梁文宏 劉曉琳 王冠偉

摘 要：因新冠疫情不確定性等因素，本科生課程線下課程時(shí)間、周學(xué)時(shí)都受到一定影響。為保證課程授課質(zhì)量，提升學(xué)生實(shí)踐能力，課程組借助現(xiàn)有雙師型教學(xué)團(tuán)隊(duì)教學(xué)優(yōu)勢，進(jìn)一步優(yōu)化課程資源、完善課程評價(jià)體系。構(gòu)建了案例優(yōu)先、理論輔助、實(shí)踐為主的課程教學(xué)改革方案，采用改革后的混合式教學(xué)的方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，完成了課程的教學(xué)實(shí)施和問卷評價(jià)，課程教學(xué)效果良好，達(dá)到了課程預(yù)期的目標(biāo)，為進(jìn)一步通過課程教學(xué)提升學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)提供了思路和方法。

關(guān)鍵詞：新冠疫情因素實(shí)踐能力培養(yǎng)混合式教學(xué)案例教學(xué)

中圖分類號：G444 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Cultivation and Implementation of Blended Innovation Ability in the Course of <Measurement and Control System Design> in COVID-19 Epidemic Era

LIANG Wenhong1 ?LIU Xiaolin2 ?WANG Guanwei1

（1. Xi’an Technological University， Xi’an， Shaanxi Province，710021 China; 2. Xi’an University of Technology， Xi’an， Shaanxi Province，710048 China）

Abstract： Due to uncertainties such as COVID-19， the offline teaching time and weekly class hours of undergraduate courses are affected to a certain extent.In order to ensure the teaching quality of the course and improve students' practical ability， the course team makes use of the teaching advantages of the existing double qualified teaching team to further optimize the course resources and improve the course evaluation system. Thecourse teaching reform scheme of case priority， theory assistance and practice oriented has been contractedby the team. The reformed blended teaching method is adopted to cultivate students' innovative ability， and the teaching implementation and questionnaire evaluation of the course are completed.The course teaching effect is good， achieves the expected goal of the course， and provides ideas and methods for further improving the cultivation of students' practical ability through course teaching.

Key Words： COVID-19 factor; Cultivation of practical ability; Blended teaching; Case priority teaching

近年受新冠疫情影響，本科生、研究生線下課程均受到一定的沖擊和影響。一是授課時(shí)間的影響，在壓縮的學(xué)期中需要迅速地學(xué)習(xí)完成原有課時(shí)，導(dǎo)致周學(xué)時(shí)明顯增加。二是網(wǎng)絡(luò)線上課程比例增大，由原來僅有部分公共選修課和少量具有線上教學(xué)資源的精品課程、微課、慕課等線上開課轉(zhuǎn)化為有條件的課程均開設(shè)線上課程，學(xué)生線上課業(yè)的學(xué)習(xí)壓力倍增。

在線理論課程教學(xué)中受網(wǎng)速、軟件的因素影響，教師無法兼顧每位學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，討論、提問環(huán)節(jié)對少數(shù)自覺性較差的學(xué)生無法產(chǎn)生有效促動，有43.1%的學(xué)生在上網(wǎng)課期間做過與學(xué)習(xí)無關(guān)的事，61.1%的家長認(rèn)為孩子居家在線學(xué)習(xí)不夠?qū)Ｗ1]，普遍反映出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力較弱，一部分學(xué)生“在線不在學(xué)”。

基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，羅恒提出了將多媒體、超媒體以及各種交互功能有機(jī)地整合在案例中的互聯(lián)網(wǎng)自主在線案例學(xué)習(xí)[2]?？拙У纫蔡岢鲈诰€教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)要小而精，內(nèi)容設(shè)計(jì)趣味性，前沿性;要縮短講課時(shí)長，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)[3]。

在西安工業(yè)大學(xué)往年的教學(xué)質(zhì)量調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，《測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程學(xué)習(xí)中學(xué)生對理論內(nèi)容死記硬背，考試成績較好，但在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等真正需要進(jìn)行理論結(jié)合實(shí)際完成設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生表現(xiàn)極其一般。目前中小企業(yè)已經(jīng)占據(jù)城鎮(zhèn)居民就業(yè)80%以上貢獻(xiàn)率，其用人特色與大中型企業(yè)的自主培養(yǎng)、競爭上崗不同，中小企業(yè)往往希望學(xué)生具備行業(yè)相關(guān)知識，會使用常規(guī)軟件、實(shí)踐能力突出、能迅速進(jìn)入工作，崗位用人越少越好。而現(xiàn)階段本科生在就業(yè)的企業(yè)面試環(huán)節(jié)經(jīng)常會由于實(shí)際設(shè)計(jì)、實(shí)踐能力不足的問題而遺憾落選。

為此，教研組在《測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程授課改革中提出了線上線下混合式教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，從而提升學(xué)生課程學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

1 課程教學(xué)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)疫情時(shí)分散學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)線上學(xué)習(xí)的特色，著重于課程的過程教學(xué)和教學(xué)效果，課程組提出了案例優(yōu)先、理論輔助、實(shí)踐為主的課程教學(xué)改革方案，如圖1所示。本次課程改革的實(shí)質(zhì)即課程核心內(nèi)容的原理、方法講授學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為案例的分析學(xué)習(xí)。

首先，不同案例及案例的拓展能擴(kuò)充學(xué)生的知識面，讓學(xué)生了解不同行業(yè)特點(diǎn);學(xué)生對工程設(shè)計(jì)中的一般問題有所了解，進(jìn)而能夠根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求提出設(shè)計(jì)構(gòu)想，并用所學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行分析、細(xì)化、解決。

其次，工程案例能夠有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生能直觀地感受到工程問題的由來、提出、解決、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵤┑娜^程，加上實(shí)踐環(huán)節(jié)的適時(shí)補(bǔ)充能使學(xué)生綜合能力有所提升，同時(shí)還可引導(dǎo)部分學(xué)有余力且感興趣的學(xué)生繼續(xù)深入地進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)。

最后，案例的整體實(shí)施對學(xué)生搭建一個(gè)完整的測控系統(tǒng)有良好的示范效果，督促學(xué)生在課程大作業(yè)的完成、后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，以及學(xué)科競賽項(xiàng)目的完成等多個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)用。

2 教學(xué)實(shí)施

《測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是西安工業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)具有承上啟下作用的一門專業(yè)課程，也是本專業(yè)的專業(yè)核心課程，與多門課程緊密聯(lián)系，其核心教學(xué)內(nèi)容包含測控系統(tǒng)分類、控制核心選擇、輸入輸出確認(rèn)及系統(tǒng)整體搭建等，課程的實(shí)踐性極強(qiáng)。

教學(xué)實(shí)施的最終目標(biāo)是學(xué)生能熟練針對工程項(xiàng)目，提出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)課程本身內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還要旁征博引，綜合考慮藝術(shù)、技術(shù)、管理、倫理等多個(gè)方面的影響因素，完成學(xué)科交叉融合。課程教學(xué)交叉融合模式如圖2所示。

2.1課前預(yù)習(xí)、理論學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化

課前學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)查閱項(xiàng)目相關(guān)背景、前沿知識，了解項(xiàng)目關(guān)聯(lián)領(lǐng)域或行業(yè)的知識進(jìn)行預(yù)習(xí)。

利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺，理論知識內(nèi)容錄制為短視頻，作為學(xué)生預(yù)習(xí)作業(yè)。預(yù)習(xí)作業(yè)的考核方式為：檢測學(xué)生的視頻觀看時(shí)長以及學(xué)生回答測試問題的正確率。國內(nèi)外的研究表明，10 min以內(nèi)的微視頻更能讓學(xué)生充分利用碎片時(shí)間進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣[4]。

2.2 內(nèi)容工程化

課堂上，教師不再對理論知識進(jìn)行反復(fù)解讀，而是選取不同領(lǐng)域工程案例，并將工程案例分解為前期調(diào)研、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程實(shí)施和項(xiàng)目評價(jià)4個(gè)階段。前期調(diào)研作為預(yù)習(xí)內(nèi)容，課堂上以案例內(nèi)容為引導(dǎo)，在分析工程案例時(shí)提出設(shè)計(jì)需求，根據(jù)需求考慮基本功能，根據(jù)功能考慮需要的控制對象、控制核心等問題。針對不同工程問題，課堂上提供討論環(huán)節(jié)，各小組針對問題提出設(shè)計(jì)、選型或?qū)嵤┓桨福處熯M(jìn)行點(diǎn)評。

增加大作業(yè)環(huán)節(jié)難度，教師僅確定總體方向，提供部分思路，學(xué)生自己組隊(duì)并自選題目。2020、2021年大作業(yè)題目為智慧家庭、寵物周邊，2020年學(xué)生自選題目為智能陽臺滴灌系統(tǒng)、智能水表、智能安防系統(tǒng)等。題目內(nèi)容貼近工程實(shí)際，難度適中，適應(yīng)于本科生易至難的學(xué)習(xí)過程，實(shí)施中發(fā)現(xiàn)3人/組的實(shí)施效果較好。

2.3 考核形式過程化，成果突出化

減少課后作業(yè)題目，增加多樣性和趣味性。包含參觀研究生科研工作室、校級智能制造工廠、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地及其作品展和其他學(xué)院實(shí)驗(yàn)室等;同時(shí)準(zhǔn)備了大量常用傳感器器，控制設(shè)備實(shí)物，學(xué)生對感興趣的產(chǎn)品進(jìn)行識別和分析。例如在傳感器選擇環(huán)節(jié)，根據(jù)項(xiàng)目不同可以選擇測量不同的物理量，溫度、壓力和流量等，同一物理量可以測量不同范圍，不同輸出接口，對應(yīng)不同控制核心等。學(xué)生針對實(shí)物傳感器進(jìn)行識別和選擇。

2.4 實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)輔助和延續(xù)

課程中減少理論教學(xué)占比，鼓勵(lì)學(xué)生參加實(shí)踐，包括：2個(gè)學(xué)時(shí)的校內(nèi)參觀，甄選校內(nèi)教師完成的、具有代表性的測控系統(tǒng)，由負(fù)責(zé)人進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)組織[5-6]，例如PLC流水線控制系統(tǒng)、高精度自動對準(zhǔn)微波通信系統(tǒng)、齒輪測量機(jī)控制系統(tǒng)、智能小車循跡控制系統(tǒng)等，同時(shí)還為學(xué)生提供單片機(jī)最小系統(tǒng)，以及常見的傳感器約50種，用以拓展學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.5 教師團(tuán)隊(duì)雙師型，學(xué)科交叉型

課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)包含本專業(yè)教師3人，藝術(shù)專業(yè)教師1人，管理專業(yè)教師1人，全部為雙師型教師，至少具有3年的企業(yè)工作經(jīng)歷，還擁有外聘企業(yè)專家2人。

專業(yè)教師完成理論課時(shí)的講解、網(wǎng)絡(luò)視頻的錄制;非專業(yè)教師參加課程討論環(huán)節(jié)，從管理、組織等方面提出質(zhì)疑和參考;外聘企業(yè)專家則通過網(wǎng)絡(luò)會議，以講座、答疑、指導(dǎo)的方式對學(xué)生作品從外形、價(jià)格、應(yīng)用的角度提出改進(jìn)意見。

3課程評價(jià)設(shè)計(jì)

本次教學(xué)改革主要完成兩方面評價(jià)：一是對課程本身成績的符合評價(jià);二是對教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容的評價(jià)。

3.1 對課程本身成績的符合評價(jià)

對課程本身成績的符合評價(jià)，采用綜合的成績評定方案[7]，主要包括平時(shí)作業(yè)、課堂測試、大作業(yè)考核、期末考核，采用綜合評價(jià)體系，包括兩部分評價(jià)體系，重點(diǎn)考核平時(shí)環(huán)節(jié)，各項(xiàng)占比見表1。

根據(jù)調(diào)查問卷，對于提高平時(shí)成績的評定方法，78%的學(xué)生贊成，16%的學(xué)生反對，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)同平時(shí)評定成績的方案，在具體學(xué)習(xí)時(shí)間的調(diào)研中，65%的學(xué)生課后學(xué)習(xí)時(shí)間不大于1h/周，課程沒有對學(xué)生造成學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。然而從量級而言，學(xué)生投入本門課程的時(shí)間是不足的。

3.2 對教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容的評價(jià)

對教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容的評價(jià)，包括對學(xué)生、部分教師的問卷，尤其是大作業(yè)的評價(jià)是本次課程改革的特色環(huán)節(jié)。大作業(yè)評價(jià)環(huán)節(jié)包含答辯評價(jià)和報(bào)告評價(jià)兩個(gè)獨(dú)立環(huán)節(jié)。

大作業(yè)答辯評價(jià)環(huán)節(jié)采用同學(xué)評價(jià)、全員參與，以教學(xué)班為單位組建項(xiàng)目組，本小組對其他項(xiàng)目組進(jìn)行評分，答辯評價(jià)團(tuán)隊(duì)還包含3-5課題組外教師或?qū)＜遥黜?xiàng)評分成績的平均分為項(xiàng)目組答辯成績。項(xiàng)目組內(nèi)部根據(jù)分工自定成績分配比例，即：按分配比例計(jì)算的成績?yōu)閱误w學(xué)生的答辯成績。主要的答辯打分項(xiàng)見圖3。

大作業(yè)報(bào)告評價(jià)環(huán)節(jié)為教師評定，主要考核方案設(shè)計(jì)、報(bào)告格式、是否有抄襲或雷同等細(xì)節(jié)內(nèi)容。

針對大作業(yè)內(nèi)容及評價(jià)的問卷中，36%的學(xué)生要求增加難度，39%的要求降低難度，而在綜合評價(jià)中，78%的學(xué)生認(rèn)為課程作用明顯。問卷調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，還有約20%的學(xué)生游離在課程學(xué)習(xí)之外，學(xué)習(xí)興趣或態(tài)度不明確，其中還包含一部分考研的學(xué)生，課程下一步的持續(xù)改革將重點(diǎn)考慮這部分學(xué)生，探究如何使這部分學(xué)生的精力重新回歸課堂。

4 結(jié)語

新冠疫情對本科教育，尤其是線下教育有強(qiáng)烈的影響，促使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式得到了充分、飛速的發(fā)展，也使學(xué)生的學(xué)習(xí)方法有了質(zhì)的改變。

課程組根據(jù)新冠疫情后教師授課與學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以案例分析為主、理論教學(xué)為輔、大作業(yè)重點(diǎn)考核的教學(xué)方案，堅(jiān)持平時(shí)考核與課堂考核相結(jié)合，將培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力放在首位，通過對工程實(shí)例的分析、研究與練習(xí)促使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，拓展相關(guān)領(lǐng)域的知識學(xué)習(xí)和能力提升。

《測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)改革實(shí)施1年以來，多數(shù)學(xué)生的能力得到了顯著提升，在競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中表現(xiàn)突出，在下一輪的教學(xué)改革中課題組會繼續(xù)持續(xù)改進(jìn)，完成課程改革到人才培養(yǎng)的遞進(jìn)。

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