与投票、问卷、抢答、选人、讨论、随堂练习等课程活动可以获得相应积分。

(3)课后成绩主要根据作业的完成情况、讨论参与情况进行评价。

(4)结业考试是对整个课程学习的综合考核，题型由选择题、判断题、论述题、案例分析题等构成。

通过“学习通”平台对整个学习过程和学习活动的成绩设置不同的权重，合理评价学习效果。“学习通”平台可自动汇总成绩，学生可以通过该平台查阅自己的即时成绩，从而督促自己积极参与各个教学环节。混合式教学注重过程学习，因此，应适当提高过程学习成绩在课程总评成绩中的占比，一般过程学习成绩占60%，结业考试成绩占40%。

六、轮机自动化混合式教学实践

基于超星“学习通”平台的轮机自动化混合式教学经过一年的运行，累计选课人数为173人，累计互动次数为7623次，发布课程公告170次，发帖总数为7576次(其中教师发帖125次)。

1.课前学习情况

课前，教师根据教学进度安排发布课程学习任务。课程任务点分布情况：视频类占49.49%、文档类占23.23%、章节测验类占27.27%。学生根据发布的任务自主线上学习，若有疑难问题，通过发帖的形式提出讨论。教师通过“学习通”后台及时获得学生学习情况，提醒学生及时完成相应学习任务，查看讨论话题，设计线下教学。学生学习进度情况如图3所示。

图3 课程学习进度情况

2.课程积分获取情况

学生参与课堂互动，比如投票、问卷、抢答、讨论、随堂练习等均会获得相应的课堂积分，课堂积分在学生参与过程中及时给出。图4为某班级课堂积分获取情况。

3.发布作业情况

课后，为进一步巩固所学知识，发布案例分析等综合性作业。图5为课后作业发布情况。

图4 课堂积分获取情况

图5 课后作业发布情况

4.成绩权重设置

“学习通”平台具备强大的成绩统计功能，只要设置好各个模块的成绩占比，就可直接导出该班级的成绩，同时对学习过程中成绩不达标的同学随时给出提醒。图6为各模块成绩构成权重设置情况。

由于重庆交通大学轮机工程专业学生人数有限，无法对学习效果进行横向对比，仅仅提取近三年轮机自动化课程纵向对比数据，结果表明，学生不及格率和课程重修率均大幅下降。表1为重庆交通大学2016—2018年轮机自动化课程考核数据。

图6 成绩权重设置情况

表1 重庆交通大学2016—2018级轮机自动化课程考核数据

七、结语

线上线下混合式教学建设首先应注重线上资源的建设，线上资源的质量对促进学生积极主动、有质量地完成线上学习内容起到至关重要的作用；其次，还应注重线下教学设计，注重问题解惑，适当引入课程思政内容，设计互动式教学内容，促使学生积极参与；最后，混合式教学取得成功的关键在于考核评价，应将考核评价贯穿课前、课中、课后全过程。

实施轮机自动化混合式教学，学生的学习效率和知识获得感明显提高，课堂互动环节也促使学生积极参与到活动中，没有时间玩手机，同时教与学的质量均得到提高。但是学生满意度并没有提高，主要原因在于混合式教学需要学生在学习上花费更多的时间，学生感到课业负担加重：课前需花大量时间完成相应任务点，参与讨论；课中需要积极互动，否则难以获得课程积分；课后需参与相应讨论，完成作业。课前、课中、课后任何一个环节没有参与均将影响课程成绩，从某种意义上说，确实增加了学生负担，但对学习的促进作用也是显而易见的。在后期实施混合式教学时，一方面应充分考虑学生诉求，优化课程知识点和任务点，增强学习趣味性；另一方面，适当开发课程思政内容，正确引导学生，化解学生的负面情绪。