激光加工实训线上线下混合式教学改革和实践

周俊波 董建明

基金项目：2022年第二批产学合作协同育人项目+“新冠疫情常态化背景下激光加工线上/线下混合教学模式的改革和实践”（220704988235440）；成都理工大学2022-2024 年体美劳素质教育专项人才培养质量和教学改革项目+基于产教融合的金工实习劳动教育实践与培养模式探索（JG221014）；成都理工大学2021-2023年高等教育人才培养质量和教学改革项目+“疫情常态化背景下金工实训教学体系改革与实践”（JG2130218）

摘  要：金工实训教学过程中，存在实训课时少、实训设备不足、学生对理论知识理解不深刻等问题。针对此现状，文章构建了融入工程教育专业认证和质量管理体系理论的线上线下混合式教学新模式，优化了成绩评价体系并融入课堂思政，同时在激光加工实训中开展了实践教学。实践教学结果表明，这种新型混合教学模式深受学生和老师的欢迎，得到了师生一致好评，该教学模式不仅增强了学生自主学习能力和动手能力，培养了主动交流能力和团队意识，而且丰富了教师的教学手段，提升了信息化处理能力，大幅度提升了实训教学效果。

关键词：线上线下混合教学模式；激光加工实训；实践教学

中图分类号：G642.0  文献标识码：A  文章编号：1002-4107（2024）04-00  -0

一、引 言

金工实训属于重亲历、重体验的实践课程，是工科类高校教学规模最大、学生受众人数最多的工程实践教学平台之一[1]，参训人员多，动手操作实训具有不可替代性[2]。因金工实训与实训设备不足存在矛盾、实训环节重实践与讲授理论知识存在矛盾，导致了学生对理论知识理解不深刻等问题的出现。在新时代背景下，基于翻转课堂、MOOC等线上线下混合教学模式成为了“教-学”的主流方式[3-5]。不少学者在机械制造基础实验教学[3]、机械设计实验教学[4]、自动控制原理[5]等课程中进行了混合教学模式的教学改革与实践，并提供了丰富的教改经验，但在金工实训中开展混合模式实践教学的文献报道尚不多见，因而相关研究具有重要意义和实践指导价值。

文章介绍了新型混合教学模式的总体思路，在激光加工实训中开展了实践教学并调查了教学成效。经过1学年的实践反思，指出了在实施混合教学模式过程中尚需注意的问题，并相应给出了整改措施，为各高校金工实训课程开展线上线下混合教学提供了具有参考价值的实践案例。

二、混合式教学模式的总体思路

线上线下混合教学模式是指借助于各种智能化工具或移动设备，结合线上高质量的网络课堂与线下传统教学形式的一种新型教学模式[6]。混合教学模式不是凭空而起，而是基于“课前、课内、课外”教学模式的继承和创新，从而形成的“课前自学、课中答疑解惑、课后拓展”新型混合教学模式，其总体思路包含4个环节（如图1所示）。一是前期分析环节。前期重点分析学习对象和评估学习环境，便于后续教学环节的开展。二是课程设计环节。课程设计环节中融入工程教育专业认证理论，从为什么学、学什么、怎么学和学得怎么样4个方面，结合各专业毕业要求指标点筛选教学内容，并准备相应教学资源，如视频、动画、教学课件、线上测试题目等。三是教学实施环节。教学实施环节是以学生为主体，包含“课前自学、课中答疑解惑、课后拓展”三层次教学活动。四是课程评价环节。课程评价环节贯穿整个教学过程，一方面评定学生成绩，另一方面融入质量管理体系理论，由学校和学院两级教学督导组监控教学过程，并依托教務处评教系统获取学生满意度以及采用问卷调查等方式调研教学效果，便于持续改进。

三、混合式教学模式的实践教学

下面详细介绍线上线下混合教学模式在激光加工实训中的教学活动。

（一）前期分析

教学设计前，调查学生基本情况以及进行线上线下混合教学模式的主客观条件分析很有必要。作者采用问卷调查方式调查了学生情况、学习习惯以及对混合教学模式的态度等基本信息，旨在调研学生是否具备开展线上教学的主客观条件（表1）。

调查结果显示，100%的学生具备开展混合教学模式的客观条件。从学习习惯和对混合教学模式的态度可以看出，接近80%的学生具备开展混合教学模式的主观条件，如接近80%的学生愿意尝试新型混合教学模式，有课前预习以及观看视频的习惯等。不过，也有接近20%的学生不具备开展混合教学模式的主观条件，如16%的学生对学习中遇到的困难不管，20%的学生没有观看视频的习惯等，这部分学生在教学实施环节中需要重点给予关注。

（二） 课程设计

课程设计重点是根据激光加工实训的特点和教学要求，重新梳理知识点，合理规划线上线下教学内容等（表2）。对于线上教学内容，要录制或选择质量高、短而精的Flash动画或视频等教学资源，并设计提问环节、讨论交流话题及随堂测试题目等内容；对于线下教学内容，重点讲解重难点问题和学生的疑惑点，确保其与线上教学内容有效衔接。

混合教学模式需要学生自主学习线上教学资源，因此，优化线上教学资源的数量和质量具有重要意义。研究表明，5 min 以内的短视频能够有效降低学生在线学习时注意力不集中的现象，有助于提高学习效果。因此，老师需精心准备，确保每一个教学视频在5min以内且仅讲解一个知识点，从而降低学生抵触心理和提高学习兴趣。激光加工实训教学视频内容及教学目的如表3。

（三）教学实施过程

教学实施过程是实现教学目标的重要阶段，主要包括课前预习、课中教学、课后分析和拓展训练等（图2）。

1. 课前：线上教学

教师提前将教学视频（动画）、课件、实训任务等教学资源上传到MOOC教学平台；学生自主学习教学资源，掌握软件的使用方法以及设备的操作流程等相关知识点，并且完成线上测试。学生遇到问题可通过网络与教师或同学交流讨论，教师通过平台掌握学生自学情况以及重难点，便于在线答疑或线下教学中重点讲解。

2.课中：线下教学

激光加工实训线下教学包含3个步骤：（1）实训开始前，教师提出若干问题，旨在考察学生线上学习效果，并结合MOOC教学中收集到的相关信息，重点讲解实训中的重点或疑难点问题。（2）实训环节，采用项目教学法开展实训教学，旨在激发学生积极性，提高学生的创新能力和团队精神。学生自行讨论并编制程序和制定操作方案等，经教师指导、完善后实操。教师主要教学活动是规范学生操作和解答学生在实训操作中遇到的问题，旨在保障实训环节的有效实施。（3）实训结束后，学生对实训的作品进行自评和互评，教师随后点评并对存在的问题进行分析和讲解。

3.课后分析和拓展训练

工程教育专业认证和质量管理体系核心理念注重教学环节的持续改进，这需要学生和教师开展课后分析。实训结束后，学生完成实训报告并对教学环节进行评价和反馈，便于教师改进。教师也需要及时进行课后反思，对实训教学环节再认识、再思考，总结经验教训和完善教学过程，从而提高自身教学水平。

受课时限制，传统实训教学没有开展后续的拓展训练，因而在教学过程中常常遇到这样的情况，学生参加竞赛或创新项目时需要利用激光加工零部件，他们往往会单独找教师进行指导和加工。这不仅加重了教师负担，而且仅有少数学生受益。在混合教学模式中，可将这部分的指导教学上传到教学平台，让更多感兴趣的学生在线学习。这一改革措施不仅扩大了实训的受益面，而且有益于下一届参赛学生去学习和借鉴。

（四） 优化学生成绩评价体系

基于认证专家反馈意见，结合学生反馈建议，优化学生成绩评价体系。学生成绩评价体系重视学生实训过程控制，增添了学生答辩和自评互评环节，并且隐形融入课堂思政，达到“育人无声”的教学效果[7]。另外，评价体系中增添了“一票否决权”，即当学生在实训环节中出现严重的违规或违纪行为时，其实训成绩不合格，从而约束学生的实训行为，培养严谨的科学态度。激光加工课程的成绩评价体系及其对应的培养目标和毕业指标点如图3所示。

2.“毕业指标要求”中的数字为：基于工程教育认证标准，机械工程专业的毕业指标要求的指标点）

四、教学效果分析

（一） 混合式教学模式的教学成效

实训结束后，随机抽取3个班级（96名学生），采用问卷调查及个体访谈等方式调查了学生对线上线下混合教学模式的评价和意见。调查结果表明，线上线下混合教学模式受到了多数学生的欢迎和好评，75%学生认为这种混合教学模式很好。学生普遍认为线上教学资源丰富，拓展了视野，激发了实训兴趣。不过，接近15%的同学认为线上教学资源少，在交流过程中还有学生表示教学资源的质量有待改进，如部分视频存在明显裁剪痕迹等。在自学和交流方面，接近75%的学生认为线上学习气氛热烈，可以无约束地交谈。不过，接近10%的学生存在厌学现象，主要表现为对实训缺乏兴趣、学习环节中不参与互动交流、自学能力差等，这些群体在混合教学模式中应予以重点关注。

此外，线上线下混合教学模式也受到了实训教师的欢迎和好评。实训老师普遍认为，线上互动环节有助于增强师生间的交流和了解，教师不需要重复讲解简单的知识点，如激光案例、软件介绍等，从而有更多时间和精力进行有针对性的讲解。其次，制作视频或动画的过程有利于提升信息化处理能力。

（二）提升混合教学效果的整改措施

1. 多措施提升线上教学资源的数量和质量

提升线上教学资源的数量和质量是混合教学模式的关键。首先，教师对教学内容细分成若干知识点，并对每一个知识点反复推敲，有针对性的在海量网络资源中寻找或录制学生们喜闻乐见的教学视频、动画和案例等教学资源，并加以二次加工处理，如裁剪、添加字幕等，以确保教学资源的精讲性和准确性。其次，教师有意识地引导学生收集和整理相关教学视频或案例，这不仅锻炼学生自学能力，而且有利于增加网络教学资源数量。此外，可以找专业人员制作视频或动画，这不仅确保教学资源质量，而且进一步提升教师的信息化处理能力。

2. 多关注少数厌学群体

受学生個体和环境等因素影响，部分学生存在厌学现象，调查结果表明，接近10%的学生存在厌学现象。若在混合式教学中缺乏有效的制约和帮助，这类厌学群体将更加容易掉队。因此，混合教学模式下，教师需要重点关注这群厌学群体，以确保在教学环节中不放弃每一名学生。教师需要在平时注重积累合适的“段子”并加以灵活运用，打造幽默课堂，增强教学环节的趣味性，从而提升厌学群体的学习兴趣。线上教学环节中，教师可以有针对性的为他们推送教学资源和提问；线下实训环节中，教师可以多鼓励、多关心，重点督促和指导他们实训加工，从而最大限度地提高厌学群体的学习积极性和动手实操能力。

五、结论

文章基于工程教育专业认证和质量管理体系理论，构建了线上线下混合实训教学模式，并在激光加工实训中开展实践教学。教学实践结果证明，该混合实训教学模式受到了学生和老师的好评和认可，大幅度提升了实训教学效果。此外，基于课堂反思，文章还指出了在实施混合教学模式中尚需注意的问题，并给出了整改措施。

参考文献

[1]卢健，魏德强，王喜社，等.基于创新创业教育的工程训练中心创新模式的探讨[J].教育教学论坛，2017（19）：42-43.

[2]张戈，张学军，朱玉平，等.智能制造背景下工程训练中心建设探究[J].实验技术与管理，2017，34（2）：209-213.

[3]刘雅静，史成坤，陈娇娇.基于线上+线下的机械制造基础实验教学研究[J].北京航空航天大学学报（社会科学版）， 2022，35（1）：168-172.

[4]马超，曽红，王宏祥.线上线下混合实验教学模式研究[J].实验室研究与探索，2019，38（5）：185-189.

[5]Ke Wang，Shuguang Liu， Xiaofeng Zhang. Construction and Application of Online and Offline Mixed Teaching Mode Under the Background of "Internet + Education"[C].Advances in Networked-Based Information Systems，2020（1264）？：382-389.

[6]吴春雷，王雷全，张俊三，等. SPOC混合教学模式在综合实践课程中的应用[J].实验室研究与探索，2019，38（1）：153-157.

[7]周俊波，郝兴安，王艳华.“机械工程实训”课程思政教学实践[J].黑龙江教育（理论与实践）， 2021，（75）9：21-22.