线上线下混合模式个性化系统教学设计探索与实践——以工业机器人编程技术课程为例

张艳霞， 王登峰

(河南开放大学， 河南 郑州 450046)

2020年初突如其来的新冠疫情蔓延全国，教育部要求线上教学与线下教学同质等效，其间各种线上课程如雨后春笋般应运而生[1].到目前为止，线上教学已经广泛应用，并且和传统的线下教学模式相结合成为混合教学模式.研究线上线下混合模式个性化系统教学设计，并结合学科课程特点进行实践探索是提高课堂教学质量的有力武器[2-3].

工业机器人编程技术课程是工业机器人技术专业、机电一体化专业等自动化专业的核心课程，适用于开放教育、高职教育以及高职扩招教育的相关专业，通过该课程从线下教学到智慧课堂辅助的线下教学以及线上教学等模式的有益尝试，可以看出，如何集线上教学和线下教学的优势、开展线上线下混合式教学是一个亟待解决的问题[4].

1 工业机器人编程技术课程教学现状

1.1 传统的线下教学

传统的线下教学教师是主演，师生通过面对面的互动、手把手的实践、一对一的反馈实现教学目标.我们经过两年的教学实践，该课程的教学体系逐渐完善，内容不断优化，教学方法也日益创新，形成了理论、虚拟实验、真实实验三者一体化的教学模式，简称理虚实一体化教学模式，为课程的线上教学奠定了基础.

1.2 线下为主、线上为辅的教学

线下为主、线上为辅教学时.课前教师引导学生利用线上资源自主学习，完成课前预习；课堂上采用翻转课堂教学模式进行设备实践操作；课程结束后在线上布置作业，但完成作业还是线下进行，故线上教学仅仅是辅助线下教学，教学目标的达成还是通过线下课堂实现，并没有真正实现线上线下教学的深度融合.

1.3 完全线上教学

教师提前进行线上教学设计、组课，学生课前依托文华在线等教学平台自主完成线上的预习、资源学习、主题讨论以及作业测试等任务.课堂上，教师通过直播串讲重点，解答难点，并指导学生分组自主开展作业评比，研讨汇报，对结果进行点评，巩固课前导学，解惑作业测试，了解学习反馈信息.这种教学模式转变了学生的学习方式，也改变了教师的教学方式.由于课前在线上发布了主要教学内容等学习资源，使得小组式教学、探究式教学、案例教学及互动式教学等教学方法变为现实，但这种全新的教学体验也存在一定的弊端，比如课程偏多时，学生会缺乏计划性，自主学习效率变低，在线学习也会缺乏监管，出现简单刷课等不良现象，影响学习效果，最严重的是实践教学实施比较困难，学生和教师之间的互动实时性和时效性较差.

如何结合课程的特点，将传统课堂授课与网络课程教学有机结合，取优弃劣，集二者教学之优势，巧妙地将线上教学与线下课堂授课深度融合，实现以学生为主体，以教师为主导，以创新型人才培养为目标，以技能提升为核心，满足不同层次学生个性化培养需求，以达到课程教学的高阶性、创新性与挑战度，实现课程创新型人才培养的目标，是一个亟待解决的问题[5].

2 线上线下混合模式个性化系统教学设计

2.1 线上线下混合模式个性化系统教学的设计思路

2.1.1 工业机器人编程技术课程面向应用，实践性强，是典型的专业核心课程，课程设计必须立足实际应用，根据专业人才培养方案及面向工作岗位的职业能力对学生的知识目标、能力目标和素质目标提出要求，分析岗位工作过程，确定岗位典型工作任务.

2.1.2 以1+x工业机器人应用编程技能等级考核平台为实训载体、融通工业机器人系统操作员考核标准，重新整合教学内容，设计相应的教学项目，把课程分为工业机器人寻迹、工业机器人搬运与码垛、工业机器人装配、综合应用四大模块，包括工业机器人手动操作、工业机器人激光切割、工业机器人模拟焊接、工业机器人绘图应用、工业机器人搬运应用、工业机器人码垛应用、工业机器人电机装配、工业机器人关节装配八个项目.

2.1.3 根据工业机器人完成项目任务的工作过程，明确行动领域工作要求，开发以项目导向的学习领域，进行岗位职业能力系统分析，强化专业知识与技术技能的融合、互通和内化，将工作岗位典型工作任务进行教学转化，形成以项目为导向、以任务为驱动的模式，整体教学设计过程满足理虚实一体化教学.

2.1.4 将智慧课堂与文华在线两大平台相结合，智慧课堂具有资源展现、多种教学互动方式、场景设置及学生监管策略的优势，文华在线具有直播、录播回放、教师总结反馈等功能.两大平台深度对接融合，各取优势，线上完成理论教学和仿真教学，线下完成基于工作过程的实践教学，每个项目均设计成标准化的线上线下混合式典型教学环节，满足高职扩招的线上教学和线下实训教学、高职的线上线下混合式教学，整体设计如图1所示.

图1 标准教学环节实施图

2.2 线上线下混合模式个性化系统教学的设计要求

2.2.1 以学生为主体、教师为主导的原则

（1）可以通过测土配方，施用有机肥，土壤深翻进行初步的土壤改良，逐步减少当地农作物种植过程中病虫害的影响，同时由于土质的改良，可以吸收农产品加工企业的投资，利用当地优质廉价的原材料，提供多类就业岗位，提高居民的家庭收入。

以项目任务为主线，基于实际的工作过程，学生作为完成工作的主要对象，教师作为引导、指导学生完成任务的辅助对象，同时教师还要担任项目经理的角色，对整个工作过程进行合理的组织，对学生的工作进行监督、评价，再组织改进，对于不同层次的学生进行个性化的指导、多维度的评价.因此，在线上线下混合模式个性化系统教学设计中，虽然突显以学生为主体，但是教师为主导的角色更多元化，教师是在线教学资源的制作者和管理者、翻转课堂讨论的组织者和引导者，也是自主学习的监督者和评价者、教学流程与手段的设计者和研究者[6].

2.2.2 以创新型、终身学习型人才培养为核心

把握国家战略方向，从学生的思维模式、关注点和兴趣出发，结合当今工业机器人技术应用和发展情况，把握学生认知实践规律，调动学生的学习内驱力，激发学生的学习源动力，保护学生的好奇心，力争全面提升学生的创新能力、持续学习的能力；通过理虚实一体化教学，案例实训教学以及“岗课赛证”融通课程设计等，进行线上线下个性化教学设计，采用小组合作、案例探究、应用分层等方法，创新课堂教学方法，提高学生探索实践、发现分析、综合解决和应用再创新的能力，进而不断学习改进，养成终身学习的习惯，提升人才培养质量.

2.2.3 探索分层次、个性化培养途径

线上线下混合模式个性化系统教学设计通过课前知识整合与分层、课中知识内化与技能提升、课下能力延伸与兴趣引导，为不同层次、不同兴趣、不同学习需求的学生创造个性化培养条件.学生可根据自己的时间、空间、兴趣关注点、职业方向等自主有侧重的学习，可以线上或线下分组开展问题探究式学习、案例解决分享式学习、创设竞赛情景、岗位操作技能比拼等.针对有知识能力拓展需求的学生，教师可开展线上线下个性化指导、竞赛选手探索引导、组长带动实践等，学生可自主创意主题、案例训练、协作分工， 激发学生深度学习的主动性和创新意识，满足不同层次学生个性化培养的需求，实现课程教学的高阶性、创新性与挑战度，达到课程教学全员育人的目的[5].

2.2.4 实现课程教学的全方位立体评价

在设计教学评价系统时，必须将过程性评价、增值性评价和结果性评价相结合，设置合适的权重，建成合理的评价体系，再通过师生评价、生生评价、小组评价和组间评价相结合的教学系统，整个过程线下评价与线上评价相结合，主观评价与客观评价相结合，定性评价与定量评价相结合，实践评价、仿真评价与理论评价相结合，实现课程教学的全方位立体化评价.

2.3 线上线下混合式个性化教学系统设计实施过程

该阶段以教师为主体，课程责任教师要组织课程团队成员，学习国家相关教学文件、专业教学标准，开展教学理念、课程目标、教学内容、教学方法以及教学评价的交流研讨，并撰写课程教学设计方案.此阶段教师应梳理、整合教学资源，重构教学内容，进行教学内容、项目及任务的分割整合，完成需要补充建设的教学资源，完善平台资源数据，进行课程分组，建立师生交流互动群，开展学习前的问卷调查，有针对性地进行教学模式设计.

2.3.2 课程教学阶段

该阶段是教学的主要实施阶段，需要教师和学生共同来完成，共分为三个时段，分别是课前准备、课中探究、课后拓展.

在课前准备阶段，教师对课程进行教学设计，建立课程框架，上传课程导学、单元导学、学习内容(视频和PPT)、主题讨论、单元作业、单元小结及阶段性测试等数字资源.学生自主学习线上资源，初步了解课程目标，讨论交流，反馈学习中的问题和难点.教师利用平台数据分析了解学生对知识技能的掌握情况，进行学习过程评价，并将学生反馈的问题和难点，给予线上指导与答疑.同时，教师根据学生自主学习反馈数据，重新设计教学内容及目标、聚焦重点难点.

在课中探究阶段，进行线下集中教学，完成知识内化、技能提升.教师聚焦教学目标，小组翻转课堂汇报，针对汇报的问题、线上反馈的问题及难点进行讲解、引导、演示、实操，并通过小组讨论、头脑风暴、任务协作以及技能展示等活动，采取“一帮多”的实践模式，这样既可以解决问题，也可以提高学生的学习兴趣，使小组磨合更融洽[7]，增强团队协作能力.在师生互动、生生互动中引导学生逐步解决问题，破解难点.教师进行差异化和个性化的辅导，记录评价过程，最后通过师生评价、生生评价、小组评价等进行评价总结，引导学生进行反思、再训练，进而提升技能.

在课后拓展阶段，教师通过智慧课堂平台发布最新学科发展动态，布置拓展训练任务，引导学生拓展知识的深度和广度[8].学生可以通过线上资源学习、自查资料完成作业，在线进行自评、互评和小组评价，交流学习方法和感悟，进一步拓展知识视野和思维模式，激发学习的主动性、创造性，提升挑战解决问题的能力.对学生还没有弄懂的问题，在互联网平台上发起或参与讨论[9]，教师可以通过平台数据进行分析点评，分层次对学生个性化辅导，再进行教学反思和优化教学设计，以便提升教学效果.

2.3.3 课程结束阶段

教师根据线上和线下的教学数据对课程进行总结，引导学生进行线上和线下重难点的知识复习、技能提升，并开展问卷调查，对接教学反馈和学习反馈，进行系统总结与反思，有针对性地开展教学评价，以便持续改进教学方法，提升教学质量.教师的教学评价主要由学生评价(线上问卷30%，线下谈话20%)、同行评价(线上10%，线下10%)、督导评价(线下20%)及社会评价(10%)四部分组成，该评价体系突出学生的主体评价地位，并涵盖教师教学水平、职业技能及教学管理评价指标，进而促进教师持续改进教学方法.

3 线上线下混合模式个性化系统教学设计实施效果

3.1 提高了学习效果

以“电机部件的搬运”项目为例，智慧课堂平台数据显示，2020级学生采用线上线下混合模式个性化系统教学的成绩比疫情期间2019级单纯的线上教学成绩平均提高20分，80分以上成绩由29.2%提升至46.5%，如图2所示.同时，2020级学生采用线上线下混合模式个性化系统教学再与2018级单纯的线下教学模式相比，学生的学习主动性更强，运用知识技能的灵活度更高，思维更开阔.

图2 “电机部件的搬运”项目成绩对比图

3.2 提高了学习参与度

在“码垛应用”项目中，虽然“纵横交错式码垛”任务比“重叠式码垛”任务技术难度有所增加，但是参与动手调试的学生数量提高了12.7%，程序能够运行成功的学生数量提高了9.4%，80%以上的同学都能独立编程并调试运行成功，说明学生能够对相关技术任务触类旁通，并有所创新，技能目标完全达成.

通过课堂实训记录发现，学生完成前三个项目后，已经逐渐养成了良好的学习习惯和职业素养.课程结束后，智慧课堂学习平台数据和课堂实际统计数据显示，学生的学习参与度已经达到95%以上，学习兴趣明显提升.

4 结束语

以工业机器人编程技术课程为例，通过分析工业机器人编程技术课程现状，着眼于线上线下混合模式个性化系统教学设计需求点，梳理线上线下混合模式个性化系统教学设计思路、设计要求、实施过程以及实施效果，为高职教育及开放教育的同类型课程改革提供了参考.但线上线下混合模式个性化系统教学设计仍然有许多需要完善的地方，需要在下一步的教学实践中逐渐摸索总结，持续改进，形成一套可运行、可借鉴、可推广的课程设计方案.