基于“O2O”的工程材料与热成形技术课程教学设计

舒庆+许小村+邵俊鹏

摘要：本文针对21世纪和工程教育认证对工程技术人才的要求，分析工程教育面临的挑战与机遇，运用现代教育理论，践行以“学生全面发展为中心”“回归工程”的工程教育理念，探讨运用现代教育技术改革“工程材料与热成形技术”课程，结合我校实际，提出了把“O2O”（线上线下融合）引入课堂的教学方法，对“工程材料与热成形技术”课程进行了全方位的教学设计，并对一些教育教学问题进行了思考。

关键词：O2O；工程教育；教学设计；PBL；翻转学习

以信息技术为基础的MOOC和翻转课堂作为教学新技术的代表在教学中得到了广泛应用，能够解決课程的及时教学和交流互动，并且将要完成大学教学的信息化过程，这场变革对传统教育教学模式的冲击将是巨大而深刻的。但另一方面，如果我们仅限于引进新技术手段，就技术而技术，在教学思想和观念上没有大的转变的话，在现行大学的文化土壤中，也难以有效解决棘手的教学问题。因此，需要对知识与实践并存的这样一门课程进行整体教学设计，不但涉及课中教学，还要延伸到课前和课后教学，不但涉及理论教学，还要涉及到技能训练以及品行的养成，从而解决多年困扰师生的教学难题。

一、教学设计

（一）教学前

1.实习前教学。工程是人类社会为满足自身需要而改造客观世界的实践活动。工程材料与热成形技术是学生在大学阶段首先接触到的工程类课程，具有工程类课程的典型特点，充分体现了工艺技术教育的特点，即从实践中来到实践中去。开课之前要经过工程训练，工程训练的效果对课程的教学有直接的影响。说明实习与课程的联系及重要性和实习中须要掌握的知识和技能，可以激发学生的学习动机，提高实习成效。

2.教学焦点访谈。教学忽视学习的主体——学生而盲目地进行，其学习成效也就可想而知了。我校学生大多数是家庭或家族的第一代大学生，虽然现代资讯十分发达，但其对大学学习生活的了解却大多来自于中小学老师、同学，认识往往十分片面。这就造成学生对学校、对专业、对课程的各种错误认知。个别学生在前一年的学习中由于各种原因造成学业失败从而形成“习得性无助”，希望教师在学习中提供帮助。此外，随着社会的发展，多元文化的因素也对学生的学业产生一定的影响，现阶段的学生群体远不同于20世纪八九十年代的同质学生群体，同学间存在着巨大的社会经济地位、家庭环境以及健康状况的差异，学习的认知观必然存在差异。因此，在开课之前对学生进行教学焦点访谈，了解学生的认知情况、学习风格、学习偏好、想学什么、能学什么等就显得十分必要。

3.开课作业。（1）考核实习中获得的工艺知识与实践技能，总结“我学到了什么？”（2）基于问题的学习PBL（Program Based Learning）题目：问题呈现“上届学生的成绩单分析”，归纳分析问题，提出假设，调研得出数据支持假设，寻找解决问题的方法，最终评价所得到的结论，培养学生的批判性思维能力。（3）教师讲解、学生记录、教学目标、课程规则、教室纪律、考核方式等重要的教学要求，课后上交。使每个同学明确课程的目标、规则、考核方式，激发学习动机。（4）要求同学做学习笔记，给学生介绍的笔记模板是著名的“康奈尔笔记”模板，由美国Cornell大学教授Walter Pauk在1949年设计，被证明简单高效，得到广泛使用。

“康奈尔笔记”是将一张纸分成三部分。右列记笔记，一般是按照时间序记录讲课过程。 左列写要点，比如：条目（例1，术语，等），人名、术语，以及因听课或阅读而联想产生的问题。左列也可以在下课后马上整理，作为对右列课堂笔记的总结。

最下方的“总结”部分可以在下课后马上写，作为对这堂课学到了什么的总结，也可以在完成了对左列所提出的问题的解答后再写，是对整个过程的总结，浓缩到2～3句话。

（二）教学中

1.确定教学任务，准备教学资源。锁定翻转目标，分解课程内容，即把知识单元化、碎片化。整门课程由若干个知识点组成。碎片化课程内容，把传统的教学转化为翻转学习。

教学资源主要有结构化的课件、教学视频、围绕知识点的阅读文档以及测试练习题等。

2.设计课前任务。首先是制订教学目标，教学目标是整个教学设计非常重要的环节，教学目标的深浅、结构与层次直接关系到教学设计和学习效果。

第二，要了解学生的情况，这是确定课前任务难易程度时要考虑的。学生对什么感兴趣，想学什么，能学什么 以及学生建构知识的过程。

第三，要激发学生们的兴趣，兴趣是最好的老师。这里可以用到激发学生学习动机的ARCS模型，ARCS 模型由美国佛罗里达大学的约翰·凯勒教授在1983 年提出。A（attention）为注意，即引起学生的注意；R（relevance）为关联，即引发学生的联想；C（confidence）为信心，帮助学生树立学习信心；S（satisfy）为满足，是通过学习使学生体会到满足、成就感。

第四，翻转学习的课前任务要联系课上教学内容。课前任务的完成情况，应该成为课上教学的依据。带着任务去学习，并在学习时发现问题，这正是翻转学习的课前任务与传统预习的重要区别。学生存在的问题暴露出来，课上可以进行深入的学习。

3.教学视频的制作与发布。教学视频也就是微课，微课的长度以10分钟左右为宜，最好不超过15分钟，时间过长学生的注意力会分散。教学视频的制作发布过程大致分为五个阶段：分析、整理、制作、发布和反馈。

4.课堂活动。课上问题的解决可以采用KWL策略：

K（know） 关于这个科目，我已经知道了什么？

W（want）我想知道什么？

L（learned）我学到了什么？

课堂教学的主要内容体现在内化知识和拓展能力上，使学生的综合素质得到发展。

根据“基于问题的学习”模式（PBL），设计两个综合性的大作业，向学生们展现真实的工程场景，让同学们通过以下步骤解决开放式的问题：（1）识别问题；（2）发掘已有知识；（3）分析问题寻找解决方案；（4）自我学习；（5）学习利用新知识解决问题；（6）评估反馈。这六个步骤呈现出一个闭环循环系统，学生以自我探索、自我学习为主，问题没有标准答案。正如《荀子·儒效》中所言：“不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之；学至于行之而止矣；行之，明也”。

5.学习评价。翻转学习更多采用形成性评价，平时成绩占50%，期末占50%。平时成绩考查学生课前学习和课中的参与质量，期末集中考试。

（1）课前学习的评分通过评价完成课前任务情况和回答问题来进行。考查学生的参与度和回答过程性问题情况。利用课程网络管理平台跟踪学生课前课后的学习、测试及交流互动情况，统计相关数据。比如学生观看教学视频情况、提问次数及自主测试的成绩等。

（2）课中主要考查学生的态度、呈现、合作互助精神、讨论发言的质量及创造性，与课中教学的五个环节（合作探究、释疑拓展、练习巩固、自主纠错、反思总结）结合，每项设定合适的分数，包括小组互评、小组内学生的互评和教师的评价。过程性评价也包括以小组为单位呈现开课时和课程中布置的PBL学习成果。

（三）教学后

按照程序教学原则，要使考试真正发挥教与学的相互促进作用，考试结束后，教师要认真分析学生答卷情况，发现并总结自己在教学工作中的优点和不足。总结学生对知识掌握的程度、灵活应用知识的情况以及创新思维和创新能力的培养情况，对考试内容及情况与学生进行交流、讨论，并进行全面总结。让学生提出该门课程的授课与考核的建议与意见，这样才能实现教学相长，也提高了学生的元认知能力。

二、教学反思

（一）什么是工程教育认证的基本问题

我们须要在教育思想上发生改变。从重评教转变到评价学生的学习成效，重新思考什么是好的教师，从而改革教师评聘的人事制度，對教学与科研的评价进行再平衡。很难想象，在学校现有的考核体系下教师们会在教学上有大的实质性的投入，更何谈用心培养学生的思想、情感、品德、意志和铸造灵魂。由于倡导的科教融合在实际教学中难以落到实处，在招生宣传中被某些学校作为卖点的、引以为傲的拥有院士的数量恐怕更多的是在学科评审和申请项目上的噱头而已。至多对学科建设和研究生教育上可以凭借其虚名获得更多的经费，似乎与本科生教学没有太大的关系，因为绝大多数的本科生在四年中根本就难睹尊容。从工程教育质量认证的角度看，用考研率来衡量教学质量更是荒唐的。

（二）参与学习是学业成功的前提，合作学习是提高学习效率的方法

工程高等教育在一定时期内还必然是专业教育，因此在专业教育中贯彻通识教育的理念，如：人文知识、道德、能力、情感、合作、品格等也应该是我们课程的目标。在教育体系尚不能完全满足社会发展的需要，也不能完全满足学生发展需要的情况下，要想达到我们的培养目标，必须提高学生学习的参与度。

参与学习包括行为、情绪与认知。行为包括诸如注意、效力、坚持和抗拒诱惑等；情绪涉及热情、自豪、兴趣和投入。学生积极参与可能是受朋友、老师的影响，也可能是因为共同参加某一团队，也或者是受一起参加校外课程同伴的影响。因此，参与学习是受其社会交往的制约，即“近朱者赤，近墨者黑”。

成功的合作学习所具有的关键特征，分别为积极的相互依赖、促进性的互动、个体责任、合作社交技能、小组过程反思。研究发现，合作学习会通过以下的方式来提高学生的学业成就。首先，合作学习情境下的同伴反馈可以及时发现与纠正学生在学习中出现的错误。其次，成员之间的相互讨论与解释能够帮助学生反复地练习与回顾所学的知识，促进信息的记忆与提取，加深对所学知识的理解。