伍秀玭 朱耿 司博宇 王选 严加勇
自2020 年，“停课不停学”的教育方针掀起了线上教学的热潮[1-3]。线上教学具有学习资源丰富，学习时间和地点灵活，教学过程可追溯性等优势，但其劣势在于失去了实际场景的学习氛围，不便监管，自律性较差的学生较难集中注意力，产生松懈的心理，造成较大的两极分化现象[4-5]。结合传统面授教学和数字化时代的线上教学优势，教育者提出混合式教学模式[6-7]。混合式教学通常包括三个环节：课前预习、课堂教学和课后拓展，其中课前预习和课后拓展在线上完成[8-9]。因此，该教学模式要求学生在课堂之外完成大量的学习任务。然而，对应用型本科院校的学生来说，若课余学习负担太重，学生是难以完成的。为适应上海健康医学院学情，文章提出基于对分课堂（presentation assimilation discussion，PAD）[10-12]和产出导向法（production oriented approach，POA）[13-15]的线上线下混合式教学改革，拟以PAD 教学结构为基础，融入POA 的“学用一体”理念和综合师生评价机制，凝练出一种适用于本校生物医学工程专业学生的混合式教学模式。文章将以2022 年2—8 月教授的《生物医学超声技术》课程为例，详细阐述该混合式教学设计，并从过程性评价、教学目标达成度和综合成绩方面评价其教学效果。
1 教学方法
PAD 教学是以激发学生兴趣为目的的教学模式，从课堂时间上可分为三个部分：讲授，内化吸收和讨论，具体地构建了一种五个环节的教学模式：讲授、独立学习、独立做作业、小组讨论和全班交流。讲授环节以精讲留白的方式为主，围绕为何学、学什么和如何学展开，让学生们宏观上对知识框架和逻辑关系有清晰的认识。独立学习和独立做作业环节基于“亮考帮”理念，鼓励学生们带着学会了什么，收获了什么和疑问是什么去学习，而小组讨论和全班交流环节以4 名每组进行分组，首先开展15～25 min 的组内生生交流，然后请代表性的学生分享，做组间交流，教师在该环节需适时引导和总结发言。
POA 教学的提出初衷是为解决大学英语教学中“学用分离”的问题，该教学理论由教学理念，教学假设和教学流程三部分组成，教学理念和教学假设指导教学流程，教学流程涉及驱动，促成和评价三个环节。该教学方法采用“教师主导，学生主体”的双主原则，在驱动环节以实际任务为目的，请学生们尝试独立完成输出任务，此过程使得学生们清晰地认识自身的欠缺。促成环节需要教师针对学生们在输出过程中遇到的困难，精准地指导，为其搭建脚手架，在学生有一定的基础和学习能力后，脚手架可慢慢撤离。因此，该环节既是对输入的加工，也是保障顺利输出的基石。此外，POA 教学强调评价环节对输出的反馈作用，提出了师生合作评价体系，平衡教师评价、学生自评、学生互评和机器评价的优劣。
以应用型本科院校学生的学情出发，结合上述两种教学方法，本文提出基于“PAD+POA”的混合式教学模式，其实施流程如图1 所示，分为线下课堂、课后活动和线上课堂，三个阶段相辅相成。线下课堂是以教师主导的理论知识讲授，目的在于梳理知识体系，理清逻辑思路。此外，需要根据相应的综合性输出任务，将其拆分为多个子任务，请学生们分组完成。在学生们具备一定的理论基础和逻辑思路后，将在课后尝试独立学习完成输出子任务，并通过交流学习的方式形成小组成果。最后在线上按照子任务的逻辑关系，请各小组演示讲解相应内容，同时进行师生合作评价。评价与输出密不可分，指导着输出的再打磨。
图1 “PAD+POA”混合式教学实施流程
2 教学设计——以《生物医学超声技术》为例
基于“PAD+POA”混合式教学的输出驱动教学理念，《生物医学超声技术》课程围绕综合性任务输出“B 超检查甲状腺实践”展开，如图2 所示。内容架构上首先通过甲状腺的B 超检查引申出五个方面的问题，医学超声的发展，超声成像原理，超声波的发射和接收，超声波在体内的传播和回波，超声波的分布场，而这五个方面的思考可映射到相应的学习章节，且具有逻辑顺序，理论课程从医学超声发展出发，到超声换能器结束，最后通过编写程序和实操的实践学习，完成甲状腺检查的实际输出任务，形成教学闭环。以超声换能器部分内容为例，详细阐述一次混合式教学过程。
图2 教学内容的闭环教学设计
2.1 线下课堂
该环节通过教师讲授，让学生们对课程内容结构有明确的宏观认识，为学生们的输出任务做理论知识储备。图3 为超声换能器章节的内容结构和知识点分布关系，包括换能器的分类、聚焦方式和声场重建。讲授过程对较简单的知识点留白，给予学生们自我探索的空间，反之，精讲较难的知识点，但并不是事无巨细的教授，应着重学习方法和思考模式。比如球形换能器声场重建部分，需要引导学生思考声场重建模型的构建思路，从球形换能器微元面积在空间上任意位置产生的声场，通过积分得到整个球面换能器的作用，再对模型离散化。进一步地，理清算法实现步骤，可分三个部分来实现：参量的定义、微元的计算和声场的计算与显示。
图3 超声换能器章节的内容安排
此外，该环节需设置难度适中的输出任务，以便开展课后活动环节。若任务太难，反而会打击学生们的学习积极性，当然也不能设置得过于简单，否则也失去了讨论交流的意义。以球形换能器的声场重建为综合性的输出驱动，将其拆分为5 个子任务，球形换能器声场重建的过程，声场重建的微元划分算法，声场重建的实现算法设计，声场重建的微元计算实现，超声场的实现。然后将学生按照5～6 名分组，保证每个任务都有组别完成的同时，允许组别间有任务重复。
2.2 课后活动
该环节学生可通过教参和线上资料独立学习，也可以与组内同学探讨，助力任务输出。要求各组形成5 min 以内的演讲视频，并上传至线上教学平台，同时发布所遇到的困难和疑惑。教师需要查阅各组的完成情况，并分析总结学生们的学习情况，为线上课堂环节做准备。本次课程的线上教学平台以超星学习通为主，微信和腾讯会议为辅。
2.3 线上课堂
该环节进行小组展示和师生合作评价，在评价反馈后，各位学生需课后完成球型换能器声场重建的综合任务，以完成一个周期的混合式教学流程。首先根据子任务之间的逻辑关系，请相应组别通过腾讯会议的共享桌面功能，来演讲相关内容，而其他组别需在演讲结束后提问互动。为激发学生们的互动热情，可设置激励机制，如展示组同学回答问题无误，则加分，反之提问组加分。在全班的交流学习中，开展生生互评和师生评价，课程结束时，再进行学生自评，结合三个方面以形成本次课程的师生综合评价。为了更加准确的评价，教师应首先提供评价参考点，如幻灯片（power point，PPT）的制作质量，演讲的清晰度，语言表达能力，知识点理解程度，资料检索和筛查能力等。
3 教学效果评价
下面将从过程性评价、教学目标达成情况和综合成绩对比三个角度来评价基于“PAD+POA”的混合式教学方法的教学效果。
3.1 过程性评价
由于线上教学有良好的过程记录特点，因此在教学效果评价中，容易获取学生的学习情况，包括课堂考勤、课堂活动参与度、讨论话题参与度，任务点完成率和资料阅读情况等。参与基于“PAD+POA”混合式教学的54 名学生，签到率达100%（54/54），任务点完成率98%（53/54），作业完成率96%（52/54），讨论区话题的参与度达到80%（43/54）。这些数据表明“PAD+POA”混合式教学可以有效激发学生们的学习积极性。
3.2 教学目标达成情况
为定量评价基于“PAD+POA”混合式教学的教学目标完成情况，可将综合成绩的各模块内容与教学目标相关联，如图4 所示，教学目标设置为五项：知识，协作，创新，技能，价值，分别由四个项目作业完成情况、课堂活动参与情况、实践项目完成情况、过程学习情况进行加权来评估，计算结果表明在知识，协作和价值方面的教学目标达成度比创新和技能高。
图4 各项目与教学目标的定量关系
4 实践效果
4.1 教学目标达成情况
为了更加直观地对比传统教学方式和混合式教学方式在各项教学目标的提升情况，本文采用χ2检验的方法定量分析其教学效果：接受混合教学的学生认为在知识、技能、创新、协作4 个方面有提升效果的人有43、35、49、28、41 名，接受传统教学的学生认为在知识、技能、创新、协作4 个方面有提升效果的人有36、24、50、8、29 名，差异有统计学意义（χ2=5.660，7.438，19.987，9.689；P=0.014，0.005，＜0.001，＜0.001）。而在价值方面，两种教学方式所达到的效果相似，差异无统计学意义（χ2=1.841，P=0.157）。
4.2 综合成绩对比
为了更加直观地说明基于“PAD+POA”混合式教学的有效性，2021—2022 上半学年的61 名学生采用传统教学，下半学年的54 名学生采用基于“PAD+POA”的混合式教学方法，收集两学年的综合成绩数据进行比较，混合式教学方法及格率98.15%（53/54）高于传统教学方法及格率57.40%（35/61），差异有统计学意义（P＜0.001），混合式教学方法有3（5.56%）名学生在100～90 分，17（31.48%）名学生在80～89 分，20（37.04%）名学生在70～79 分，13（24.07%）名学生在60～69 分，只有1（1.85%）名学生在0～59分，传统教学方法无学生在100～90 分，9（14.80%）名学生在80～89 分，14（23.00%）名学生在70～79 分，12（19.70%）名学生在60～69 分，26（42.60%）名学生在0～59 分。数据表明，混合式教学方法在尖子生的培养和学生整体的学习水平方面均有较显着的效果。
综上所述，为丰富教学资源，活跃教学氛围，且围绕“学用一体”的教学理念，本文提出基于“PAD+POA”的混合式教学模式，开展了“三步走”教学。线下课堂为同学们搭建理论知识体系，课后活动独立完成输出任务的同时，反馈困难与疑惑，为线上课堂的教学提供参考，而线上教学进行学习展示和师生合作评价，以深入理解输出任务后，再次打磨输出作品。过程性评价、教学目标达成度和综合成绩三个方面的评估结果表明，与传统教学模式相比，本文的混合式教学方法可更好地激发同学们的学习主动性，在创新目标、协作目标和技能目标的达成度上更高，且综合成绩呈良好的高斯分布态势。该混合教学方法的成功实施为其它专业课程的教学改革提供了一定的参考。
