工科類專業課程在線教學思考

周 拯

(西華大學 食品與生物工程學院 四川 成都 610039)

1.引言

為共同應對新型冠狀病毒肺炎疫情，全國各地多所高校響應國家要求，做出了推遲開學，鼓勵學生居家在線學習的決定。隨著“停課不停學“的倡導，我校許多教師同仁開始積極探索有效的線上教學方式，結合已有的線上課程資源和信息化教學技術，通過在線教學開展授課。近幾年，我國絕大多數高校均已嘗試包括在線教學在內的諸多方式的信息化教學手段，但并未能充分利用網絡資源，真正做到全面的線上教學。誠然，在常規情況下，線下教學能夠有效提升教師與學生的互動及交流，因而理論上在很長一段時間內都應是不可或缺的教學環節。然而，在某些特殊情況下迫于現狀無法實現面對面的線下教學時，線上的教學則變得尤為重要。此次新型冠狀病毒肺炎疫情的爆發帶來了特殊的挑戰，促使各位教職工在猝不及防的情況下不得已必須實施在線教學。盡管某些老師備有部分慕課資源以及信息化教學經驗，然而是否能整合現有資源實現從線下或線下線上結合到全面線上教學的轉變是目前最嚴峻的考驗，如何解決與優化在線教學的諸多問題已迫在眉睫！大學學科眾多各有不同，現就工科類專業課程的線上教學提供一些簡單的思路供參考討論。

2.工科類課程的信息化教學與在線教學

隨著互聯網+時代的到來及信息技術的不斷發展，傳統教學正不停受到來自信息化教學及在線教學的沖擊與挑戰。傳統教學模式以教師主動講授和學生被動接受為主要特征。教師通過語言的表述配合相應行為將知識系統地講授，益于師生之間的面對面交流，及時根據學生的理解狀態和反饋來調整授課的內容與進度。傳統教學存在一定的局限性已毋庸置疑[1]。對于工科類學科來說，傳統課堂教學的問題尤為突出。工科類專業課程抽象概念、專業術語眾多，需要極強的抽象思維能力，否則會變的空洞乏味而難以理解[2]。無論是紙質課本或是黑板作為二維平面對于三維空間的物理化學理念的展示本質上是相對薄弱的，因而線下課堂往往教學效果一般。學生的主體地位被忽視，學習的積極性、主動性和創造性不斷被抑制。不同學生對知識的接受度的個體差異性也未能得到較好的解決。因此，亟需根據新時代特點優化工科類課程的教學方式。

近年來，信息化教學利用聲音、圖像、視頻動畫等多媒體資源極大調動了新一代學生的學習熱情。時至今天，信息化教學技術已經結合最新的數字模擬技術向著虛擬仿真(VR)、增強現實(AR)乃至混合現實(MR)的光明未來昂首前行。常規多媒體資源已然變成工科類專業課程傳統課堂不可或缺的一部分，而虛擬現實實驗室已經成為各大高校的標配。信息化教學的另一個維度則是利用網絡教學軟件或應用實現線上和線下的教學同步進行，這種教學方式的優勢之一是能夠將學生從手機等網絡終端中搶奪過來，反客為主地利用學生人手必備的網絡設備作為一種新的信息化資源，以實現教學環節中更高覆蓋面的充分互動，增強教學的趣味性，同時更加方便的對教學效果進行自動的記錄與分析。此外，結合線上學習和課堂討論的翻轉課堂更是極大調動學生的學習主動性，可以說是信息化手段的最優嘗試[3]。

信息化教學強調數字化信息化技術在教學環節的充分融入以提高教學質量。雖然廣義的信息化教學能夠涵蓋網絡在線教學方式，然而目前信息化教學大多數狀態依然是在面對面的線下課堂中結合信息化的手段開展教學活動并對教學效果進行評價與優化。線上教學，顧名思義是依托互聯網網路平臺開展的一種線上的遠程的采用流媒體技術進行的在線教學方式，從教學活動開展到教學效果評價的各個環節均在線完成。線上教學首先應該是基于網絡的教學方式，由于徹底舍棄了傳統教學乃至常規信息化教學必不可少的極便于溝通的課堂環境，因而必須轉而選擇其它的方式實現教師與學生的無障礙交流，這是在線教學首先應該解決的問題[4]。毫無疑問，強化線上教學的效果也離不開信息化教學技術，能夠用于傳統課堂的信息化教學手段乃至翻轉課堂的教學模式都可以基于相關的網絡應用以另一種全新的方式實現，而這種最優化的實現方式則是最為關鍵之所在。

3.工科類專業課程的在線教學方式及優化

3.1 工科類專業課程線上教學方式的選擇。在線教學作為互聯網發展過程中的產物之一，本身也是信息化教學不可或缺的方式。目前主要的線上教學方式按照流媒體傳播的方式可分為錄播及直播兩種。前者以教師為主體利用多媒體資源進行講解并利用不同軟件或應用平臺進行網課的錄制與上傳，學生能夠以不同的教學單位對相關資源尤其是教師錄制的內容進行在線的學習，在此基礎上進行在線的交流互動。而直播的方式則可以理解為教師將講臺搬到云上，結合包括課程PPT、多媒體資源乃至虛擬仿真等資源對相關知識進行實時的在線的講解，而課堂中的各種形式的互動交流也可以同時開展。目前包括雨課堂、超星學習通、智慧樹等在內的大多數在線教學平臺均同時具備錄播及在線直播的功能，然而無論哪種平臺對于直播方式的支持都相當有限。在線直播的效果一般，主要原因一方面在于網絡流量及網速限制，另一方面在于這些教學平臺自身服務器資源的限制。因此，利用上述專業教學平臺事實上難以真正實現在線直播的教學方式。然而，這些專業平臺的優勢是(1)整合有多種基礎理論課程的慕課資源包，能夠快速建立在線教學課程資源；(2)具有個性化設計的在線簽到、互動及課程管理動作，有利于在線教學環節的掌控；(3)具備完善的教學過程及結果記錄與評價體系，方便教師及學生對課程的學習效果進行及時的分析與評估改進。此外，諸如云會議、騰訊課堂以及釘釘課堂等在線軟件或應用則基于其自身強大的服務器資源，對于在線直播教學的支持更好，然而對于教學過程的管理及評價則相對欠缺。因此必須配合專業教學軟件進行課程評估和改進。

工科類專業課程中較多抽象的概念、專業術語、設備及工藝流程等往往是線下教學的痛點，造成工科類專業課程教學的枯燥與乏味，學生覺得知識點晦澀難懂毫無趣味可言[2]。結合工科類專業課程的教學特點，線上教學實際上提供了一種更新工科課程教學模式的可能。雖然線上教學直播的方式看起來更加容易接受且能夠進行近似線下的實時互動，然而筆者認為工科類課程反而更適宜采用微課式錄播加上在線答疑交流的模式。首先，工科類專業課程通常需要結合大量的視頻動畫乃至虛擬平臺等資源以更直觀的展示相關概念、原理、設備及工藝流程。這些資源可以上傳至網絡平臺直接供學生進行觀看學習，但同時要配合教師錄制的長度控制在15分鐘左右的微課將這些資源及概念有效整合。學生在線上可以結合多媒體信息化資源對本來枯燥的知識點進行分門別類的學習。之后教師再進行適當的在線答疑與討論。在這種模式下，教師線上備課需要完善課程錄播及相關教學資源的上傳，這些資源并非毫無區分的上傳至云端，而是需要進行有邏輯關系的排列分類建立目錄以方便學生的學習。此外錄播微課還必須能夠將這些資源有效的串聯起來，最終形成一個完整的教學單元。其次，教師還必須利用平臺提供的相關功能掌控學生在線自主學習的進程，了解學生對相關概念的掌握和理解情況。由于不可能進行實時的互動，因此必須設計相關的選擇、判斷及簡答等內容以評估教學效果。在此基礎上還要及時的利用語音視訊交流等在線互動方式對關鍵疑難點問題進行補充和強化。最后，教師還需要在專業平臺對整個線上教學過程進行記錄及分析，利用平臺大數據的分析更加直觀的掌控每一位同學的學習動態。

3.2 工科類專業課程線上教學的優化。針對工科類專業課程古板、晦澀、枯燥而無生趣的關鍵問題，為了調動學生的學習興趣，應綜合教育心理學、網絡視覺藝術美學、教育技術以及網絡教學平臺等諸多方面，增加吸引學生注意力的元素與氛圍，將上述弱勢轉化為優勢。事實上，工科類專業課程是最能夠有效利用信息化教學資源的科目，從多媒體視頻動畫到虛擬仿真都可以整合入在線平臺極大調動學生學習熱情。然而，在線教學嚴重依賴于相關的互聯網軟件及應用平臺，而這些平臺往往沒有由高校進行規劃設計及部署。諸多在線教學平臺本質上還是以盈利為目的，因此在前期以搶奪流量資源為首要目標各自為政，系統操作不便，內部控件也不夠完善，使不少教師與學生望而卻步。從目前開放的免費課程資源來看，課程內容不夠全面，缺乏系統性和規劃性，需要教師根據本校學生實際情況重新進行整合。從學生和教師能有效開展在線教學的視角出發，需要更多有擔當的企業提供更多類型豐富、應用方便靈活的免費在線教學工具，需要國家、政府和教育機構提供更多豐富優質的教學資源。對于目前各個平臺各自獨立建設課程資源，以至于有些課程資源重復，而有些課程資源缺乏的局面，應由教育部統籌規劃，有計劃地、系統地共建網絡在線課程資源，并不斷補充知識題庫、課外拓展等內容，為學生提供豐富的課外學習資源，同時完善在線自動化監督評價系統，及時了解學生對知識的掌握情況。對于即將開展線上教學的教師，也應盡快學習并熟練運用相關技術工具，完成授課計劃、教案等一系列教學準備工作。

在線學習可以實現知識的模塊化與定制化，模塊化的結構在最大程度上保證靈活性，從而讓定制變得更加容易[1]。然而過多的選擇同時會造成邏輯的散亂。因此，教師在網絡環境下進行教學需要梳理出每堂課中的重難點知識點，結合教學軟件(如雨課堂中的資料分享、頭腦風暴、案例分析、意見發表等)、3D動畫視頻、拓展鏈接等技術，使其有邏輯的條分縷析的呈現出來，易于被同學理解與掌握，也便于未及時掌握的同學課后再次重新觀看學習。在課堂中鼓勵學生積極參與課堂討論，并通過線上文字性發言渠道表達自己的意見。尤其是需要以當代大學生喜聞樂見的投票、彈幕、投稿等形式代替傳統課堂上的口頭討論，體現在線教學信息同步傳遞給每個人的優勢，將每一位學生徹底融入課程的學習中。對于學生而言，在線教學需要學生的高度配合，對于教學中學生不太理解的知識點可能被學生輕易規避，自覺性較差的學生很可能收獲無多。因此在教學過程中，還必須借助信息化教學軟件，及時通過習題等方式獲取教學效果的反饋[5]。通過課后任務，督促學生進行個人分享和課外互動，來增加同學間的親切感和集體榮譽感。此外，還需要完善線上教學平臺的功能，全面記錄學生的學習過程，包括課前預習、課堂參與度、測試正確率、課后知識運用與拓展等各個方面的詳細記錄。進而通過平臺數據統計功能，深度挖掘分析學情，以此作為成績考核的主要依據。

最后，秉持“以本為本、四個回歸”的育人理念，以學生為主體的教學思維方式，尤其需要回到學生當中去認識問題發現不足。盡管同樣作為服務性行業，在線教學不是網絡平臺主播直播，一般不能直接獲取學生對教學效果的評價，學生通常也不會因為體驗不佳而不再參與教學活動。因而每隔一段時間教師需要主動設計相關的調查問卷以從學生的視角評價課程的教學效果，了解學生切身的學習體驗，甚至從學生的反饋中獲得改進教學的靈感。

4.小結

總之，在線教學雖然只是在新型冠狀病毒肺炎疫情考驗下高校教師采取的臨時教學策略，然而在線教學模式中可能確實存在很多有益于改善工科類專業課程教學效果的方法方式。在今后的教學工作中，我們仍然可以從這段不長不短的在線教學經驗中體會到各種信息化教學手段的綜合應用，并將其中較好的模式融合回到線下教學的課堂中去，最終真正為改進工科類專業課程的教學效果提供思路。