以“互聯網+”為核心的系統工程多元化教學改革

梁雪春，王飛虎

（南京工業大學 電氣工程與控制科學學院，江蘇 南京 211816）

系統工程是以有人參加的復雜大系統為研究對象，按照特定目的對系統進行分析管理以達到總體效果最優的理論與方法。系統工程在專業課程體系中起到承上啟下的作用，因此其教學效果的改善與提升備受學者的關注。

邵書義等在信息化背景下提出基于“互聯網+”的系統工程教學改革，成功依靠信息化教學平臺建立了系統工程智慧課堂。張茜等以慕課為基礎推進“互聯網+”課程改革，成功解決了線下系統工程教學內容多、課時少、難度大等問題。然而“互聯網+”背景下的課程教學難免存在監督不便、理論與實踐脫離的問題，課程效果仍有較大的提升空間。李宗帥等將翻轉課堂理念用于系統工程教學改革，建立了以學生為中心的趣味課堂，成功激發了學生的主觀能動性。尹小貝等將案例教學法融入系統工程課堂，將理論知識與現實工程相結合，避免了理論學習與工程實踐相脫離。

基于上述研究及自身教學經驗，筆者充分利用網絡信息平臺，讓互聯網與系統工程教學深度融合，打造以“互聯網+”為主線，集成翻轉課堂與案例教學優勢的多元化系統工程教學模式。旨在提高教學效率，推動教學改革。

一、“互聯網+”教育改革的必要性

隨著信息化、數字化的發展，誕生了互聯網發展的新形態——“互聯網+”。“互聯網+”是指“互聯網+傳統行業”，通過利用互聯網平臺高效率、高精準，實時便捷、互聯互動的優勢，帶動傳統行業轉型、優化、升級。“互聯網+教育”實現了教育資源共享、教育創新、因材施教、有教無類，有助于提升知識社會創新力和發展力。

（一）系統工程傳統課堂教學存在的問題

首先，系統工程在專業課程中屬于承上啟下的關鍵一環，雖然理論自成一體，但諸多應用場景滲透在眾多學科中。同時，系統工程前導知識包括高等數學、矩陣論、概率論、運籌學等，因此具有很強的學科交叉性。而其具體教學內容涉及線性規劃、敏感性分析、系統建模、目標規劃、層次分析法等，并要求學生運用系統理論與系統方法，借助運籌學、控制論、信息論和計算機等現代科學技術手段，處理各類系統并使其達到總體最優。因此，課程總體理論抽象復雜、難以直觀感知應用場景。這些因素不僅增加了學習難度，同時也造成學生學習的積極性受挫，導致課堂效果不夠理想。

其次，系統工程面對知識點多、課時偏少的矛盾。教師授課時除了要思慮如何突出當前課程的重心，還要花費時間與精力回顧之前的知識點。因此，經常造成授課內容的冗余及不必要的課時浪費。

最后，許多教師選擇采用多媒體教學以期提高教學效果，然而PPT中的大量文字、圖片、表格在短時間內一齊給出，對學生形成了“信息轟炸”。最終教學演變成“填鴨式”，課堂演變成“一言堂”，學生被動接受知識，學習的內在驅動力不強。

（二）“互聯網+”教育改革的優勢

在社會層面上，“互聯網+”教育有助于教育平權，實現優質教學資源的全網、全民共享，讓學歷不再成為接受優質教育資源的限制，讓每一個熱愛學習的人都能夠找到適合自己的課程，有助于實現有教無類、因材施教，引導全民熱心向學，推動社會進步。

在教師層面，“互聯網+”教育有助于解決知識點多、課時偏少的矛盾。往期課程重放功能的存在，避免了教師花費時間與精力回顧之前的知識點，可以讓教師全身心地集中于新的重點。教師還可以通過互聯網平臺大數據分析學生學習的薄弱點，并進行針對性講解，進一步提升教學效果。

在學生層面，“互聯網+”教育有助于推動課堂的互聯互動，減少學生上課討論時的拘謹。智能算法和知識圖譜使學生系統化地學習知識，幫助學生通過一片“樹葉”看見整片“森林”，進一步提升教學質量。

（三）順應時代的“互聯網+”教育改革

2020年初新冠肺炎疫情暴發以來，各地被迫將傳統教育升級換代。“互聯網+”教育順應教育部“停課不停教，停課不停學”的號召，迎來了發展高峰。當前全國的疫情風險總體可控，但仍不能松勁懈怠，因此在未來相當長的時間內，“互聯網+”教育仍然是主流。然而機遇與挑戰并存，若簡單地將教育移植至互聯網平臺也會面臨課堂狀況監督不便、理論教學與實際應用脫節等問題。因此，需要探索“互聯網+”與教育的深度融合，推動“互聯網+”教育改革。

二、以“互聯網+”為核心的多元化教學模式

（一）教學模式的設計

以“互聯網+”為核心的多元化教學改革基于筆者2020—2021學年的系統工程教學實踐。教學模式改革以教學目標為導向，把“互聯網+”作為核心，依靠信息化平臺，輔以翻轉課堂、案例教學的教學理念；將理論與實踐有機統一，形成了學生內在驅動向學為主，教師引導方向為輔的多元化教學模式。其中課程教學目標設置如下。課程目標1：理解系統工程的概念、特性，掌握使用系統工程方法論處理復雜工程問題的一般方法與步驟；課程目標2：掌握從系統總體角度尋求系統最優解的數學工具，包括數學規劃、圖與網絡；課程目標3：根據實際問題，考慮決策的微觀環境和宏觀環境，進行科學的決策分析；課程目標4：了解安全、環境、經濟等影響系統方案的因素，采用科學的方法進行方案的擬定和評價。

（二）多元化教學模式的實施

1.“互聯網+”模式。“互聯網+”是本次教改的核心內容，其顛覆了傳統課堂教學模式，充分利用大數據、云技術使教學監督延伸至課前碎片時間，擴展了教學的時間和空間。通過網絡平臺構建線下自學、線上教學的模式。線下自學模式：通過中國大學MOOC平臺的優質課程幫助學生預習簡單易懂的知識點，同時要求學生在課前登錄南京工業大學超星學習通平臺及時補充學習資料并明了重難點。線上教學模式：教師通過騰訊會議增加互動環節，鼓勵知識反向傳播；要求學生帶著好奇心探索、帶著知識點實踐。

2.案例教學模式。為優化學生線下自學的效果，在該環節引入案例教學模式。該模式將案例作為知識點的承載物，圍繞一定的知識內核將真實案例典型化、細則化、有趣化，從而激活學生內在的學習驅動力，讓他們懷著好奇與思考進行自學，潛移默化地接受案例中的知識。以都江堰水利工程、阿波羅登月計劃等系統工程杰出應用案例加強學生對系統工程總體最優思想的理解，拓寬學生的視野；以設備更新計劃、石油管網的鋪線加強學生對網絡模型建模的理解與應用；以安排生產計劃還是設備出租這一問題加強學生對線性規劃問題與對偶問題的理解。這些案例彌補了教材知識點的晦澀難懂與單調枯燥，注重理論與實踐相結合，具有明確的目的性、導向性、代表性、完整性及啟發性。

3.翻轉課堂模式。為提高線上教學效果，在該環節引入翻轉課堂模式。該模式顛覆了傳統課堂教師占據主導地位，學生被動接受的“填鴨式”教學現況。翻轉課堂在一定程度上顛倒了教師與學生的角色定位，學生在線下自學環節完成知識積累之后在線上課堂提出問題、互動討論，在教師答疑與同伴討論中深化對知識的理解和掌握。階段性學習完成后，要求學生用系統建模、層次分析的思維分享人生經歷過的決策。這本質上是讓學生占據教學的主動權，讓學生在“教”中“學”。學生為了在分享過程中表現良好，勢必會在“備課”過程中主動提問互動、精心查閱資料，從而更好地理解并掌握知識。

（三）科學評價體系的建立

完備的“互聯網+”多元化教學改革需要建立一套科學的評價體系。通過建立科學的評價體系，力爭客觀、公平地量化教學效果，提高教學效率。傳統教學大多注重期末考試而輕視平時成績，考核方式過于單一。這種評價體系即“一考定所有”，學生多使用突擊復習的策略來應對考試，這對知識的掌握沒有任何益處。在科學的成績評價體系中，過程性評價與結果性評價同等重要。

1.結果性評價。本次教改設置的結果性評價占總評的50%，主要依靠期末考試衡量，其中考試題目的設置緊扣五大課程目標，分別各給予12.5%、12.5%、5%、7.5%、12.5%的權重。

2.過程性評價。本次教改設置的過程性評價占總評的50%，分別在線下自學、線上教學、決策分享三個環節給予10%、20%、20%的比重。線下自學環節的評價由課件預習及知識點答題兩部分構成；線上教學環節的評價主要由課堂發言及網課出勤率兩部分構成；決策分享環節除了教師評價以外，引入學生自評及同伴綜合互評。這種評價方式是多維度、多層次、多角度展開的，可以保證評價的公開、公平、公正，讓每份評價有理可依，有據可查。

（四）以“互聯網+”為核心的系統工程多元化教學改革成果

以“互聯網+”為核心的系統工程多元化教學改革成果如表1，學生評價反饋如圖1。

圖1 學生評價與反饋

由表1可知，2020年受新冠肺炎疫情的影響，系統工程教學模式被迫轉型為“互聯網+”，倉促間將傳統課程生搬硬套入互聯網平臺，教學質量不可避免地出現了下滑，其中學生的平均成績、優良率、及格率相較2019年的傳統課堂均出現不同幅度的下降。而經過教改后的2021年，系統工程的教學成果明顯優于傳統課堂及未進行教改的“互聯網+”模式，取得了較好的教學成果。

表1 近三年系統工程教學成果對比

從圖1三屆學生對于不同教學模式的評價與反饋可以看出，2020年未教改的“互聯網+”模式相較于傳統課堂模式教學互動相對豐富、教學模式相對新穎，更受學生的喜愛；但是由于網課監督不便及純理論教學脫離實踐，教學效果并不能使所有學生滿意。2021年的“互聯網+”多元化教改模式相較于前兩年的教學模式，課堂互動更為豐富、教學模式更為新穎，在兼顧學生課堂收獲的同時，也得到了他們的喜愛。

通過上述對比分析可知，“互聯網+”教育模式因其新穎的教學手段及豐富的課堂互動受到學生的喜愛；然而生硬的將傳統課堂移植入互聯網平臺也帶來了諸如課堂監督不便、理論教學與實踐脫離的問題，這導致了教學效果的下降。因此，以“互聯網+”為核心的多元化教學改革勢在必行，這樣既能充分利用“互聯網+”模式帶來的諸多優勢，同時也能兼顧教學效果的提升。

結語

新冠肺炎疫情背景下，筆者以“互聯網+”為核心在系統工程教學中開展多元化教學模式改革，“互聯網+”、翻轉課堂、案例教學三種模式各具特色、相互補充，有效保證了本次系統工程教改的成功。本次教改不僅順應了時代的發展，同時也激發了學生學習的內在驅動力，做到了理論教學與生活實踐相統一，實現了“學生為主體，教師為導向”的教學理念。