煤炭工業5.0時代課程互動網絡教學方法探索

牛超 肖飛飛 何青峰 肖樂樂

摘? 要：以煤炭工業5.0發展方向為契機，針對疫情期間計算機地質制圖課程教學中存在的不足，分析了計算機地質制圖課程的教學特點、目前課程教學存在的主要問題，通過重新調整教學方式，采用網絡試驗教學的方法，重新建立計算機地質制圖課程的教學大綱。通過篩選多個網絡教學平臺，對比分析認為QQ群屏幕共享、騰訊課堂相對其他網絡平臺具有教學流暢、功能多樣、互動性強、反饋及時、評估多樣等特點，為煤炭工業5.0時代課程互動網絡教學提供了系統的應用支撐。

關鍵詞：計算機地質制圖;騰訊課堂;教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）03-0122-05

Abstract： Taking the 5.0 development direction of the coal industry as an opportunity， in view of the deficiencies in the teaching of the Computer Geological Mapping course during the epidemic， the teaching characteristics of the Computer Geological Mapping course and the main problems existing in the current course teaching were analyzed， and the teaching method was re-adjusted， Adopting the method of network experiment teaching， re-established the syllabus of Computer Geological Mapping course. Through the screening of multiple online teaching platforms， comparative analysis shows that QQ group screen sharing and Tencent Classroom have the characteristics of smooth teaching， diversified functions， strong interaction， timely feedback， and diversified evaluation compared with other online platforms， which are interactive online teaching of courses in the coal industry in the 5.1 era. Provide system application support.

Keywords： Computer geological mapping; Tencent Classroom; Teaching

2013年，德國在漢諾威工業博覽會上正式推出“工業4.0”概念，按照工業發育不同階段作為劃分，工業1.0為蒸汽機時代，工業2.0為電氣化時代，工業3.0為信息化時代，工業4.0則是智能化時代。我國煤炭工業近10年來快速發展，2017年謝和平院士提出了“2040-2050年進入井下無人、地上無煤、純清潔能源的煤炭工業5.0時代”。煤炭作為我國主體能源的地位近期不會發生重大改變，井下無人是煤炭智能開采的延深，但其基礎則是煤炭開采地質保障，涉及煤層精細賦存探查、分析，將是煤炭類地質院校的學科發展方向。

“井下無人、地上無煤”的基礎條件就是在對煤層賦存精細探查后的地質建模，涉及的主要課題是地質三維數據體的構建，而計算機地質制圖課程中關于“等值線”的學習涉及相關內容。以計算機地質制圖課為例，其是為煤炭類院校和部分礦業類高校地質相關本科專業開設的必修主干課程之一，該課程的主要教學任務是讓學生掌握與地質相關的制圖軟件使用方法，熟悉與地質相關的地質圖件繪制流程與方法，能夠繪制與自己專業相關的分析圖件。由于我校以煤炭為主體設置了相關學科，地質與環境學院本科專業的計算機地質制圖在教學內容上也偏向于煤田地質類相關內容，特別是學院要求在進行本科畢業設計答辯和匯交材料時，必須提交三幅論文相關圖件，因此計算機地質制圖課程的教學影響學生在畢業設計中的表現，也影響后續學生在工作、研究生等階段的制圖效率。

目前，計算機地質制圖的授課對象是大學本科二年級學生，開設專業包括地質工程、資源勘查工程、地下水科學與工程、地質工程（卓越）等班級，該課程培養方案中確定的學習軟件包括：MapGIS、Surfer、AutoCAD、Coredraw等，學分2.0，每周4學時，上課周次為1～8周。

一、課程教學特點及存在的問題

（一）計算機地質制圖的教學特點

1. 計算機地質制圖的地質屬性

計算機地質制圖是計算機制圖中的一個小分支應用，除了像MapGIS、Sufer、龍軟等專門地質制圖軟件外，大部分成熟的制圖軟件多服務于機械設計、建筑等行業，因此計算機地質制圖課程必須要突出計算機地質制圖的地質屬性，其必須要結合相關的地質專業知識，特別是要突出我校煤田地質的特色內容。

2. 計算機地質制圖的技術屬性

計算機地質制圖是一門應用技術課程，在其教學過程中不僅要講解軟件的操作，更要兼顧軟件的實際應用，深入探討軟件的高級應用和軟件開發功能。

3. 計算機地質制圖的互動屬性

由于計算機地質制圖課程所使用的軟件在操作過程中步驟性極強，既要求學生在課前預習，熟悉軟件窗口布局、菜單與快捷工具位置，同時又要在教學過程中及時了解本科生的即時學習效果。

4. 計算機地質制圖的特殊屬性

計算機地質制圖由理論教學與實踐教學兩部分組成，按照計算機地質制圖課程教學大綱，理論教學以軟件使用演示為主，以地質制圖軟件高級使用及開發為輔;實踐教學則是通過上機實訓、繪制圖件為途徑。

5. 計算機地質制圖的先進屬性

計算機地質制圖中需要學習的軟件升級更新速度較快，以AutoCAD為例，其版本升級是以“年”為單位的，如最新的軟件版本為2021版。雖然大部分軟件更新具有繼承性，但遇到重大更新時，軟件使用變動極大，軟件工程文件識別也是一種障礙。因此，計算機地質制圖教學備課量較大，同時也要求學生在學習軟件過程中與時俱進，及時更新軟件。

（二）計算機地質制圖教學存在的問題

自2016年講授這門課程開始，已完成5個年級20個班級的教學任務，根據學生課后反映、期末考核等環節的及時反饋，計算機地質制圖課程一直在改進教學方式。結合以往學生的反饋和教學中發現的不足，通過總結教學經驗，認為計算機地質制圖課程當前的教學仍存在許多問題，應及時對教學內容和教學方式進行調整。

1. 學生對課程的重要性認識不足

以往計算機地質制圖課程多強調軟件使用的重要性，但是本科生認為軟件的使用可以參照軟件幫助、說明書等方式進行學習，因此學生學習的積極性不高，沒有認清該課程的重要性。自2017年以來，在課程緒論階段就反復強調在本科畢業設計階段必須提交三幅地質圖件、該課程是大學生地質技能大賽必備技能、畢業深造或工作均需要經常使用軟件制圖等，加大了學生對該課程的重視程度。

2. 網絡中心上機實踐教學限制較多

學校網絡中心電腦配置較陳舊，同時在軟件安裝、軟件更新、上機演示等方面已不能滿足計算機地質制圖上機教學的要求。自2018年以來，結合學院新建的分布式網絡中心，且配置了華為網絡教學系統，使得軟件的安裝、更新極為便利，能夠讓學生及時掌握最新的軟件版本使用方法;強大的教師機顯示系統極大增強了學生上機實訓的示范意義，提高了教學效果。

3. 理論教學效果較差

計算機地質制圖課程在理論教學過程中，普遍存在學術課堂學習效果較差，其主要原因是學生只能聽、看，不能實際操作。自2019年開始，在不減少理論教學課時量的情況下，通過開放學院網絡中心，積極鼓勵學生利用課余時間上機實踐，增強教學效果。自2020年開始，已將該課程的理論教學和上機實踐安排在了學院網絡中心，將理論教學與上機實踐緊密結合起來。

4. 與其他課程銜接不合理

以往計算機地質制圖將MapGIS作為主要的教學軟件，但隨著軟件的迭代更新，目前MapGIS應用領域越來越窄，且與地理信息系統課程使用軟件重合。自2017年開始，逐步減少了MapGIS的課時量，及時增加了AquaChem、奧維地圖等軟件的教學內容。

二、課程教學設計平臺的選擇

新冠肺炎疫情極大地影響了學校各項工作的開展，特別是教學活動的順利進行成為最重要的問題。計算機地質制圖課程開課時間早，因此需要提前做好課程建群、教學平臺選擇、課程試講、制定課程教學安排等。由于目前較大的慕課、微課、網絡課堂平臺均未建設計算機地質制圖課程，因此該課程屬于自建網絡課程。

經過開學前兩周的課程準備，選擇了QQ群屏幕分享、騰訊課堂、QQ群課堂、ZOOM、雨課堂等軟件平臺，經線上調查（圖1），結合學生主要意向，最終選擇采用QQ群屏幕分享、騰訊課堂這兩種直播、錄播混合式教學方式進行授課。同時，經過兩周的網絡教學，及時增加了QQ遠程協助作為教學手段。

三、課程設計思路

（一）QQ群屏幕分享教學設計思路

由于計算機地質制圖是操作性較強的課程，其理論教學的效果較差，原定的全部在學院網絡中心授課因疫情而不能進行，考慮到學生無法上機實訓，該課程的網絡教學在初次安排時僅安排了理論教學，將上機實訓安排在了開學之后補課。但考慮到教學活動的連貫性，又進行了學生個人情況調查（個人是否擁有計算機），僅4人沒有電腦。結合前面對計算機地質制圖課程的特點和以往存在的問題，因此可以按照原課程教學方案，使用個人電腦進行理論教學和上機實踐的教學任務。

計算機地質制圖課程首次進行網絡教學，鑒于該課程的特點，需要網絡平臺具有PPT播放、軟件使用演示（教師機屏幕顯示）、師生互動、簽到及教學效果評價等功能，具有以上功能的軟件在疫情初期僅ZOOM、QQ群屏幕分享符合教學要求，鑒于網絡視頻會議軟件ZOOM的普及性不高，雖然已要求學生安裝了ZOOM軟件，但是在教學準備階段發現QQ群屏幕分享更便捷、適合計算機地質制圖教學。

QQ群屏幕分享功能是QQ群自帶功能，使用其作為網絡教學平臺相較于傳統的課堂教學方法和模式均不同，因此必須結合QQ群屏幕分享的特點調整教學方案。

1. 確定教學目標

網絡教學與課堂教學的教學目標是一致的，即通過學習使學生掌握計算機地質制圖軟件的使用方法，能夠熟練繪制、編輯、修改地質圖件，能夠使用軟件進行高級分析。

2. 根據教學目標確定教學內容

網絡教學與課堂教學的內容存在較大的差別。本次網絡教學將課堂教學與上機教學融合，減少PPT式的教學內容，加強軟件界面操作、圖件編輯與分析的相關內容。雖然學習的軟件比較多，但是每個軟件的教學內容基本相同，即：

（1）點評作業，回顧上次內容;

（2）軟件介紹，主要是軟件的功能、軟件界面、軟件快捷工具、軟件的一般性設置;

（3）軟件的輸入、編輯、修改、保存與輸出;

（4）相關標準化圖件要求、圖件格式之間的相互轉換;

（5）軟件高級使用及其操作;

（6）課后作業。

3. 教學策略

根據QQ群屏幕分享的使用方法和功能，其支持共有區域分享和窗口分享兩種模式，可以劃定電腦桌面的部分區域進行分享，也可選中具體窗口進行分享，進入群視頻后，點擊屏幕分享的按鈕，選擇要分享的區域即可。主要應用于工作會議演示，遠程會議屏幕分享、窗口演示等。通過多次的教學，基于QQ群屏幕分享的計算機地質制圖網絡課程的教學效果更優于課堂理論教學。

基于QQ群屏幕分享的計算機地質制圖網絡課程，確定以下教學策略。

（1）教學進程

本次網絡教學內容主要分為六部分，即緒論、MapGIS地質制圖、Surfer地質制圖、Auto CAD地質制圖、AquaChem地下水化學制圖、綜合制圖及其他應用，各部分學時分配分別為：2、5、6、10、3、6。

（2）教學方法

使用QQ群屏幕分享功能進行計算機地質制圖課程教學時，遵循以下流程（圖2）：

a. 開課前一周將課程相關的軟件發至QQ群共享，提醒學生下載、安裝，熟悉軟件界面。上課前10分鐘，在QQ群提醒學生準備上課。開始上課，進行課程教學。

b. 在教師機對上次課堂教學內容進行回顧，點評布置的課后作業完成情況;針對每個人繪制的相關圖件，對存在共性的錯誤點進行重點講解。

c. 根據課程大綱，提出本次網絡授課的任務，開始對地質制圖講解、示范，強調關鍵操作，美化地質圖件，總結使用心得。

d. 在演示過程中，學生使用共享的數據進行同步跟隨制圖，教師利用QQ群成員語音功能，隨機詢問學生的聽講情況。采用學生QQ群屏幕分享功能，對學生進行指導。

e. 總結本次網絡教學內容、學習重點和難點，布置本次網絡課堂的課后作業，布置下次網絡課堂的認識任務，完成本次網絡課堂教學。

f. 課下時間，學生單獨答疑。

4. 效果評價

針對網絡課堂的教學效果評價，主要采用三種方式進行（圖3）：

（1）課堂中，通過隨機點名考核網絡課堂教學效果，通過學生使用QQ群屏幕分享考核網絡教學效果;

（2）下課后，通過采用QQ群投票功能，調查本次網絡課堂的教學效果。

（3）通過對課后作業進行檢查，分析網絡課堂教學效果。

5. 存在問題

根據前兩周使用QQ群屏幕分享功能進行網絡教學經驗總結、教學效果評價，發現目前計算機地質制圖課程使用QQ群屏幕分享進行網絡教學存在以下問題：

（1）學生互動性不強

雖然QQ群屏幕分享教學過程中可以和學生進行語音交流，但是在網絡授課過程中查看電腦屏幕時，必須通過“關閉教師屏幕分享→學生啟動屏幕分享→學生允許教師語音交流”的方式進行，操作繁瑣，需要多次建群屏幕分享、退群屏幕分享。

（2）缺少網課回看功能

基于QQ群屏幕分享的網絡教學目前還未集成錄播功能，對教學過程中存在疑問的知識點，不能通過視頻回看的方式解決，雖然教師可以提前或實時進行教學錄制，但操作仍然繁瑣。

（二）騰訊課堂教學設計思路

在使用QQ群分享屏幕進行計算機地質制圖課程網絡教學后，針對其具體存在的問題，在進行網絡平臺合理篩選后，開始使用騰訊課堂進行教學。兩個教學平臺在功能上存在的差異較大，總體上騰訊課堂具有的網絡教學功能更為強大、操作更便捷，集成了考勤、課后回放、教學工具多樣、聽課便捷等多個功能，在其使用過程中教學方案與QQ群屏幕分享是一致的方便學生學習，但是在部分細節上更適合計算機地質制圖課程的網絡教學（圖4）。

1. 考勤

在使用騰訊課堂進行計算機地質制圖課程網絡教學時，可以通過學生觀看直播時長、觀看回放時長、進入課堂時間、簽到等方式作為考勤考核依據。

2. 教學工具多樣

在使用騰訊課堂進行網絡教學過程中，有畫板、答題卡、畫中畫、預覽等多個教學工具，極大地豐富了教學方式。

3. 多種互動模式

可以使用舉手模式進行師生對話，同時利用好友中的控制對方電腦的方式，直播學生操作，掌握學生學習動態情況。

4. PPT與分享屏幕模式銜接合理

在進行理論教學中，可以使用PPT模式;進行軟件操作教學時，可以使用分享屏幕模式。兩種模式更加適合計算機地質制圖課程的網絡教學（圖5）。

四、 結束語

計算機地質制圖課程在進行網絡教學平臺篩選時選擇了多個教學平臺，同時也對QQ群屏幕分享、騰訊課堂進行了使用教學，其中騰訊課堂的教學效果較好。當然，可能還有其他平臺，鑒于時間有限并未進行試用。

針對計算機地質制圖課程網絡教學的效果，經過調查，獲得了學生的認可，并且學生對于該課程的學習主動性較強。

基于騰訊課堂的計算機地質制圖課程網絡教學，不論是在教學方式上，還是將理論教學與上機實踐進行綜合、教學效果考核、師生互動等方法，都能及時掌握學生的學習狀態、學習進度、教學效果。

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