特殊時期新工科課程在線教學方法實踐與思考

[摘 要] 在特殊時期“停課不停學”的號召下，網絡在線教學的模式使不同功能的網絡教學平臺得到了快速發展。然而，在線教學在形式上的局限性，對新工科背景下的實踐教學提出了挑戰。研究對特殊時期的教學方式如何培養學生的工程實踐能力進行了思考和歸納，分別針對教學理念、教學方法、技術手段和考評方式等教學環節，提出了系統化的解決方案，并通過總結在線教學中的心得體會，為構建線上教學的實踐方法和完善線下教學的模式改進提供了參考。

[關鍵詞] 特殊時期;新工科課程;在線教學;實踐能力

[基金項目] 2020年度天津大學“研究生創新人才培養”項目“新工科思維引導下的人才培養創新模式研究”（YCX202045）

[作者簡介] 丁 研（1984—），男，天津人，工學博士，天津大學環境科學與工程學院副教授，博士生導師，主要從事建筑環境與能源應用工程專業課程教學研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）20-0145-04 [收稿日期] 2021-07-19

一、特殊時期對教學模式的挑戰

為保證在特殊時期教育教學工作的順利開展，響應教育部“停課不停學”的號召，各大高校紛紛轉戰網絡，利用互聯網資源嘗試和發展遠程教學。網絡教學的順利開展得益于數量眾多的互聯網軟件和平臺，例如釘釘、騰訊會議、飛書等支持在線直播、視頻會議的軟件為教師和學生提供實施授課和溝通的平臺;又如專業的教學軟件超星學習通、騰訊課堂等為教師及時發布課件和練習，進行隨堂測試提供了可能[1]。盡管如今發達的互聯網技術為特殊時期的教學提供了諸多便利，但網絡教學此前一直作為傳統教學的補充形式，并未得到廣泛的實踐檢驗，線上教學的形式并未得到充分探索，教育教學的方法并未得到有效實踐，相應的實施方法也并未得到充分完善，故此次特殊時期不僅給網絡在線教學這一新興的教學模式提供了空前的機會，同時也對在線教學的效果提出了挑戰。

在線教學對于教師教學效果提出了挑戰。首先在線教學過程中，學生和老師都是面對電子屏幕，教師無法如線下教學時通過肢體語言或眼神交流來和學生互動，無法及時得到學生對教學內容的反饋。其次，由于設備的限制，教師在軟件上并不方便進行板書展示，課堂上的大部分時間教師只能通過軟件提供的“屏幕共享”功能展示提前準備好的PPT。受制于設備，課外延展知識只能通過教師口述講解，教學的形式受到極大影響。除了對教學形式上的影響，網絡速度和終端設備性能的水平也將影響教學效果，教師想要學生打開攝像頭以便于交流，然而當學生打開攝像頭時又對網絡速度、設備性能和軟件平臺的穩定性提出了極高的要求，信號不佳或軟件平臺不穩定等意外情況將導致直播卡頓甚至中斷，教學的連續性無法保證將嚴重影響教學效果。

在線教學對于學生學習效果提出了挑戰。在線教學過程中，學生的攝像頭一般不開啟，無法得到教師的有效監督，教師僅能通過點名和提問的方式確認學生是否還在設備前認真聽課。且由于學生大多在家上課，無法確保安靜的學習環境，周圍也缺少在教室和多人一起上課時的學習氛圍，學生容易受到干擾而注意力不集中，導致學習效果不理想。在和其他教師的交流中，筆者發現授課過程中，部分自制力較差的學生在床上上課、上課時吃飯和雖然在課堂內登陸但人已不在設備前的情況并不是偶然現象。此外，在線上教學的初期由于軟件功能不足夠完善，學生作業無法得到有效的收集，在缺乏監督的情況下，學生能否獨立完成教師通過網絡發布的電子考核任務全憑學生自覺。此外，學生若通過網絡查找答案則無法有效地對自己的學習情況進行鞏固和檢驗，教師也無法從反饋的考核情況了解學生真實的掌握程度，學生的學習效果將受到影響[2]。

在線教學對新工科背景下實踐教學提出了挑戰。國家近些年開展的新工科改革行動旨在對傳統工科進行改造和升級，培養具有創新驅動性和實踐能力強的新工科人才。在這種背景下，工科學生的培養需要在課堂中增加標準規范的學習和對比環節、課程實踐環節和適當的工程實習環節。實踐教學需要到特定的教學場所，使用特定的實驗設備，操作特定的儀器，并在實踐過程中不斷進行反饋和解答。工程實習環節需要學生在教師的帶領下進入企事業單位的一線工作崗位進行認知學習[3]。但網絡在線教學無法提供線下實踐教學和實習所需的場所和設備，無法滿足“重實踐”的教學需求。

本文針對特殊時期在線教學中遇到的挑戰和困難，結合多年的線下教學經驗和一年多來的線上教學實踐，對特殊時期的教學方式進行了思考和歸納，并針對新工科背景下如何通過靈活設置的在線教學環節提高學生實踐能力提出了系統化的解決方案。

二、特殊時期的在線教學方法

（一）學生為中心的教學理念

學生是教育教學的核心，在教師和學生無法面對面授課的在線教學時期，更應該明確“以學生為中心”的教學理念[2]。教師要積極調整教育教學方法，從學科和生活的結合點入手，對教學大綱進行有針對性的修訂，適當調整教學內容。教學過程中應針對學生的具體情況，有針對性地創設與學習主題相關的情境，利用問題探究創設教學情境，組織學生合作學習等。海量的網絡資源為教師提供了方便，教師應創造性得選擇和利用這些資源，進行最優的組合，為學生提供一個更加完整、真實、多樣的問題背景。教師需要重新精心制作在線教學的課件，使PPT的顯示格式和教學內容能夠更貼近學生的需求。教師也應努力提升自己的授課能力，積極引用有趣的工程實例提升課堂的趣味性和實踐性，通過多元化的展示手段使學生能夠沉浸在教師搭建的教學情境中。沉浸在這樣的情境中，學生能充分理解教師所講的內容，掌握知識和技能，充分提升在線教學效果[4]。

（二）創新的互動教學方法

基于在線教學信息技術平臺，教師應充分運用云端平臺，增進師生互動和協作交流，使“教”與“學”相互滲透、融合一體，將兩者作為一個統一的系統整體來考慮，分階段（課前、課中、課后）設計互動方式。

課前階段，教師利用在線教學平臺的后臺統計系統，掌握學生歷史成績和作業情況，有針對性地制定教學目標。通過平臺向學生推送微課視頻、學習課件、預習測試題等預習內容，學生通過在課前完成預習并提交到平臺上，針對預習中的問題基于平臺進行相關討論。課中階段，教師直播授課并通過信息技術平臺下達實時學習探究任務和要求，以及任務完成后的隨堂測驗題目，還可以組織學生開展在線協作學習，提交成果并展示。課后階段，學生可利用平臺反映作業中存在的問題，教師可直接在平臺回復，或對提出的問題進行統計，調整教學安排。利用在線教育方式，教師引入多種創新的互動形式，可從傳統形式下只能和學生在課堂上開展互動轉向可在全時段開展互動，從課前到課后，充分跟進、了解學生的學習動態[5，6]。

（三）靈活采用多媒體技術

課堂教學采用實時直播的形式，學生課堂體驗與真實感較強，教師與學生可以通過發送彈幕、視頻聊天等方式進行雙向交流互動，但其缺點在于直播效果因個人設備情況而異，且如果直播過程中沒有錄制，學生由于設備技術問題故障錯過后將無法自主補全。此時可將錄播視頻以補充資料的形式引入，既可以由本校教師親自錄制，也可以引用MOOC上其他高校的精品課程，方便同學隨時觀看。此外還可以將錄播安插在授課前后，幫助同學課前預習熟悉知識點、課后鞏固自我考察[7]。

講授過程中引入多種形式的教學材料。除了目前在傳統線下授課方式中也普遍運用的PPT課件之外，可在教學過程中引入視頻、音頻等其他載體的教學材料，為學生提供更強的沉浸感。此外，還可以利用專門的在線教學平臺技術，實時發布互動形式的組件，教師可發布材料并設置問題，運用該技術實時跟進學生的掌握情況。

為滿足新工科對人才培養提出的新需求，筆者在教學過程中嘗試與學生共同建設在線教學資源庫。利用在線網絡教學平臺的靈活性建立與本課程相關的標準規范對比平臺，豐富學生接觸標準規范的途徑和渠道。該平臺不僅包含正在實行的標準規范，也盡可能收錄已作廢的標準規范，通過新老標準規范的對比和國內外同類型標準規范的對比，使學生了解我國標準的制定路程和國內外標準規范之間的差別。引導學生重視標準規范的學習，倡導學生積極學習相關行業的標準規范，提前了解行業的發展現狀與前景，為自身發展打下良好基礎。

（四）靈活化的實踐和實習

通過課程實踐和工程實習環節可以加深學生對所學知識的理解和掌握，也能引導學生將課本上的知識和現實案例進行對照比較。

傳統的課程實踐需要學生能夠在在線下利用課題組已有的設備在任課教師的引導下完成對科研題目的探索。然而在網絡教學中，學生不便于出門開展實踐活動，老師和學生也不能夠進行面對面的交流指導。但空間上的阻隔并不意味著課程實踐環節完全無法開展，為保證課程實踐教學環節的有效性和靈活性，筆者通過在實踐環節提前布置的不需學生出門即可完成的實踐任務，例如建筑建模或建筑運行數據分析等任務，要求學生在數據分析時能夠針對國內外標準規范的某一相似條例進行分析對比，探索標準規范制定的內在考慮要素，進而培養學生使用專業軟件處理數據、分析數據的能力和將所學知識應用于實踐的意識。

在工程實習環節，雖然學生不能夠親身前往企事業單位進行認知實習，但筆者采用了邀請具有人才培養合作關系的企事業單位的高級工程師等具有豐富行業從業經驗的人士進行視頻連線分享從業經歷的形式開展該環節。結合VR工具等實景再現的展示環節，從業人士在連線中分享了自己多年從業的部分經驗和對學生的寄語，學生也從經驗豐富的從業者這里了解到行業的發展現狀，給自己日后的發展和職業規劃提供了新的思考。

（五）多元化的評價方式

相較于傳統線下教學中側重于通過最后的考試評定學生學期成績的方法，筆者認為線上的教學模式更適合開展全過程的多元化測評，即學生最后成績的評價以課堂考勤、問題回答、PPT匯報、最終考核四部分組成，其中PPT匯報又分為課程實踐成果展示匯報和工程實踐感想分享匯報兩部分組成。

筆者通過實踐認為，此種成績評定方式不僅可以避免學生在占比最大的線上最終考試中通過作弊的方式獲得高分，也能調動起學生在平時學習中的課堂參與度，是一種相對于傳統考試方式更加合理的成績評定方式。筆者已經著手在線下教學中推廣使用該種成績評價方式，收獲了良好的效果反饋。

三、提高在線教學過程中學生實踐能力的體會

（一）理論結合實際

筆者認為在線上教學中應結合當前時代背景對新工科課程所提出的新要求、新挑戰作為專題納入授課中，引導學生認真思考工程行業中可能存在的問題，并針對這些問題提出合理的解決方法。此種教學方式可以在增強學生代入感的同時，讓學生融會貫通，加強對知識應用于實踐的理解。

教學內容應緊跟行業前沿，實時切合最新標準規范。例如在暖通空調領域，最新版本的建筑能耗標準的結構和制定思路相比以往都發生了很大的變化。這就要求教學要不斷更新，不能只靠教本，作為教師應該實時進行知識更新，利用網絡資源，盡可能給學生提供了目前最新最全的信息資源，既有利于當前課程的學習，又為日后工作鋪墊基礎。

（二）制定課程目標

在教學過程要強調目標導向，利用在線網絡教育平臺的靈活性，在課堂教學中創設合理的項目任務情境，合理掌握難易程度，將需要理解和掌握的知識點穿插到完成某項任務的過程之中，使學生將知識點連貫起來，獲得沉浸式的實踐學習體驗。例如教師在一章內容結束后提出一個實際工程問題，并邀請學生自主組織章節知識串講和問題解決提案。或將學生進行分組，發布找出新版建筑能耗標準與以往的不同的目標任務，引導學生對新、舊標準進行系統的梳理和對比，發現標準實施過程中遇到的問題，并整理成匯報PPT進行展示和交流，加強學生印象。學生在每次課程中都能已完成課堂目標為導向，既可以提升學生對理論知識的理解，也能鍛煉學生的實踐動手能力[8]。

（三）明確培養導向

教學應以培養能夠承擔起我國新時代工科建設的人為培養目標，在實際教學中緊靠畢業生畢業后的實際崗位技能要求、職業資格考試，聚焦就業工作能力培養。教師一方面可根據課程內容和相關資格考試，搜集相關標準規范，上傳到資源庫，供同學們下載學習。另一方面以可結合自己、周圍同事或者往屆優秀畢業生在工作中遇到的現實問題進行匯總和專題整理，補充到日常的正常理論授課中，將理論和實踐充分結合起來，引導學生以實踐的角度看待具體的問題，倡導學生在日常生活中發現并使用已經學到的理論知識，培養學生的實踐能力。同時，要注重通過標準對比、課程實踐和工程實習等環節培養學生的全球觀和大局觀，注重課程思政建設，引導學生培養以國家為己任，以推動行業發展為愿景和為行業發展做貢獻的意識[9]。

結語

在“停課不停學”的特殊時期，在線教學這一長期不被看好的教學形式獲得了新的機遇，同時也暴露出教師教學效果、學生學習效果以及實踐教學效果等方面的諸多問題，形成了教學方法上的巨大挑戰。深入分析線上教學的優勢與弊端，全面系統地思考并總結經驗與不足，既可以完善線上教學的實踐構建，也能為線下教學模式的改進提供新的思考。

特殊時期下的在線教學應明確以學生為中心的指導思想，創新互動的教學方法，在靈活采用多媒體技術的同時不忘開展形式靈活的實踐和實習，通過多元化的成績評定方式引導學生養成功在平時，重視思考，參與實踐的學習習慣。

新時代下的在線教學還應積極響應國家新工科建設的號召，有意識地加入標準對比、課程實踐和工程實習環節，注重于理論結合實際，通過制定階段化課程目標，引導學生將理論連貫起來并運用到實際中，鼓勵學生從真正的工程師角度解決問題，以培養學生的實踐能力，將其打造成新工科儲備人才。

參考文獻

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[8]于美，宋壯壯，汪杰，等.非常時期非常經驗，專業課程育人模式探索[J].科教導刊，2021（10）：25-27.

[9]趙月容.疫情防控特殊時期“自動控制原理”線上教學模式的實踐與思考[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020（12）：66-67.

Practice and Reflection on Online Teaching Method of New Engineering Courses in the Special Period

DING Yan

（School of Environmental Science and Technology， Tianjin University， Tianjin 300350， China）

Abstract： In the special period under the call of “classes suspended but learning continues”， online teaching has led to the rapid development of online teaching platforms with different functions. However， the limitations of online teaching pose a challenge to engineering practice in the context of new engineering. The research considers and summarizes how the teaching methods can cultivate students’ engineering practice ability in the special period， and proposes systematic solutions for teaching concepts， teaching methods， technical measures， and scoring systems respectively. By summarizing the insights and experience of online teaching in the engineering courses， a useful reference is proposed for constructing and improving engineering practices of both online teaching and offline teaching modes.

Key words： special period; new engineering courses; online teaching; practical ability