工科类专业课程在线教学思考

周 拯

(西华大学 食品与生物工程学院 四川 成都 610039)

1.引言

为共同应对新型冠状病毒肺炎疫情，全国各地多所高校响应国家要求，做出了推迟开学，鼓励学生居家在线学习的决定。随着“停课不停学“的倡导，我校许多教师同仁开始积极探索有效的线上教学方式，结合已有的线上课程资源和信息化教学技术，通过在线教学开展授课。近几年，我国绝大多数高校均已尝试包括在线教学在内的诸多方式的信息化教学手段，但并未能充分利用网络资源，真正做到全面的线上教学。诚然，在常规情况下，线下教学能够有效提升教师与学生的互动及交流，因而理论上在很长一段时间内都应是不可或缺的教学环节。然而，在某些特殊情况下迫于现状无法实现面对面的线下教学时，线上的教学则变得尤为重要。此次新型冠状病毒肺炎疫情的爆发带来了特殊的挑战，促使各位教职工在猝不及防的情况下不得已必须实施在线教学。尽管某些老师备有部分慕课资源以及信息化教学经验，然而是否能整合现有资源实现从线下或线下线上结合到全面线上教学的转变是目前最严峻的考验，如何解决与优化在线教学的诸多问题已迫在眉睫！大学学科众多各有不同，现就工科类专业课程的线上教学提供一些简单的思路供参考讨论。

2.工科类课程的信息化教学与在线教学

随着互联网+时代的到来及信息技术的不断发展，传统教学正不停受到来自信息化教学及在线教学的冲击与挑战。传统教学模式以教师主动讲授和学生被动接受为主要特征。教师通过语言的表述配合相应行为将知识系统地讲授，益于师生之间的面对面交流，及时根据学生的理解状态和反馈来调整授课的内容与进度。传统教学存在一定的局限性已毋庸置疑[1]。对于工科类学科来说，传统课堂教学的问题尤为突出。工科类专业课程抽象概念、专业术语众多，需要极强的抽象思维能力，否则会变的空洞乏味而难以理解[2]。无论是纸质课本或是黑板作为二维平面对于三维空间的物理化学理念的展示本质上是相对薄弱的，因而线下课堂往往教学效果一般。学生的主体地位被忽视，学习的积极性、主动性和创造性不断被抑制。不同学生对知识的接受度的个体差异性也未能得到较好的解决。因此，亟需根据新时代特点优化工科类课程的教学方式。

近年来，信息化教学利用声音、图像、视频动画等多媒体资源极大调动了新一代学生的学习热情。时至今天，信息化教学技术已经结合最新的数字模拟技术向着虚拟仿真(VR)、增强现实(AR)乃至混合现实(MR)的光明未来昂首前行。常规多媒体资源已然变成工科类专业课程传统课堂不可或缺的一部分，而虚拟现实实验室已经成为各大高校的标配。信息化教学的另一个维度则是利用网络教学软件或应用实现线上和线下的教学同步进行，这种教学方式的优势之一是能够将学生从手机等网络终端中抢夺过来，反客为主地利用学生人手必备的网络设备作为一种新的信息化资源，以实现教学环节中更高覆盖面的充分互动，增强教学的趣味性，同时更加方便的对教学效果进行自动的记录与分析。此外，结合线上学习和课堂讨论的翻转课堂更是极大调动学生的学习主动性，可以说是信息化手段的最优尝试[3]。

信息化教学强调数字化信息化技术在教学环节的充分融入以提高教学质量。虽然广义的信息化教学能够涵盖网络在线教学方式，然而目前信息化教学大多数状态依然是在面对面的线下课堂中结合信息化的手段开展教学活动并对教学效果进行评价与优化。线上教学，顾名思义是依托互联网网路平台开展的一种线上的远程的采用流媒体技术进行的在线教学方式，从教学活动开展到教学效果评价的各个环节均在线完成。线上教学首先应该是基于网络的教学方式，由于彻底舍弃了传统教学乃至常规信息化教学必不可少的极便于沟通的课堂环境，因而必须转而选择其它的方式实现教师与学生的无障碍交流，这是在线教学首先应该解决的问题[4]。毫无疑问，强化线上教学的效果也离不开信息化教学技术，能够用于传统课堂的信息化教学手段乃至翻转课堂的教学模式都可以基于相关的网络应用以另一种全新的方式实现，而这种最优化的实现方式则是最为关键之所在。

3.工科类专业课程的在线教学方式及优化

3.1 工科类专业课程线上教学方式的选择。在线教学作为互联网发展过程中的产物之一，本身也是信息化教学不可或缺的方式。目前主要的线上教学方式按照流媒体传播的方式可分为录播及直播两种。前者以教师为主体利用多媒体资源进行讲解并利用不同软件或应用平台进行网课的录制与上传，学生能够以不同的教学单位对相关资源尤其是教师录制的内容进行在线的学习，在此基础上进行在线的交流互动。而直播的方式则可以理解为教师将讲台搬到云上，结合包括课程PPT、多媒体资源乃至虚拟仿真等资源对相关知识进行实时的在线的讲解，而课堂中的各种形式的互动交流也可以同时开展。目前包括雨课堂、超星学习通、智慧树等在内的大多数在线教学平台均同时具备录播及在线直播的功能，然而无论哪种平台对于直播方式的支持都相当有限。在线直播的效果一般，主要原因一方面在于网络流量及网速限制，另一方面在于这些教学平台自身服务器资源的限制。因此，利用上述专业教学平台事实上难以真正实现在线直播的教学方式。然而，这些专业平台的优势是(1)整合有多种基础理论课程的慕课资源包，能够快速建立在线教学课程资源；(2)具有个性化设计的在线签到、互动及课程管理动作，有利于在线教学环节的掌控；(3)具备完善的教学过程及结果记录与评价体系，方便教师及学生对课程的学习效果进行及时的分析与评估改进。此外，诸如云会议、腾讯课堂以及钉钉课堂等在线软件或应用则基于其自身强大的服务器资源，对于在线直播教学的支持更好，然而对于教学过程的管理及评价则相对欠缺。因此必须配合专业教学软件进行课程评估和改进。

工科类专业课程中较多抽象的概念、专业术语、设备及工艺流程等往往是线下教学的痛点，造成工科类专业课程教学的枯燥与乏味，学生觉得知识点晦涩难懂毫无趣味可言[2]。结合工科类专业课程的教学特点，线上教学实际上提供了一种更新工科课程教学模式的可能。虽然线上教学直播的方式看起来更加容易接受且能够进行近似线下的实时互动，然而笔者认为工科类课程反而更适宜采用微课式录播加上在线答疑交流的模式。首先，工科类专业课程通常需要结合大量的视频动画乃至虚拟平台等资源以更直观的展示相关概念、原理、设备及工艺流程。这些资源可以上传至网络平台直接供学生进行观看学习，但同时要配合教师录制的长度控制在15分钟左右的微课将这些资源及概念有效整合。学生在线上可以结合多媒体信息化资源对本来枯燥的知识点进行分门别类的学习。之后教师再进行适当的在线答疑与讨论。在这种模式下，教师线上备课需要完善课程录播及相关教学资源的上传，这些资源并非毫无区分的上传至云端，而是需要进行有逻辑关系的排列分类建立目录以方便学生的学习。此外录播微课还必须能够将这些资源有效的串联起来，最终形成一个完整的教学单元。其次，教师还必须利用平台提供的相关功能掌控学生在线自主学习的进程，了解学生对相关概念的掌握和理解情况。由于不可能进行实时的互动，因此必须设计相关的选择、判断及简答等内容以评估教学效果。在此基础上还要及时的利用语音视讯交流等在线互动方式对关键疑难点问题进行补充和强化。最后，教师还需要在专业平台对整个线上教学过程进行记录及分析，利用平台大数据的分析更加直观的掌控每一位同学的学习动态。

3.2 工科类专业课程线上教学的优化。针对工科类专业课程古板、晦涩、枯燥而无生趣的关键问题，为了调动学生的学习兴趣，应综合教育心理学、网络视觉艺术美学、教育技术以及网络教学平台等诸多方面，增加吸引学生注意力的元素与氛围，将上述弱势转化为优势。事实上，工科类专业课程是最能够有效利用信息化教学资源的科目，从多媒体视频动画到虚拟仿真都可以整合入在线平台极大调动学生学习热情。然而，在线教学严重依赖于相关的互联网软件及应用平台，而这些平台往往没有由高校进行规划设计及部署。诸多在线教学平台本质上还是以盈利为目的，因此在前期以抢夺流量资源为首要目标各自为政，系统操作不便，内部控件也不够完善，使不少教师与学生望而却步。从目前开放的免费课程资源来看，课程内容不够全面，缺乏系统性和规划性，需要教师根据本校学生实际情况重新进行整合。从学生和教师能有效开展在线教学的视角出发，需要更多有担当的企业提供更多类型丰富、应用方便灵活的免费在线教学工具，需要国家、政府和教育机构提供更多丰富优质的教学资源。对于目前各个平台各自独立建设课程资源，以至于有些课程资源重复，而有些课程资源缺乏的局面，应由教育部统筹规划，有计划地、系统地共建网络在线课程资源，并不断补充知识题库、课外拓展等内容，为学生提供丰富的课外学习资源，同时完善在线自动化监督评价系统，及时了解学生对知识的掌握情况。对于即将开展线上教学的教师，也应尽快学习并熟练运用相关技术工具，完成授课计划、教案等一系列教学准备工作。

在线学习可以实现知识的模块化与定制化，模块化的结构在最大程度上保证灵活性，从而让定制变得更加容易[1]。然而过多的选择同时会造成逻辑的散乱。因此，教师在网络环境下进行教学需要梳理出每堂课中的重难点知识点，结合教学软件(如雨课堂中的资料分享、头脑风暴、案例分析、意见发表等)、3D动画视频、拓展链接等技术，使其有逻辑的条分缕析的呈现出来，易于被同学理解与掌握，也便于未及时掌握的同学课后再次重新观看学习。在课堂中鼓励学生积极参与课堂讨论，并通过线上文字性发言渠道表达自己的意见。尤其是需要以当代大学生喜闻乐见的投票、弹幕、投稿等形式代替传统课堂上的口头讨论，体现在线教学信息同步传递给每个人的优势，将每一位学生彻底融入课程的学习中。对于学生而言，在线教学需要学生的高度配合，对于教学中学生不太理解的知识点可能被学生轻易规避，自觉性较差的学生很可能收获无多。因此在教学过程中，还必须借助信息化教学软件，及时通过习题等方式获取教学效果的反馈[5]。通过课后任务，督促学生进行个人分享和课外互动，来增加同学间的亲切感和集体荣誉感。此外，还需要完善线上教学平台的功能，全面记录学生的学习过程，包括课前预习、课堂参与度、测试正确率、课后知识运用与拓展等各个方面的详细记录。进而通过平台数据统计功能，深度挖掘分析学情，以此作为成绩考核的主要依据。

最后，秉持“以本为本、四个回归”的育人理念，以学生为主体的教学思维方式，尤其需要回到学生当中去认识问题发现不足。尽管同样作为服务性行业，在线教学不是网络平台主播直播，一般不能直接获取学生对教学效果的评价，学生通常也不会因为体验不佳而不再参与教学活动。因而每隔一段时间教师需要主动设计相关的调查问卷以从学生的视角评价课程的教学效果，了解学生切身的学习体验，甚至从学生的反馈中获得改进教学的灵感。

4.小结

总之，在线教学虽然只是在新型冠状病毒肺炎疫情考验下高校教师采取的临时教学策略，然而在线教学模式中可能确实存在很多有益于改善工科类专业课程教学效果的方法方式。在今后的教学工作中，我们仍然可以从这段不长不短的在线教学经验中体会到各种信息化教学手段的综合应用，并将其中较好的模式融合回到线下教学的课堂中去，最终真正为改进工科类专业课程的教学效果提供思路。