混合多维模式授课，确保线上教学效果
---介绍工程学院田素博教授《农业机器人及应用》研究生课教学模式
督导员 王学英
按照研究生院“关于开展研究生线上教学督导工作的通知”的精神，我听取了工程学院田素博教授《农业机器人及应用》课程的线上教学。本学期田老师开设的这门课程是专业学位研究生的一门选修课，计32学时，授课周次为6—13周，每周三的9-12节上课，选课人数为28名学生。课程采用“异步SPOC慕课视频+腾讯课堂直播+慕课堂智慧管理+QQ群交流互动”的混合多维信息化教学模式。本人3节次听了该门课程，亲身感受了课程直播及慕课平台的授课过程，深感这种混合多维模式组织教学的方法很有特点，取得了良好的教学效果，有交流及参考价值，现将田素博教授《农业机器人及应用》线上教学的做法、感受与体会分享给大家，供参考。
一、变被动为主动，抓住机遇搞课改
面对2020年突发的疫情，一般认为，线下教学转为线上实现是迫不得已的事，但在实践过程中田老师却认为，疫情带来了困难，但对于《农业机器人及应用》这门课程来说，是发挥线上教学优势进行课程改革的最佳机遇。在以前的多轮线下教学中，一直困扰着主讲教师的问题是：研究生课《农业机器人及应用》应该是学生在修完本科生《机电一体化技术》等相关课程的基础上，再应用相关知识进行农业机器人及相关智能装备的设计与开发。但是，每届学生通常只有一半人学习过《机电一体化技术》等相关知识，因此，为了使学生更好地掌握本门课程，还需讲解机电基础知识，但是若讲得太细，则完不成教学大纲的教学内容，若太笼统，学生又难以理解应用。
这是一个存在已久又难以解决的问题，2020年突发的疫情迫使我们必须线上教学，客观上也为解决这个难题提供了机遇。田老师带领课程组不失时机地抓住机遇对该课的教学进行了改革。首先，经过课程组教师筛选最终选择“中国大学MOOC网”中的优质教学资源，在中国大学MOOC同步了教学内容和本课程教学大纲非常吻合的一门课程《机电一体化系统设计》（西安建筑科技大学）；其次，把课程组给本科生讲授《机电一体化技术》直播的视频作为预习的资料上传到中国大学MOOC平台，没有学习过的同学可在课下先行自学，已经学过的同学可以复习；第三，提前布置本门课程的线上学习内容，之后又适时开设了直播课，把要掌握的重点内容和同学们有疑惑的难点问题再讲解一遍。
学生灵活利用线下时间观看MOOC优秀课程西安建筑科技大学《机电一化系统设计》、本科SPOC《机电一体化技术》录播视频进行自主学习，教师课前在课程QQ群中布置要讨论和思考的问题，上课时间利用腾讯直播与学生进行线上互动，对课程内容答疑，并进一步从实际应用出发，加深学生对课程的理解。
这种教学设计能充分发挥学生学习的灵活主动性，较好地解决了在讲《农业机器人及应用》课之前还需讲解机电基础知识的问题。不仅让同学们打好了学习本门课程的基础，同时高质量地完成了本门课程的教学任务，保证在线教学与线下课堂教学质量同质等效。而且对于研究生来说，更重要的是极大地锻炼了他们的自主学习能力。
二、案例教学为主，解决问题为导向，开展互动式教学
1．案例教学为主，精心安排授课教师 针对专硕开设的《农业机器人及应用》课程，强调农业机器人及智能农机装备技术的应用，将相关技术应用于同学们的研究课题之中，目的是学以致用。因此，课程组在田素博教授的组织下，和主讲教师郭娜、徐燕和岳湘博士一起研讨如何接地气地讲授相关内容。根据四个人的研究内容和课程的教学要求，最后确定以案例教学为主，并按各位老师的科研方向和特长对讲授内容进行了分工：田老师讲授农业机器人的主要应用领域、典型机械和伺服部件工作原理及应用，以自己的科研主攻内容—-全自动移栽机机械结构和步进电机为案例讲解；岳湘博士毕业于中科院自动化所，让岳老师结合他博士期间的研究内容讲授工业机器人机械臂设计；徐燕博士毕业于啥尔滨工程大学，由她结合自己博士期间研究的内容讲授月球车控制；郭娜博士毕业于中科院沈阳自动化所，由她结合自己博士论文案例讲授喷药机器人设计。这样，根据老师的专长和案例讲授相关的内容，能避免枯燥乏味，让学生看得见，摸得着。
2．解决问题为导向，开展互动式教学 该门课是一门理论性和实践性都很强的课程，疫情期间采用线上教学，教师与学生无法进行面对面地沟通交流，因此，教师难以了解学生的实时学习情况，无法掌握学生的学习效果。为了能够充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习科研兴趣，进而提高学生的学习效果，课程组注重理论知识与实际案例相结合，采取面向问题解决的互动式教学方式组织教学。例如，伺服电机这部分内容具有重要程度高、晦涩难懂等特点，为了使同学们真正地掌握此部分内容，他们采用带着问题学习的方式组织教学。即：课前在MOOC平台上上传自录微课视频，要求学生提前进行课下自学，为了保证每一名同学课下都能认真学习，避免课下自学因学习目标不明确、抓不住重点等而流于形式，他们对该章节的关键知识点进行提炼，归纳总结为20个问题，将此问题列表一并提前发给学生，督促学生带着这20个问题进行课下自学。在自学的基础上，线上授课时，前半部分时间基于这20个问题对学生在自学中遇到的问题进行答疑，对学习效果进行检查，通过这样一种课下带着问题学习与课上基于问题进行答疑、检查的教学方式，可以让学生真正地从理论上掌握伺服电机这部分内容。
但是，鉴于《农业机器人及应用》这门课程的特点，仅仅从理论上掌握是远远不够的，还必须将理论知识应用到实际的案例设计中，因此，课程的后半部分时间，通过引入自主移动机器人这一典型案例，对所讲理论知识进行具象说明，以一种能够“看得见摸得着”的方式让学生对所学理论知识做到真正地心领神会。另外，作为一年级的研究生，激发起科研的兴趣非常重要，因此在课堂上融入世界上先进的机器人图片视频，让学生眼前一亮，开拓眼界，在心中埋下一颗科研的种子。
3．改革传统授课模式，变实验为电脑编程 讲解控制系统的主要内容——可编程控制器的应用时，原来是在实验室讲解，学生通过实验操作来完成，因只有两次课8学时，学生一般学得不透彻。今年实行网上授课，田老师就选择了中国大学MOOC网上的《电气控制与PLC技术》课程，这门课程配备了仿真软件安装使用及程序调试，让学生课下学习，而后根据自己研究内容的实际控制过程编制一控制程序进行仿真模拟。然后开设直播课在线解决学生在仿真及编程过程中的问题。课程学习的结果是每个人都可在自己的电脑上开发一段PLC程序，真正掌握了控制系统设计的技能。
三、混合多维信息化手段管理教学
由于每个人学习情况不同，仅靠采用线上教学，必然会导致教师与学生缺乏面对面的沟通、学情不好掌控的局面。如何能够有效的调动学生的学习积极性，做好学生学习管理，增加互动交流？田老师线上、线下教学采用慕课堂智慧管理及学生熟悉常用的QQ群沟通交流平台作为辅助进行教学管理。
1.慕课堂智慧教学管理 慕课堂是中国大学MOOC在慕课平台的基础上，研发的线上线下混合式智慧教学工具，嵌套在微信小程序里，使用方便，易于掌握。本课程通过慕课堂实现了线上讨论互动、学情数据统计分析，线下签到、点名、课堂表现等功能，保证了网课学习学情状况的有效掌控。
2.QQ群沟通、交流与互动 慕课堂的智慧教学管理使学生学习情况、平时成绩一目了然，但该平台教师端很容易看到相关信息，学生端却无法看到和了解自身及总体情况。尤其是在互动交流方面上慕课堂不如微信点对点、面对面更方便、更容易和直接。因此，课程组又搭建起QQ学习群，经常发布学习等信息，便于学生随时随地掌握，同时针对学习过程中所遇到的课程专业性、理论性等问题能随时随地解惑答疑。通过QQ群辅助慕课堂实现信息公布、学情评估、进度控制、解惑答疑等作用。
四、教学效果与体会
为了解在新冠疫情的特殊情况下，首次采用混合多维信息化教学模式的教学效果如何？在课程结束后，开展了网上教学效果问卷调查，问卷设置了非常满意、基本满意、不满意三档次，只能匿名、单选回答，结果在28名学生选课的情况下，28名学生全部在“非常满意”栏内投了票，非常满意度达100%，表明这种教学模式是成功的。
1.培养学生的自学能力主讲教师布置学习线上网络资源的内容并提出要求，学生课下自主学习，学习视频可以回看、重复看，加深了学习记忆，真正掌握了知识点。然后通过直播课检验学生的学习效果，极大地提升了研究生自主学习的能力，为研究生课题的研究打下了良好的基础。
线上教学避免了线下教学时间固定、死板、机械、生硬等被动学习的弊端，使线上教学优势最大化地得以发挥，是研究生教学理想的方式。
2.教学管理智能高效 慕课堂平台大数据学情统计分析，让学习情况一目了然，有据可循、有据可查；学生签到记录方便；通过QQ群发布学情公告、进度提醒、纠正错误、疑难答疑，实现沟通交流及时有效，多种线上教学手段并用，使教学管理过程先进、智慧和高效，节省了课上点名、记录及统计的时间。
3.考核形式多元化 线上教学最大特色就是其灵活性及智能性。针对慕课学习特色，改变以往较为单纯刻板的考核形式，注重线上学习过程考核，平时成绩的积累，线上测验、作业、讨论可以方便计入平时成绩考核部分，保证了学习过程的效率及效果。
4.解惑答疑随时化 线上教学可随时随地进行，学生也能随时随地提出疑问，作为任课教师就需要随时随地及时答疑解惑。问题导向驱使教师成为多面手，随时随地解答进度不清、记录不显等电脑问题；随时解惑思维不畅、理论不明等专业问题，真正做到了解惑答疑随时化。
