基于移動互聯(lián)網(wǎng)的“新工科”多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式研究

王英輝， 王肖紅

(1.石家莊鐵道大學(xué) 經(jīng)濟與法律學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.石家莊鐵道大學(xué) 管理學(xué)院，河北 石家莊 050043)

多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式指的是將工程理論的課堂教學(xué)、工程企業(yè)的一線實踐、工程領(lǐng)域的專家在線點評以及學(xué)生課堂互動融為一體的立體教學(xué)模式。多方協(xié)同的“立體教學(xué)”模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是以課堂為中心、教師講授為主導(dǎo)形式的教學(xué)方式，而“立體教學(xué)”模式則是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將課堂教學(xué)與工程一線的實踐進行對接，并通過第三方專家的現(xiàn)場點評對學(xué)生形成多元化的知識點刺激的教學(xué)方式。這種教學(xué)模式更有助于學(xué)生將所學(xué)的知識與具體實踐進行融合，提高學(xué)生對知識的掌握度。

繼教育部組織“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”并完成了“新工科”建設(shè)的“三部曲”后，2018年6月教育部又發(fā)出了開展“新工科”研究與實踐的通知，在該通知中明確提出各高校創(chuàng)新“新工科”人才培養(yǎng)模式的要求。開展深化“產(chǎn)教融合”“校企合作”的人才培養(yǎng)機制是高等工程教育改革的進一步推進。在“新工科”建設(shè)背景下，工科高等院校探索出一條與企業(yè)、研究機構(gòu)多方協(xié)同“立體教學(xué)”的模式成為必要。

在多元化教學(xué)模式創(chuàng)新方面，已經(jīng)有學(xué)者專家開始進行探索。清華大學(xué)韓錫斌等人提出了基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的教學(xué)情境，在此背景下構(gòu)建相應(yīng)的學(xué)習分析模型[1]。沈忠良等提出了基于model平臺的師生學(xué)習共同體的概念[2]。許德宏提出學(xué)校應(yīng)該從混改教學(xué)的頂層設(shè)計上加強校內(nèi)外合作，提高混合教學(xué)的效率[3]。龔雪文等人探討了線上線下混合教學(xué)模式在氣象學(xué)課程中的應(yīng)用，并闡述了線上線下混合式教學(xué)的構(gòu)建步驟[4]。張增強等人構(gòu)建了基于教育大數(shù)據(jù)的線上線下混合式教學(xué)設(shè)計與評價模型[5]。李丹嵐等人通過研究OBE理念引導(dǎo)下教學(xué)過程的閉環(huán)反向設(shè)計,構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與傳統(tǒng)課堂深度融合的混合式教學(xué)模式[6]。Mingming Shao等人探索了基于網(wǎng)絡(luò)平臺的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)方法在實驗課中的應(yīng)用[7]。韓立華等人提出了智能“推模式”學(xué)習決策模型，來實現(xiàn)個性化學(xué)習的設(shè)計[8]。盧春麗應(yīng)用大數(shù)據(jù)的評價方法等對后疫情時代的線上教學(xué)提出針對性的改進建議[9]。而尉耀元等人則從教學(xué)管理機制、平臺使用、互動形式、過程訓(xùn)練考核等方面對后疫情時代的線上教學(xué)提出了針對性的解決對策[10]。Wei Feng等人在研究中利用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)，建立了大學(xué)校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺[11]。通過近幾年教學(xué)創(chuàng)新領(lǐng)域的研究[12-14]發(fā)現(xiàn)，在“新工科”建設(shè)背景下，工科高等院校探索出一條與企業(yè)、研究機構(gòu)多方協(xié)同“立體教學(xué)”的模式符合社會教學(xué)模式的發(fā)展趨勢，也是后疫情時代下教學(xué)模式的一種創(chuàng)新方式。

一、移動互聯(lián)網(wǎng)下“新工科”多方協(xié)同教學(xué)的背景及需求

第一，“新工科”建設(shè)對學(xué)生理論與實踐結(jié)合能力方面有了更高的要求。目前將理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)主要為實驗室的實驗課程和集中實習。如果能夠在每一個教學(xué)環(huán)節(jié)都有緊密相關(guān)的工程現(xiàn)場操作來驗證和體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，并由專家進行點評和互動，那么就能讓學(xué)生體會所學(xué)知識技能在現(xiàn)實工程中的真實應(yīng)用。這將對提高學(xué)生的實操能力有更直接的效果。

第二，移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)具有支持多方協(xié)同“立體教學(xué)”的可能性。2021年普遍商用化的5G技術(shù)將會提供更高效率的信息傳輸支持，“課堂教學(xué)”“工程現(xiàn)場”“專家點評”和“學(xué)生互動”同屏已經(jīng)不在具有技術(shù)障礙。

第三，多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式可以通過流程和環(huán)節(jié)設(shè)計滿足教學(xué)要求。除了硬件上將“工程現(xiàn)場”“課堂教學(xué)”“專家點評”等內(nèi)容結(jié)合課程教學(xué)要求進行設(shè)計以外，還需要開課院系、施工企業(yè)和專家簽訂合作協(xié)議，建立工程實時信息庫、專家?guī)欤员阍谡n程需要的時候，任課教師可以遴選教學(xué)工程實踐項目及環(huán)節(jié)，保證與課程講授環(huán)節(jié)進行立體配合。

第四，“新工科”教學(xué)模式創(chuàng)新是高等工程教育提高教學(xué)效率的要求。在AHP分析的準則層中，“教學(xué)效果”的權(quán)重為0.637，超過了半數(shù)。說明在課堂教學(xué)評價中，教師應(yīng)以學(xué)生為中心，開展情境性教學(xué)，增強學(xué)生對所學(xué)知識的認知。

二、多方協(xié)同“立體教學(xué)”基本設(shè)計理念與課程模式

(一)多方協(xié)同“立體教學(xué)”教學(xué)法的設(shè)計理念決定了教學(xué)效果

工程理論課堂教學(xué)、工程企業(yè)一線實踐、專家在線點評在移動互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)平臺支持下與學(xué)生組合成多方協(xié)同的“立體教學(xué)”模式，讓學(xué)生在實踐問題的引導(dǎo)下深入思考，在教師理論教學(xué)指導(dǎo)下學(xué)會知識技術(shù)，在專家指點下提升創(chuàng)新思維，以達到“新工科”建設(shè)要求創(chuàng)新教學(xué)模式的目的。

(二)多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式創(chuàng)新了教學(xué)形式

該模式應(yīng)該能協(xié)調(diào)“教學(xué)”“工程施工”“專家評析”“學(xué)生互動”4個場景的整合，形成“臨場感”的立體教學(xué)效果，根據(jù)教學(xué)大綱，將要教授的教學(xué)內(nèi)容分別設(shè)計成：“課堂部分”“現(xiàn)場部分”“專家點評部分”“互動部分”。4部分是相互支撐，依次銜接的立體教學(xué)方式，主要形式包括4種類別：①以“現(xiàn)場”及“專家”為主，“課堂教學(xué)”為輔，穿插教師補充講述的模式；②以“課堂教學(xué)”與“工程現(xiàn)場”同步進行，專家最后點評模式；③以“工程現(xiàn)場”與“互動”為主，教師補充講授為輔的模式；④以“專家”與“互動”為主，“工程現(xiàn)場”展示為輔，最后以“課堂教學(xué)”方式安排教師進行知識總結(jié)的模式。

(三)多方協(xié)同“立體教學(xué)”教學(xué)組織與教學(xué)平臺創(chuàng)新

以與專業(yè)課程知識相關(guān)的工程公司為教學(xué)實踐依托，根據(jù)教學(xué)大綱確定與工程企業(yè)經(jīng)營內(nèi)容關(guān)聯(lián)度高的課程。由高等學(xué)校的院系建立“新工科”教學(xué)創(chuàng)新小組，負責與工程公司進行對接，建立教學(xué)與工程企業(yè)信息共享的緊密合作關(guān)系。由于A大學(xué)與中國鐵道建筑總公司關(guān)系一直比較密切，是工程類課題的來源企業(yè)，是該校畢業(yè)生的主要就業(yè)領(lǐng)域。因此，很容易獲得中國鐵道建筑總公司及各集團公司的配合。該校與中國鐵道科學(xué)研究院及其他鐵道科研院所也保持常年合作關(guān)系，建設(shè)鐵路施工企業(yè)專家?guī)煲材茏龅剿角桑梢愿鶕?jù)專家特長劃分為不同的專家?guī)欤鳛槎喾絽f(xié)同“立體教學(xué)”的專家團。

在此基礎(chǔ)上，確定動態(tài)的工程項目過程信息匯集機制，以保證能時時獲得工程進展的信息。MOOC和SPOC平臺在高校教學(xué)實踐中的已經(jīng)有所應(yīng)用，借鑒這些平臺的技術(shù)方法，融合多方協(xié)同“立體教學(xué)”思維，在計算機信息學(xué)院研究人員的支持下研發(fā)、應(yīng)用多方協(xié)同“立體教學(xué)”平臺。

三、多方協(xié)同“立體教學(xué)”平臺的構(gòu)建

(一)課程的選擇

主要涉及到“新工科”建設(shè)的課程應(yīng)該是具有應(yīng)用性和知識實操性相結(jié)合的專業(yè)課程，比如工程類專業(yè)的土木工程經(jīng)濟與項目管理、測量工程、橋梁工程、隧道工程等。這類課程的基本特點是理論教學(xué)與實踐教學(xué)的緊密貼合性。“臨場感”教學(xué)效果的追求就是為了讓學(xué)生在學(xué)習中形成立體的多維刺激，形成持久的記憶，以便在未來工作中能夠迅速回想起教學(xué)情境，增加學(xué)生們的實操能力。

(二)建立工程進程信息庫與信息匯集機制

收集所有與課程相關(guān)的工程企業(yè)的工程進展信息，建立動態(tài)信息匯集機制。各個專業(yè)可以根據(jù)專業(yè)不同建立各自獨立的工程信息響應(yīng)機制。在院系與工程單位簽訂工程進程信息共享合作協(xié)議中體現(xiàn)出動態(tài)合作的要求。隨著移動媒體的智能化，研發(fā)的多方協(xié)同“立體教學(xué)”平臺可以實現(xiàn)移動終端的信息響應(yīng)功能，比如可以利用現(xiàn)有的微信群和QQ群，進行響應(yīng)。在專業(yè)任課教師需要講授與工程環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密的知識時，可以由任課教師在課程開始前通過移動終端提出信息實時共享請求，獲得應(yīng)答后，確定信息提供方響應(yīng)時間和進程要求，通過移動終端APP，任課教師能高效率的選擇課程教學(xué)的工程進程環(huán)節(jié)。

(三)建立專家?guī)炫c專家點評響應(yīng)機制

工程進程信息的實時展示只能讓學(xué)生了解到技術(shù)與知識的應(yīng)用情境，是理論到實踐的第一個環(huán)節(jié)。因此，需要匯集與課程專業(yè)相關(guān)的專家信息，建立專家?guī)旒皩＜翼憫?yīng)機制，通過教師發(fā)出工程實踐點評要求，獲得相關(guān)專家響應(yīng)后，教師協(xié)同點評專家安排點評，或者由專家對工程環(huán)節(jié)的理論與實踐進程進行評價和總結(jié)，也可以將相關(guān)的問題進行歸類評價。

(四)四方互動系統(tǒng)與機制的設(shè)計

四方為“學(xué)生”“教師”“一線工程技術(shù)人員”以及“專家”。實時立體教學(xué)平臺應(yīng)該具有這樣的功能：在教師理論教學(xué)結(jié)束，實踐信息視頻推送完成，專家點評終結(jié)之后，設(shè)定四方的互動機制。由任課教師主持，通過控制互動環(huán)節(jié)及發(fā)言人的時間，讓學(xué)生能夠?qū)F(xiàn)場和專家的意見進行消化和咨詢，讓教學(xué)知識有一個反饋型再認識。讓學(xué)生能夠?qū)⒗碚搶W(xué)習與現(xiàn)場應(yīng)用中的疑問與專家和工程一線人員進行互動交流，使學(xué)生完成對教學(xué)內(nèi)容深入理解和掌握。

(五)多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式形成的流程設(shè)計及平臺功能

教學(xué)主管單位首先和施工企業(yè)就相關(guān)教學(xué)課程內(nèi)容所需要的工程配合環(huán)節(jié)進行協(xié)商，確定合作內(nèi)容和信息共享方式，教學(xué)主管單位與工程單位、研究機構(gòu)或?qū)＜液炗唴f(xié)議，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容確定聘用的點評專家。多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式的流程設(shè)計如圖1所示。

多方協(xié)同的“立體教學(xué)”模式尤其需要重視的是多方教學(xué)的實施部分：如何讓多方協(xié)同“立體教學(xué)”實現(xiàn)教學(xué)課堂、施工現(xiàn)場、以及研究專家的實時切換、同屏、互動是核心內(nèi)容。多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式應(yīng)體現(xiàn)立體教學(xué)平臺功能的優(yōu)化與創(chuàng)新，在教學(xué)平臺研發(fā)出來以后，需要教學(xué)合作各方溝通合作流程，保證在教學(xué)實施環(huán)節(jié)做到多方同步，保障教學(xué)效果，移動互聯(lián)下多方協(xié)同“立體教學(xué)”平臺見圖2。

圖2 移動互聯(lián)網(wǎng)下多方協(xié)同立體教學(xué)平臺

四、多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式的應(yīng)用——以A大學(xué)土木工程經(jīng)濟與項目管理課程為例

本文以A大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院工程管理專業(yè)的土木工程經(jīng)濟與項目管理課程為例進行“立體教學(xué)”模式的設(shè)計，流程設(shè)計按照圖1步驟進行。土木工程經(jīng)濟與項目管理課程是A大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院工程管理專業(yè)所開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，要求學(xué)生掌握工程經(jīng)濟學(xué)中的資金時間價值、等值計算、項目經(jīng)濟評價與風險分析等知識及方法，以及項目管理中的系統(tǒng)理論、組織論、建設(shè)工程項目管理模式及掙值法分析等知識與方法；從而培養(yǎng)學(xué)生基本的工程經(jīng)濟思維及項目管理能力。該門課程中的系統(tǒng)論、組織論、項目管理模式等利用多方協(xié)同的“立體教學(xué)”模式更能獲得良好的教學(xué)效果。在本部分內(nèi)容中,以土木工程經(jīng)濟與項目管理課程中的組織論知識為例，從課前、課中、課后3個方面進行“立體教學(xué)”模式設(shè)計。

(一)課前準備階段

由于多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式需要任課教師對課程的掌控和協(xié)調(diào)能力要求比較高。因此，首先遴選出高水平的授課教師；組建土木工程經(jīng)濟與項目管理課程師資團隊，對多方協(xié)同“立體教學(xué)”課程進行設(shè)計。土木工程經(jīng)濟與項目管理課程的老師要提前對課堂內(nèi)容進行教學(xué)安排，在“立體教學(xué)”平臺上安排項目現(xiàn)場相關(guān)課程知識的具體展示時間，并和鐵道科研院所的組織論專家約定課程點評時間，一般專家點評在工程現(xiàn)場展示完成后進行。教師以教學(xué)平臺為舞臺，以導(dǎo)演兼演員的角色將教學(xué)知識、工程信息、專家評述信息等內(nèi)容進行主導(dǎo)性編排設(shè)計，教師負責協(xié)調(diào)完成多方協(xié)同“立體教學(xué)”的教學(xué)安排規(guī)劃，進行問題設(shè)計及教學(xué)內(nèi)容推進的總體設(shè)計。老師可利用學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)平臺提前向?qū)W生發(fā)布教學(xué)計劃和學(xué)習資料，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源和老師提供的資源自主學(xué)習，在此過程中，老師要引導(dǎo)學(xué)生對所要講述的課程知識進行初步了解認識，并培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習能力。

(二)課中實施階段

教師根據(jù)對學(xué)生的了解和課程安排，以教師提前和合作公司確定的“地鐵項目組織結(jié)構(gòu)圖”為實例，展開相關(guān)組織論知識的講解，課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生并講解該知識點的注意事項和重點內(nèi)容。在教學(xué)環(huán)節(jié)講解完成后，及時與工程項目端進行連線，通過平臺教師可以將工程項目端的信息及時導(dǎo)入課堂教學(xué)，使正在講授的知識能在工程實際組織中進行驗證和應(yīng)用。此時工程端的課程負責人可通過“教學(xué)平臺”帶領(lǐng)學(xué)生們參觀該地鐵項目的各個組織部門及各個部門的任務(wù)分工和各項職責，并進行現(xiàn)場講解。在此過程中，教師可根據(jù)具體情況做補充和引導(dǎo)。工程現(xiàn)場組織結(jié)構(gòu)講解完成后，老師在A大學(xué)項目組織理論的專家?guī)熘懈鶕?jù)專家的實時動態(tài)信息，發(fā)出項目組織實踐點評要求，獲得響應(yīng)后，安排專家對項目組織的理論與實際操作安排進行評價和總結(jié)，教師也可對項目現(xiàn)場實際組織操作和專家點評作進一步的總結(jié)，此時可安排項目現(xiàn)場的管理人員、專家、教師、學(xué)生進行互動，并鼓勵學(xué)生進行提問。最后教師組織學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化成應(yīng)用成果，讓學(xué)生更加深刻地明白在實際工程組織過程中應(yīng)如何設(shè)置項目結(jié)構(gòu)，如何安排項目部門，如何界定各個組織單位的職責與分工等內(nèi)容有清晰地認知。

(三)課后強化階段

針對課堂講解知識，老師布置相關(guān)例題讓學(xué)生進行課后練習，并將課堂上項目現(xiàn)場的實踐講解和專家點評視頻發(fā)送到課程學(xué)習群，讓學(xué)生課下加強鞏固，教師可以在班級群里進行課后答疑，也可以結(jié)合一些工作場景，講解一些應(yīng)用案例，鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，在此階段，學(xué)生將所學(xué)知識靈活應(yīng)用于實際中，進一步鞏固所學(xué)知識。教師也可以鼓勵學(xué)生積極參與工程現(xiàn)場虛擬仿真實驗、組織技能競賽、新型工程現(xiàn)場組織方式等活動，進一步提升學(xué)生對組織論知識的應(yīng)用能力。

五、多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式的效果評價

傳統(tǒng)教學(xué)利用平時考勤、作業(yè)、期末考試等形式考核教學(xué)效果，已不能滿足實際教學(xué)需求。多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式的教學(xué)效果評價需要從多方面進行考慮，從平時學(xué)習測試結(jié)果、課上學(xué)生滿意度體驗、學(xué)生與教師專家以及技術(shù)人員的互動、實習課的效果、期末成績等進行多維度、全方位評價。本文中多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式主要以學(xué)生滿意度和成績兩方面進行效果評價。

本文對A大學(xué)學(xué)習土木工程經(jīng)濟與項目管理課程的學(xué)生所搜集的572份問卷數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，大部分學(xué)生對多方協(xié)同“立體教學(xué)”的教學(xué)模式滿意度更高，說明學(xué)生對該模式的上課興趣更濃厚，更好地提升了課堂教學(xué)效果。

表1 傳統(tǒng)教學(xué)模式和多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式的學(xué)生滿意度統(tǒng)計

本文對A大學(xué)土木工程經(jīng)濟與項目管理課程4個班級的平時成績和期末成績進行匯總?cè)绫?所示，其中Class1、Class2為實行四方協(xié)同“立體教學(xué)”模式的班級，Class3、Class4為實行傳統(tǒng)教學(xué)模式的班級。由表2可以看出，實行四方協(xié)同“立體教學(xué)”模式的Class1、Class2班級無論是在理論成績還是在實踐組織操作成績上都比傳統(tǒng)教學(xué)模式中Class3、Class4班級的平均成績要高，說明多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式帶給同學(xué)們“臨場感”的上課體驗，可以讓學(xué)生更好地將理論與實踐進行融合，讓學(xué)生對理論知識理解得更透徹，同時對真實項目現(xiàn)場的組織安排也掌握得更扎實。

表2 A大學(xué)土木工程經(jīng)濟與項目管理課程4個班級的平均平時成績和期末成績匯總

六、結(jié)語

多方協(xié)同是一種教學(xué)手段，利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將施工現(xiàn)場的信息與教學(xué)過程相結(jié)合，讓學(xué)生有一種學(xué)習的臨場感。這對于工科學(xué)生掌握理論與實踐結(jié)合密切的課程具有突出貢獻。多方協(xié)同“立體教學(xué)”模式目前探索性地應(yīng)用在工程管理專業(yè)、機械工程專業(yè)、土木工程專業(yè)、交通工程專業(yè)、電氣工程專業(yè)。未來，通過進一步探索可以在更廣泛的專業(yè)領(lǐng)域進行應(yīng)用，最終推廣到“新工科”建設(shè)的各類工科專業(yè)。多方協(xié)同的“立體教學(xué)”模式改革是高等工程類院校教學(xué)的一種創(chuàng)新。隨著這種教學(xué)模式效果的提升，其應(yīng)用的專業(yè)范圍將更加廣泛。