以教師為中心的星型拓撲線上教學面臨的挑戰及其應對

郭 桐，湯勝輝，任好玲，林添良，陳其懷

（華僑大學機電及自動化學院 福建 廈門 361021）

在疫情防控常態化的背景下，線上課堂在教學中的作用愈發重要。如何有序開展線上教學工作，保質保量地完成教學任務，確保學生良好的學習效果是擺在每個一線教師面前的一道必答題。

1 線上教學的特點及其問題

本文所討論的線上教學特指疫情防控期間暫時取消課堂集中式教學，教師、學生分散在辦公室、家中或宿舍通過網絡開展的教學形式。在傳統課堂中，“教”和“學”在時空上是一體化的，而在線上課堂中，“教學共同體”則被分隔開來了，形成了以教師為中心的“星型拓撲”結構。教學結構的復雜化，使得教學活動所涉及的中間環節增多，而這些環節中的差錯都將對教學質量產生負面的影響。若要通過改進教學設計來提高教學質量，首先需要厘清線上教學的問題所在。本文以線上教學所導致的教學體系結構的改變為脈絡，將所產生的新問題、新挑戰劃分為教學硬件、網絡平臺、教學方法、學習狀態以及教學互動五個方面。

1.1 教學硬件

開展線上教學時，師生之間主要借助電腦、手機、平板電腦或電視實現遠程的視頻、語音的播發和接收。為了提高教學效果，教師還常常需要配備專業的音、視頻采集設備、電子黑板以及寫字板等來完成高質量教學資料的制作。在配置、使用這些設備時，可能出現硬件兼容性差、故障或丟失等問題，這些問題都可能導致教學過程的停頓或中斷。

1.1.1 硬件匹配、兼容性問題

教師在開展線上課程時一般以電腦作為主要設備。為了提高語音和視頻的清晰度，教師常常需要配備專業話筒、攝像機或視頻攝像頭等設備；為了在授課過程中引導學生的注意力、勾畫教學重點以及講解公式推導過程等，教師還需要配備寫字板等教學工具。不同設備間的兼容性有所差別，使得線上課程硬件系統在組建和使用過程中，存在斷線、掉幀、卡頓等風險，可能導致課程中斷。學生所采用的電腦、手機或平板電腦等設備一般能夠滿足觀看課程的需求，但在課堂互動中，也存在由于音、視頻采集設備不兼容所導致的提問、交流等無法開展的問題。

1.1.2 硬件耗損、故障或電量不足問題

通常一個教學學時為40～50 分鐘，教學設備長時間連續工作存在發熱、老化以及電量消耗等問題。尤其是教師采用無線麥克風等無源設備進行直播授課時，可能存在麥克風電量耗盡等問題導致課程中斷。

1.1.3 硬件遺漏或丟失

在疫情時有反復的背景下，教師、學生的出行可能會受到影響。在突發情況下，存在因未能隨身攜帶教學設備而導致無法開課、上課或教學效果不佳等問題。特別是教師或學生在異地隔離期間，往往無法正常完成線上授課或學習。

1.2 網絡平臺

目前，常用的網絡直播授課平臺包括騰訊課堂、騰訊會議、雨課堂、超星學習通、中國大學慕課、QQ 群課堂等。隨著疫情防控的常態化推進，各平臺在功能和穩定性上日臻完善，師生也逐漸適應和熟悉了平臺的使用方法。目前仍存在的問題包括偶見的軟件故障（卡頓、掉線、閃退等）和學生在不同課程的不同平臺間跨轉導致學習形式一致性差、學習資料整理難度大，等等。

1.3 教學方法

教師開展線上教學時，以錄播或視頻直播為主。其中，錄播課程適合于內容固定且章節段落分隔明確的課程，視頻時長大多為10―30 分鐘。這類課程通?？砂l布在課程網站上，以知識點為標題，便于學生隨時觀看自學。錄播課程通常需要教師精心準備并反復練習，且在錄制結束后進行適當的編輯以獲得更好的播放效果，具有短小精悍、內容全面、準確且系統性強的特點。但是錄播課程的受眾針對性較弱，且缺乏靈活的課程互動，一般不能作為線上課程的主要教學方式，適宜以參考資料的形式作為輔助教學方式。

視頻直播教學能夠開展一定程度的師生互動，且教學內容能夠根據課程進展及時更新和調整，相較于錄播課程更接近于正常的課堂教學，因此是主要的線上教學方式。但是在教學過程中，教師難以實時掌握學生的學習狀態，并針對學生的疑惑及時給予提醒、強調和補充。此外，互動的不便也將導致教學節奏的不自覺加快，因此需要在教學內容設計上予以調整，并采取措施適度把控教學節奏。

教師開展線上教學時，表達方式主要為課件和口頭語言，傳統課堂中的肢體語言、面部表情等表達方式則幾乎無法采用。這使得線上教學的生動性、趣味性大大降低。若無法針對性地調整教學語言，則學生的參與度可能嚴重不足。

此外，實物觀摩、操作等相關的教學內容無法由線上課堂完成，因此，需要在教學設計中做出調整，并在恢復課堂教學后，恰當地與線上內容相銜接。

1.4 學習狀態

學生是教學活動的終端，教學質量的高低集中體現在學生的學習效果上。相對于教師在教學上遇到的難題，學生所面臨的問題和困難更加突出。

第一，師生之間的知識傳遞路徑不僅在時間和空間上被延長，而且增加了知識形式的調整轉換、人機交互、網絡傳輸等多個界面和環節，提高了學生接受知識和反饋學習效果的難度。

第二，脫離教室的教學環境，學生面臨的干擾因素增多，包括環境噪音、他人打擾以及自控力不足導致的分心等。本文作者在所教的“液壓傳動與氣動”課程班級中開展的調查顯示：學生自評在線上課堂中注意力的集中度平均只相當于線下課堂的62%，總體學習效果相當于線下課堂的77%。注意力的不足從根本上影響了教學效果的改善和教學目標的達成。

第三，學生在教學活動中的主動性較低，影響教學設計和教學計劃的開展。教學形式轉至線上后，學生更加難以主動影響教學安排，往往只能被動接受。此外，當不同課程在多平臺交替開展時，學生往往應接不暇，疲于應付，進一步增大了學習難度。

1.5 教學互動

開展線上教學時，教師難以直接觀察學生對教學內容的反饋，且受網絡及軟件平臺的限制，課堂提問通常只能采取點對點的形式，效率較低，占用課程教學時間較多。由于答疑、研討也須通過網絡完成，相較于線下課堂，學生間難以通過高效的內部交流解決當堂課程的疑問，教師的解答同樣也具有滯后性，可能造成學生對知識點掌握不牢甚至遺漏。

2 解決線上教學問題的思路

針對線上教學的特點和局限，以學生為中心，以學習成果為導向，是教師制訂線上教學計劃、設計教學環節和開展線上教學活動的總體思路。作者結合“液壓傳動與氣動”課程的教學實踐，從課前準備、課堂講授和課后交流三個方面探討線上教學設計的具體做法。

“液壓傳動與氣動”是一門典型的工程基礎課，既要求學生對液壓傳動基礎理論、液壓元件和回路的基本原理有充分理解，還要求學生能夠利用所學理論知識，分析液壓機械裝備的基本工作過程、性能特點、常見問題和解決辦法等，并能夠根據工程需求設計出合理的液壓系統。

2.1 課前準備

相較于課堂教學，線上教學需要使用更多的軟件、硬件設備和電子資料，充分的課前準備是確保課程順利開展的重要前提。

2.1.1 硬件教學設備

較為完善的基礎教學硬件系統包括：能夠聯網的臺式電腦主機或筆記本電腦、攝像頭、話筒以及手寫板等。對于有特殊需求的專業，還需要配備能滿足相應需求的特殊硬件設備和教具。教師應當在課前將所有需用的教學設備正確安裝并調試到最佳工作狀態，同時確保網絡穩定、設備電量充足。此外，教師還應備有滿足基本教學需求的最小的硬件系統，即至少應備有能夠聯網的筆記本電腦或平板電腦，在主要設備故障或缺失的情況下應急使用。

2.1.2 軟件準備

線上教學軟件包括網絡直播平臺、課件放映軟件等。課前教師應當確保各軟件平臺軟件兼容良好，課件放映正常，并提前將上課方式及其鏈接發送給學生。為了確保課程順利開展，備用設備上也應安裝所有教學相關軟件，并保存軟件安裝文件的備份。在“液壓傳動與氣動”等工程應用相關課程的教學中，還應安裝有三維建模、仿真分析以及數據處理等軟件，用以輔助教學內容的演示。

2.1.3 教學資料

教學資料包括電子課件、教學大綱、教案、講義、習題、參考書、程序代碼和圖紙等。為了便于學生復習和查詢，部分教學資料應上傳至學生可訪問的網絡課程平臺中。離線資料應當妥善分類管理，重要資料應當保存備份，以在文檔被破壞時應急使用，且備份資料應當定期更新。

2.2 課堂講授

課堂講授是線上教學中最重要的環節。只有充分認識到線上教學的特點和局限性，并在教學設計、授課語言、授課節奏和問答方式上做出相應調整，才能有針對性地彌補線上教學的不足，改善教學效果。

2.2.1 教學設計

線上教學一方面改變了教學一體化的課堂環境，另一方面也模糊了課上與課下之間的界線，學生可以通過觀看課程錄像等線上資料的方式完成預習、學習和復習。

由于脫離了課堂環境，學生的注意力更易分散，且在缺少教師直接關注的情況下，學生難以重新跟上教師的講授進度。因此，教師在教學設計上宜注重相對獨立的教學內容的完整性，不妨在不同的章節中對相關基礎內容予以必要的重復，便于學生在觀看重播學習或復習時，能夠一次性完成一個完整教學單元的學習，而不必在章節之間跳轉。

線上直播教學內容的詳略需求有別于課堂教學。由于線上教學時教師難以通過觀察直接獲得學生學習效果的反饋，因此，對于教學中的重點、難點，教師可增加講解的強度和時長，促進學生對知識點的充分理解。重點內容講授時長的增加可能擠占其余次要內容的課時，因此，教師可考慮將難度較低但內容較多的知識點設置為自學內容，自行錄制或整理選用國家精品線上課程等開放資源提供給學生，對于這部分低難度內容，在直播課程中，教師可通過課堂提問了解學生的學習情況，并以答疑的方式加深學生對知識點的理解。

2.2.2 授課語言和節奏

在線上教學中，教師的主要表達方式局限于口頭語言和課件。為了提高教學內容的準確性和生動性，教師的發音應更加清晰，語速可適當減緩。在講授重點、難點教學內容時，設置適當停頓，給學生充足的思考時間。此外，教師應盡量保存線上教學的全程錄像，一方面可發送給學生用于復習，另一方面也可通過回看來總結授課過程中的經驗和不足，為后續課程的調整和優化提供參考。

2.2.3 課堂問答

如前所述，線上教學呈現一種以教師為中心的星型拓撲結構，教學內容以廣播式的形式傳遞給學生，教師難以直接觀察學生的即時反應。課堂問答是教師了解課堂教學效果最具時效性的方法，但學生可能由于收音設備故障或配置不當而無法通過語音回答問題，導致課程中斷和時間浪費。對此，教師可通過如下方法提高課堂問答效率：①可將問題提前制作成課件并在提問時展示，減少敘述問題的時間；②可在課前或課間提前展示復習題或思考題，或將問題在課前分發給學生，并按一定的順序提問；③點名提問或學生通過軟件的舉手功能回答問題時，若遇故障則終止提問，由教師帶領學生梳理相關知識點并解答問題。

2.3 課后交流

課后交流是教師了解學生學習情況的重要手段，也是調整后續課程教學方法的重要依據。課后交流可采用的手段包括超星學習通等線上課程平臺、QQ 等即時通訊軟件以及電子郵箱等等。課后交流內容包括教師向學生分發教學資料、收集和批閱學生作業、開展問卷調查以及回答學生疑問等。

2.3.1 發布教學資料和批閱作業

教師發布的課程資料是學生學習和復習的主要材料，應具有系統性和完整性，避免資料缺失、損壞或版本錯亂。教師采用超星等專業的線上教學平臺發布課程資料有利于保證資料體系的邏輯性，且便于學生隨時通過網絡訪問。通過QQ 等即時通訊工具或電子郵件發布教學資料，雖然較為便利，但卻易因文件名編號不統一而給查找和整理帶來麻煩。超星等專業的線上教學平臺還具有作業工具模塊，能夠大大提升收集、統計和批閱作業的效率。

2.3.2 課程調查和答疑

通過問卷調查，教師可以較為系統地掌握學生的學習情況以及對課程的看法和建議。課程中期和課程結束后的問卷調查能夠為教師調整課程后半段以及下一教學周期的教學方法和教學計劃提供重要的依據。在不涉及隱私的情況下，可采用多種網絡問卷工具開展調查；當問卷內容較多或涉及隱私時，宜通過郵件等非開放的方式分發和收集問卷。

課程答疑通常是師生間點對點開展的，線上教學的課程答疑可通過語音電話、電子郵件等方式開展。其中通過電子郵件答疑，應盡量使文字表達準確、精煉。此外，利用郵件開展答疑還有利于對學生關注的難點內容進行整理，對于其中的重點內容可通過向學生共享答疑文檔的方式，進行統一的知識點強化。

3 總結

在疫情常態化防控的背景下，線上課堂在教學中發揮著越來越重要的作用，應當受到每位教師的重視。相較于傳統的集中式課堂教學方式，在線上教學中，師生分處不同的地理空間，呈現一種以教師為中心的星型拓撲結構。教學內容傳遞方式的改變帶來了如下問題：

（1）硬件復雜，可能的故障點多，需要教師投入更多精力提前配置和調試，并配備硬件備份，防止因緊急情況導致的課程中斷；（2）網絡教學平臺存在學習成本高和不同軟件平臺體系一致性差等問題；（3）教師在開展網絡教學時需要做更多的課前準備工作，且難以直接觀察學生的學習狀態，影響授課內容的可達性；（4）學生通過網絡參加課程學習時，參與感差且易受外界干擾，專注度和總體學習效果低于線下課堂；（5）線上課堂的教學互動效率低，師生間、生生間難以通過高效的交流和討論及時解決課程中遇到的問題。

針對線上教學的特點，本文分別從課程開展的不同階段提出改進教學效果的思路。

①課前準備：教師應分別配備完整的教學硬件系統和最小教學硬件系統，以分別滿足理想環境和應急環境下的教學需求；教師應在課前完成教學軟件平臺的調試和教學資料的整理，保存各類資料的備份并定期更新；②課堂講授：教師應當針對線上教學的特點調整教學內容的詳略，側重于重點和難點內容，較簡單的教學內容可安排學生通過提前錄制的教學視頻自行學習；教學語言應當準確，并增加形象具體的案例，以使學生保持足夠的專注度；③課后交流：教師應認真細致地開展課后交流，系統而完整地整理教學資料，通過線上課程主頁、電子郵件等方式發布給學生。由此，教師就可利用線上教學平臺或郵件系統，高效收集和回復學生疑問，針對共性問題，及時完成知識點總結和教學強化。