太陽(yáng)能熱利用工程技術(shù)教學(xué)有效性

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[摘要]利用“清華在線”平臺(tái)對(duì)“太陽(yáng)能熱利用工程技術(shù)”課程進(jìn)行混合式教學(xué)，并對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和教學(xué)效果進(jìn)行分析。教學(xué)過(guò)程統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，適當(dāng)增加線上教學(xué)，可以提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；學(xué)習(xí)結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示，增加線上教學(xué)可以提升期末成績(jī)良好和優(yōu)秀占比，降低不及格的占比，學(xué)習(xí)效率得到明顯提升。

[關(guān)鍵詞]混合式課程；自主學(xué)習(xí)；強(qiáng)制學(xué)習(xí)；在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)；在線小測(cè)試

隨著“互聯(lián)網(wǎng)”的不斷發(fā)展，以教師為主的“滿堂灌”模式，逐漸變化為“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的模式[1-2]。尤其2020年上半年受“病毒肺炎”疫情影響，學(xué)生無(wú)法按時(shí)返校，響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的理念[3]，線上教學(xué)成為學(xué)習(xí)主要方式，下半年則出現(xiàn)“線上+線下”并行的模式，這種線上和線下有機(jī)結(jié)合的模式就稱為混合式教學(xué)[4]。其中歐美院校對(duì)混合式教學(xué)的研究與嘗試起步較早、相對(duì)成熟[2]，在學(xué)習(xí)層面以開(kāi)放性課堂、多樣化傳授和共享化資源為主，在教師層面通過(guò)制定教師能力、專業(yè)素養(yǎng)和知識(shí)技等系列標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)提升教學(xué)效率[5]。國(guó)內(nèi)混合式教學(xué)還處于探索階段，大多數(shù)研究都是以一門(mén)課程的教育教學(xué)設(shè)計(jì)為主[2,5]，對(duì)混混合式課程的教學(xué)方法、教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)領(lǐng)域和教學(xué)評(píng)價(jià)的研究不夠深入[6-7]。國(guó)內(nèi)研究者采用混合式教學(xué)模式對(duì)現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)課程[8]、無(wú)機(jī)化學(xué)課程[9]、大學(xué)化學(xué)[10]和大學(xué)物理[11]等理論或?qū)嶒?yàn)課程進(jìn)行教學(xué)，并對(duì)學(xué)習(xí)有效性進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示，混合式教學(xué)模式能有效提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)效率。而聶陽(yáng)[12]則采用混合式教學(xué)建設(shè)了FPGA實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，用線上遠(yuǎn)程理論教學(xué)及自主實(shí)驗(yàn)?zāi)M的方式完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。管恩京[13]和商娟葉[14]等則對(duì)混合式課程體系的教學(xué)效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，還有采用“雨課堂”和“釘釘直播”開(kāi)展混合式課程教學(xué)顯示，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、自覺(jué)性以及師生互動(dòng)性均得到提升[15-17]。本文采用“清華在線平臺(tái)”、“課程伴侶”和課堂講授的混合式教學(xué)模式，對(duì)攀枝花學(xué)院釩鈦學(xué)院2014~2017級(jí)新能源科學(xué)與工程專業(yè)的“太陽(yáng)能熱利用工程技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行分析，以此促進(jìn)教學(xué)改革和教學(xué)效果的提升。

1混合式課程信息

1.1課程屬性

攀枝花學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)2014年開(kāi)始招生，目前有畢業(yè)生3屆，培養(yǎng)以新能源系統(tǒng)工程應(yīng)用和釩鈦新能源材料為主。專業(yè)建的思路是以人才培養(yǎng)方案為導(dǎo)向、以課程體系建設(shè)為基礎(chǔ)、以重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)為載體、以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)為驅(qū)動(dòng)力、以學(xué)科競(jìng)賽為初級(jí)目標(biāo)。培養(yǎng)以傳熱學(xué)、流體力學(xué)和工程熱力學(xué)為熱工基礎(chǔ)理論，以新能源概論、儲(chǔ)能原理與技術(shù)、光電與光化學(xué)轉(zhuǎn)化原理、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換原理與技術(shù)、太陽(yáng)能熱利用工程技術(shù)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電工程技術(shù)和新能源熱利用與熱發(fā)電原理及系統(tǒng)為專業(yè)理論，以太陽(yáng)能技術(shù)集成及應(yīng)用推廣四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和四川省太陽(yáng)能技術(shù)集成工程實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，開(kāi)展儲(chǔ)能原理與技術(shù)綜合實(shí)踐、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真、課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)訓(xùn)、認(rèn)知實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文等實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)課程，建設(shè)以“公共基礎(chǔ)+理論+實(shí)踐實(shí)訓(xùn)”為一體的課程體系，以實(shí)現(xiàn)該專業(yè)“理論+實(shí)驗(yàn)+實(shí)踐+實(shí)訓(xùn)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)+畢業(yè)設(shè)計(jì)”為一體化培養(yǎng)模式。其中太陽(yáng)能熱利用工程技術(shù)就是課程體系當(dāng)中重要的一門(mén)理論課，因此本次研究就以“清華在線”平臺(tái)為基礎(chǔ)，建設(shè)混合式課程，并對(duì)4年的教學(xué)效果進(jìn)行總結(jié)分析。

1.2課程信息

“太陽(yáng)能熱利用工程技術(shù)”混合式課程(48學(xué)時(shí)，3.0學(xué)分)，歷經(jīng)4屆教學(xué)積累(2014級(jí)38人，2015級(jí)49人，2016級(jí)44人，2017級(jí)44人，共計(jì)176人)。具體教學(xué)方式，2014級(jí)以線下課堂教學(xué)為主，線上以隨堂小測(cè)和PPT自學(xué)為輔助；2015級(jí)以課堂教學(xué)+課前問(wèn)卷調(diào)查+課件內(nèi)容自學(xué)+隨堂小測(cè)+課堂教授+課堂討論為主；2016級(jí)以課前5min科技前沿視頻+10min上次課小測(cè)試講解+20min課內(nèi)知識(shí)點(diǎn)講授+5min課內(nèi)討論+10min課后小測(cè)試為主；2017級(jí)采用線上教學(xué)，以課前預(yù)習(xí)+課堂講解+課內(nèi)討論+課堂小測(cè)試+平時(shí)作業(yè)為主(由于疫情影響本次教學(xué)全部以線上教學(xué)為主，使用騰訊直播和PPT錄播兩種模式進(jìn)行教學(xué))?；旌鲜秸n程教學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，學(xué)習(xí)過(guò)程分析選取在線學(xué)習(xí)時(shí)間和進(jìn)入課程次數(shù)2主要個(gè)指標(biāo)，自主學(xué)習(xí)指標(biāo)(包括：閱讀教學(xué)資源次數(shù)、參與課程問(wèn)卷調(diào)查次數(shù)、進(jìn)入播課次數(shù)和學(xué)習(xí)播課視頻次數(shù)4個(gè)量)和強(qiáng)制學(xué)習(xí)指標(biāo)(包括：課程討論區(qū)回文次數(shù)、閱讀課程通知次數(shù)、上交課程作業(yè)次數(shù)和提交在線測(cè)試數(shù)量4個(gè)量)2個(gè)次要指標(biāo)；教學(xué)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)1個(gè)(包括：隨堂小測(cè)成績(jī)、課程作業(yè)成績(jī)和期末考試成績(jī))。

2混合式教學(xué)平臺(tái)

2.1電腦端功能

目前混合式教學(xué)以“線上+線下”為主，線上教學(xué)以教育教學(xué)平臺(tái)為主，如：清華在線、超星學(xué)習(xí)通、大學(xué)生慕課、課堂派、智慧樹(shù)、教學(xué)視頻錄制、騰訊直播、釘釘直播、企業(yè)微信直播、雨課堂和微課堂等[7]。此次研究以太陽(yáng)能熱利用工程技術(shù)課程為主，采用攀枝花學(xué)院清華在線教育平臺(tái)進(jìn)行“線上+線下”的方式進(jìn)行混合式教學(xué)。課程建設(shè)包括教學(xué)管理、課程建設(shè)、隨堂教學(xué)、學(xué)習(xí)分析和課程預(yù)覽五個(gè)部分。課程管理信息包括課程維護(hù)、課程通知、教師信息、選課學(xué)生管理、任課教師管理、課程歸檔管理等；課程維護(hù)能對(duì)課程封面、視頻介紹、簡(jiǎn)介和大綱等進(jìn)行修改；課程通知用于通知學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)、在線小測(cè)試、課后作業(yè)以及相關(guān)問(wèn)卷調(diào)查；教師信息和任課教師管理讓學(xué)生了解上課教師的基本信息，還能對(duì)同一門(mén)課其它老師進(jìn)行分工；選課學(xué)生管理可對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；課程歸檔管理、課程間共享、郵件答疑、學(xué)習(xí)筆記和隨堂建議等均可以用于學(xué)生自學(xué)情況分析。課程學(xué)習(xí)分析包括課程資源和視頻訪問(wèn)情況、隨堂小測(cè)試和平時(shí)作業(yè)成績(jī)分布及提交率、論壇話題活躍情況、問(wèn)卷調(diào)查參與率等，還可查看單元學(xué)習(xí)下每一個(gè)教學(xué)內(nèi)容具體訪問(wèn)情況，包含了文獻(xiàn)[18]當(dāng)中的全部線上評(píng)價(jià)項(xiàng)目。根據(jù)這些統(tǒng)計(jì)分析就可以充分了解學(xué)生線上學(xué)習(xí)的具體情況，從而有針對(duì)性的實(shí)施線下課堂教學(xué)。

2.2手機(jī)端功能

混合式課程建設(shè)手機(jī)端使用軟件為“課程伴侶”，上課前可讓學(xué)生自行下載安裝軟件，同時(shí)教師在電腦端的學(xué)生管理處導(dǎo)入選課學(xué)生的進(jìn)本信息后，學(xué)生用手機(jī)登錄即可學(xué)習(xí)。手機(jī)端由資源中心、我的課程、隨堂教學(xué)和個(gè)人中心四個(gè)部分組成，使用最多的是我的課程和隨堂教學(xué)。進(jìn)入我的課程可以瀏覽電腦端“基本信息、單元學(xué)習(xí)、課程資源、課程活動(dòng)”里面的全部?jī)?nèi)容；隨堂教學(xué)主要用于簽到、隨機(jī)點(diǎn)名和發(fā)起搶答，簽到功能可記錄已簽到、未簽到和遲到學(xué)生的信息，還可查看簽到時(shí)間；線上教學(xué)時(shí)，教師可在手機(jī)端進(jìn)行隨機(jī)點(diǎn)名和發(fā)起搶答，檢查學(xué)生在線情況。

3混合式教學(xué)分析

3.1教學(xué)過(guò)程考核

3.1.1在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)考核在線學(xué)習(xí)時(shí)間是衡量學(xué)生線上學(xué)習(xí)最直接的指標(biāo)，因此對(duì)2014~2017級(jí)的學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖1所示。從圖中看出2017級(jí)時(shí)長(zhǎng)比其它年級(jí)學(xué)生長(zhǎng)，因2017級(jí)受疫情影響，不能正常返校上課，所以只能采用QQ直播+“清華在線平臺(tái)”進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)還使用“課程伴侶”軟件對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以在線學(xué)習(xí)時(shí)間比較長(zhǎng)；最短的是2015級(jí)，因?yàn)?015級(jí)上課期間平臺(tái)處于間斷式維護(hù)，部分時(shí)段無(wú)法進(jìn)入平臺(tái)學(xué)習(xí)。對(duì)在線學(xué)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)短分段統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2所示。從圖中看出，小于500min以下的占56.07%，而500~1000min占比為28.9%，1000min以上的占比為15.02%，以每次課線上學(xué)習(xí)20min為基準(zhǔn)(10min隨堂小測(cè)試和10min課前預(yù)習(xí)和資源閱讀)，則總時(shí)間就為480min計(jì)算，表明至少有43.93%的學(xué)生處于基礎(chǔ)之上，能夠達(dá)到強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)的目的。另外，從人數(shù)上面看，時(shí)間在1000min以上人數(shù)最多的是2017級(jí)，因?yàn)樵摷?jí)學(xué)上是全線上教學(xué)，在線學(xué)習(xí)時(shí)間就會(huì)長(zhǎng)一些。

3.1.2進(jìn)入課程次數(shù)考核對(duì)混合式課程學(xué)生進(jìn)入課程的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)圖3所示。從圖看出，進(jìn)入課程的平均次數(shù)、最高和最低次數(shù)隨著線上教學(xué)增加而提升，2014~2017級(jí)進(jìn)入課程的平均次數(shù)依次為67次、98次、85次和114次，總的課程次數(shù)為24次，每次課簽到1次，開(kāi)展隨堂小測(cè)1次，兩個(gè)之和為48次，4個(gè)年級(jí)進(jìn)入課程的次數(shù)平均值均超過(guò)該值，均達(dá)到強(qiáng)制學(xué)習(xí)的目的，而超出的部分為自主進(jìn)入課程，說(shuō)明增加線上教學(xué)不但能夠滿足強(qiáng)制學(xué)習(xí)的要求，還能夠提升自主學(xué)習(xí)能力。但低于平均次數(shù)的人數(shù)依然占一半以上，說(shuō)明自主學(xué)習(xí)還有一定的提升空間，在今后教學(xué)過(guò)程中需要采取相應(yīng)方法來(lái)提升自學(xué)能力。

3.1.3自主學(xué)習(xí)過(guò)程考核對(duì)課程討論區(qū)回文次數(shù)、閱讀課程通知次數(shù)、上交課程作業(yè)次數(shù)和提交在線測(cè)試數(shù)量4個(gè)自主學(xué)習(xí)指標(biāo)求和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)圖4所示。從圖中看出，2016和2017級(jí)學(xué)生自主學(xué)習(xí)次數(shù)較高；全體統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示低于平均次數(shù)的人次均超過(guò)50%，說(shuō)明學(xué)生的自主學(xué)習(xí)動(dòng)力不足；最高和最低次數(shù)的最大值均出現(xiàn)在2017級(jí)；4個(gè)年級(jí)自主學(xué)習(xí)的平均次數(shù)分別為22、53、78和114次，說(shuō)明適當(dāng)增加線上教學(xué)活動(dòng)會(huì)有提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。3.1.4強(qiáng)制學(xué)習(xí)過(guò)程考核對(duì)課程討論區(qū)回文次數(shù)、閱讀課程通知次數(shù)、上交課程作業(yè)次數(shù)和提交在線測(cè)試數(shù)量4個(gè)強(qiáng)制學(xué)習(xí)指標(biāo)進(jìn)行求和統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)圖5所示。從圖看出，強(qiáng)制學(xué)習(xí)次數(shù)較高的是2015和2017級(jí)，主要是因?yàn)閺?qiáng)制引入課前問(wèn)卷調(diào)查和課件內(nèi)容自學(xué)的原因。強(qiáng)制學(xué)習(xí)過(guò)程中，高于平均值的人數(shù)分別占總?cè)藬?shù)的60.6%、61.2%、59.1%和61.4%，均接近60%，說(shuō)明強(qiáng)制學(xué)習(xí)的效果較好；強(qiáng)制學(xué)習(xí)最高和最低次數(shù)的最大值出現(xiàn)在2017級(jí)，說(shuō)明適當(dāng)增加線上教學(xué)也可以提升強(qiáng)制學(xué)習(xí)效果。

3.2教學(xué)效果分析

采用平時(shí)作業(yè)成績(jī)、在線小測(cè)試成績(jī)和期末考試成績(jī)3個(gè)因素評(píng)價(jià)最終學(xué)習(xí)效果，具體結(jié)果見(jiàn)表1~3。表中的A~E五個(gè)等級(jí)分別表示優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格，其中A-優(yōu)秀占比(90~100分)，B-良好占比(80~89分)，C-中等占比(70~79分)，D-及格占比(60~69分)，E-不及格占比(小于60分)。從表1看出，平時(shí)作業(yè)優(yōu)秀占比較高的是2015級(jí)和2017級(jí)，均超過(guò)30%；良好成績(jī)占比最高的是2017級(jí)，占比超過(guò)60%；中等占比較少的是2014級(jí)和2017級(jí)，均低于10%；2017級(jí)屬于全線上教學(xué)，平時(shí)作業(yè)也是線上提交，良好以上的比率比2015和2016級(jí)分別提高11.9%和15.4%，線上教學(xué)增加可以使學(xué)生平時(shí)作業(yè)成績(jī)的優(yōu)秀和良好比率提升。從表2看出，隨堂小測(cè)成績(jī)，2017級(jí)全線上教學(xué)隨堂小測(cè)成績(jī)優(yōu)秀的比率比2014、2015和2016級(jí)分別39.1%、40.1%和38.0%，不及格的比率分別降低2.6%、2.0%和19.0%，因?yàn)椴捎萌€上教學(xué)，教學(xué)過(guò)程中可以加強(qiáng)線上學(xué)習(xí)的監(jiān)管，進(jìn)行隨堂小測(cè)試的時(shí)候可以等待全部學(xué)生提交測(cè)試之后再結(jié)束測(cè)試，且在隨堂小測(cè)后面增加一個(gè)糾錯(cuò)環(huán)節(jié)，糾錯(cuò)成果還可以加分，容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的參與感。而2014~2016級(jí)是在課堂最后10min完成，監(jiān)管效率相對(duì)較好，有部分學(xué)生沒(méi)有認(rèn)真參與而導(dǎo)致成績(jī)偏低。從表3可以看出，2017級(jí)學(xué)生期末成績(jī)中優(yōu)秀比率比2014~2016級(jí)提升了2.2%，良好的比率分別提升了11.8%、12.9%和3.1%；中等的比率比2014級(jí)和2016級(jí)低35.7%和3.4%；及格比率比2015級(jí)和2016級(jí)低15.4%和3.9%；不及格的比率比2014和2015級(jí)分別降低3.5%和1.7%，比2016級(jí)高2.0%，同樣說(shuō)明增加線上教學(xué)可以有效提升學(xué)生期末成績(jī)良好和，從而達(dá)到提升學(xué)習(xí)效率的目的。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“太陽(yáng)能熱利用技術(shù)工程”混合式課程學(xué)習(xí)過(guò)程和最終學(xué)習(xí)效果的統(tǒng)計(jì)分析顯示，使用線上學(xué)習(xí)可以有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另外，學(xué)生的在線測(cè)試成績(jī)、作業(yè)成績(jī)和期末考試成績(jī)也能夠得到明顯的提升。建議在以后的混合式教學(xué)過(guò)程中可以從以下幾個(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行改進(jìn)：(1)教學(xué)前：改變學(xué)生課前預(yù)習(xí)方式，盡量采用線上預(yù)習(xí)，可以對(duì)線下針對(duì)性教學(xué)提供依據(jù)；(2)教學(xué)中：豐富教學(xué)手段，增加線上學(xué)習(xí)趣味性，提升學(xué)生自學(xué)的積極性；可以適當(dāng)插入與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的科技前沿視頻，以便于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還可以讓學(xué)生感受到“學(xué)有所得，學(xué)有所用”的具體含義；(3)教學(xué)后：不能讓學(xué)生自主完成在線小測(cè)試和問(wèn)卷調(diào)查，應(yīng)該采用強(qiáng)制手段提升學(xué)習(xí)效率；(4)在混合式教學(xué)過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該明確相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系，比如將在線小測(cè)成績(jī)、閱讀課程資源情況和在線學(xué)習(xí)時(shí)間作為平時(shí)成績(jī)的一個(gè)部分，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生線上學(xué)習(xí)的積極性；(5)利用線上教學(xué)的試題庫(kù)和模擬考試的方式來(lái)提升學(xué)生期末考試的試卷成績(jī)。

作者：徐眾 侯靜 吳恩輝 單位：攀枝花學(xué)院