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新工科建设背景下高校在线教学的现存问题与优化建议

2021-01-10张涛牛瑛琪

高教学刊 2021年37期
关键词:在线教学新工科

张涛 牛瑛琪

摘  要:随着信息化科技的不断发展,网络已成为重要的教育教学平台。在线教学是为应对新冠肺炎疫情临时采取的替代教学方法,是为应对特定危机情况而发展起来的,同时适应了社会发展和国家新工科教育教学建设的步伐。文章以涉农高校环境类专业为例,分析了高校在线教学实施过程中教学形式、教学方法等方面的现状问题,讨论了在线教学的改进措施,在网络技术硬件平台,学生学习自主性,教师教学责任感等方面提出了优化建议,以此促进对高校在线教学的反思和研究,为在线教学在新工科教育教学建设过程中的发展提供理论基础和方法支撑,助力高等教育强国建设。

关键词:在线教学;环境类专业;涉农高校;新工科

中图分类号:G640       文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2021)S1-0043-06

Abstract: With the continuous development of information technology, network has become an important platform for education and teaching. Online teaching is an alternative teaching method temporarily adopted in response to the COVID-19 pandemic. It has been developed in response to specific crisis situation and adapting to the pace of social development and the construction of new engineering education and teaching in the country. Taking the environmental engineering majors in agricultural colleges and universities as an example, the paper analyses the online teaching in implementing the present situation of the teaching form and teaching method. Some suggestions in the improvement measures of online teaching, hardware platform in the network technology, students' learning autonomy, teachers' responsibility are given which can promote the reflection to the online teaching and research. The study provides theoretical basis and method support for the development of online teaching in the process of teaching construction of new engineering education, and helps to build a powerful country in higher education.

Keywords: online teaching; environment majors; agricultural colleges and universities; new engineering

一、背景

自2020年初,新冠肺炎疫情开始在全球迅速蔓延,极大影响和改变了人们的生活方式。为防止其扩散,许多国家签订了严格的协议书,如减少国际往来并保持社交距离,而少数国家则倾向于依赖群体免疫[1]。控制病毒扩散的措施主要包括居家隔离、减少外出、对可能感染人群进行社会隔离。防疫措施影响了学校和许多教育机构的正常运行,迫使各级教育机构在几乎没有任何预警的情况下尝试在线教学。在线教学并非一个新的概念,但它对传统教学模式的转变,仍给教育工作者带来了新的挑战和机遇[2]。

我国在线教学起步较晚,但发展迅速。自2012年教育部发布《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》以来[3],我国一直注重信息化教育水平的提高。2017年,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,提出要加强智能校园和网络学習教育平台的建设,大力推进智能信息基础设施的建设。2020年新冠肺炎疫情的大规模扩散,在《关于做好信息化支撑教学中疫情防控工作指导的通知》中明确提出要改善网络支撑条件、提升平台服务能力、提升社会资源等任务,以支撑在线教学工作[4]。目前,我国高等教育体系正处在不断发展的过程中,新工科教育教学建设必须紧跟社会发展和学生需求。2020年3月,美国高等教育信息化专业组织发布《2020年地平线报告:教与学版》,阐述了当前及未来影响全球高等教育发展的十五大趋势,其中就包括下一代数字学习环境、替代性教育路径以及在线教学[5]。现代职业生活的需求和复杂性,挑战了高等教育的僵化结构,网络技术的发展进步使得在线教学成为高等教育的有效手段之一[6]。目前,在线教学的兴起是为应对新冠肺炎疫情所采取的临时措施,同时也顺应了大众的需求。未来是新兴技术和教育教学被深度整合和创新变革的时代,尤其是在疫情形势下,各国高等教育面临着巨大挑战和变革压力[5]。随着新工科教育教学的发展建设,数字化环境下学习体验设计成为高等教育关注的焦点,在线教学已成为未来教育行业的重点发展方向。

如今,我国涉农高校已发展成为基本能够满足当地发展所需各类高素质人才培养需求的多元化特色大学,并在不断壮大的过程中,学科之间相互交叉融合[7]。现在涉农院校已不仅只有农科专业,还延伸到环境科学、计算机、经济学、法学等。在疫情的大背景下,在线教学已经成为了上课的常规选择。在农业院校的教育教学中,也应该关注信息化智慧校园的建设,开展在线教学与实践教学、实验室教学、实训教学等的融合[8],以提高农业类院校综合竞争力。环境类专业是以专业知识讲授为辅,实验操作、基地实习为主的一门资源环境类实用型专业。从水污染、土壤污染、大气污染、噪声污染、固体废弃物污染形成到处理处置,建设项目运行过程中所要进行的环境影响评价、环境监测,到碳中和与碳减排、企业清洁生产、场地污染修复等,都需要理论与实践的充分结合。环境类专业的培养目标是培养一批具有较强解决实际环境问题能力、德智体全面发展的高层次应用型专业人才。2021年5月28日,习近平总书记在两院院士大会中国科协第十次全国代表大会中强调,要更加重視人才自主性培养,更加重视具有科学精神、创新能力、批判性思维人才的培养培育[9]。环境类专业学生的教育定位于创新人才的培养,在专业知识学习的基础上培养学生积极主动、独立思考、勇于创新的能力[10]。我国是一个农业大国,未来农业的发展将依靠涉农高校学生的支撑,涉农高校环境类专业的教育也应适应时代的发展[11]。21世纪是依靠网络在数字环境中生存和发展的时期,在线教学的兴起将成为21世纪高等教育的新兴增长点。

本文主要以涉农高校环境类专业为例,分析了新工科教育教学建设背景下,在线教学发展过程中的教学形式与教学方法方面存在的优缺点及改进措施,在网络技术硬件平台,教师教学责任感、学生自主学习主导作用等方面提出优化建议,以此促进对高等教育在线教学的反思和研究,为在线教学在新工科教育教学建设过程中的发展提供理论和方法支撑。

二、新冠肺炎疫情期间高校在线教学的主要方式

(一)在线直播教学方式

疫情期间,在教学中,主要是教师、学生互动式的在线直播教学模式。在线直播教学是指教师在视频直播学习平台上构建虚拟课堂,进行实时同步授课,学生在统一的课堂时间内实时在线听课学习,参与在线学习活动的一种教学模式[4]。常用的学习软件包括腾讯视频、雨课堂、钉钉、超星学习通等软件,多平台、多网站进行学习,同时QQ、微信群辅助教学交流。

在线直播教学模式下,学生可以针对学到的内容线上即时咨询教师,避免学生课堂听课不自觉、有问题不敢问的现象;学生可以提前查看课前资料,并在直播教学中以小组形式协作解决问题[6]。针对环境类专业学生的在线直播教学,其每个教学环节均应该结合环境类专业学生培养目标,特别是针对涉农高校环境类专业学生的基础知识背景等,进行教学方法设计,以激发学生学习自主性,辅助学生建立上课日程,控制学生在预定时间学习专业知识,达到专业培养目标和要求。

(二)在线录制教学方式

在线录制教学是指教师在课前录制教学视频并上传至在线学习平台,组织学生自主学习,通过学习论坛和社交软件为学生提供学习资源的教学活动[4]。在线直播教学是提出问题并快速获得答案的好时机,录制教学则有助于学生在重复学习过程中获取知识[12]。无论是在线录制教学或是在线直播教学,教师都需要准备充足的时间,对学生进行答疑解惑,以确保教学质量。

环境类专业课程(例如水污染控制工程、固体废弃物处理与处置等)是实践性课程,是多学科交叉知识课程,特别是涉农高校环境类专业课程,涉及养殖废水处理与资源化、农业废弃物资源化、土壤污染修复等特色内容,需要学生在学习过程中充分了解农学、理学、工学、管理学等多学科知识,在此基础上全面系统深入掌握课程知识。在线录制教学模式下,学生们可以根据自己的学习知识条件,自由安排时间进行学习,或与同学共同研讨,循序渐进提高课程知识的掌握程度。在线录制教学同样可以与直播教学同时进行,即在直播教学过程中开启录制,以便学生课下反复学习,教师则对学生的学习情况进行监督,课后通过习题作业检查学习情况。

三、高校在线教学的现状问题

(一)教学形式方面的现状问题

1. 现状与优势

在线教学作为在新冠肺炎疫情背景下采取的紧急应对措施,不同学生对其适应性和接受程度不同。国外学者[13]对在线教学8周后的804名学生进行问卷调查,根据受访者回答,在线教学的主要优势在于学生可以待在家中,减少外出、排队等所花费的时间,可以随时获取教学资源,按照自己的节奏,选择舒适的环境进行学习。在线教学摆脱时间空间的限制,不仅在虚拟教室的学生人数不受限制,甚至可以组合不同学校的教师共同授课,显著改善了教学条件。在设备良好的情况下,可以不用考虑来访人数的多少,所有学生都可以自由选择喜欢的课程进行学习。有学生曾表示,当面对自己喜欢的不同课程存在时间冲突时,他们可以选择使用手机或电脑设备同步听课[12],极大提升了学习效率。

在线教学课程和方案的有效性容易被衡量。面对面的课程不能像在线课程一样经过同行评审和认证,因为面对面课程需要在所有课程中都有一名独立讲师在场来审查整个课程[14]。而在线教学不同,其所有数据都可以在线记录。教师可以根据学生在线时间、作业完成情况等帮助评估教学质量,可以通过扩大访问权限,接纳全国甚至全球学者参与课堂,相互分享知识并在线进行教学评估。同时,网络学习资源丰富,辅助工具多,在专业知识学习、实验基础培训、实际实践学习等方面均可结合网络工具、会议系统和学习资源为辅助工具,多工具协同工作,以保证在线教学和线下教学的实质对等。

作为环境类专业学生,尤其是涉农高校环境类专业学生,开展田间试验和科研训练是必不可少的培养环节。田间试验和科研训练的特点是学习连续性强,持续时间长,由此导致很多学生由于实践训练繁忙,无法处理好上课与实践之间的关系。在线教学突破了时间空间上的限制,学生可以边实践边听课,提高学习效率。与此同时,在线教学可以将黑板在教师、学生之间随意切换,课堂主体在教师、同学之间切换,增强教师与同学之间的互动,学生可以自由截屏,以防知识的遗漏,或在线录播,方便重复学习。

2. 存在的问题

相比于传统教学,以下是在线教学在教学形式方面主要存在的问题:首先,在线教学的开展要求学生对在线学习软件和平台充分了解,需要学生与教师共同配合;由于学生与教师之间的互动主要来自网络设备,学生在上传课堂任务完成情况、操作设备来完成与教师之间的互动上花费时间较多,学生需要分神在网络课堂上,容易造成注意力不集中,学习专注力下降;同时,大规模访问超过平台正常运行能力时,会出现延时、频繁掉线等问题,严重影响学习体验。其次,教师查看、批改作业也需要消耗更多的时间和精力;同时家长作为最能与学生接触的一员,教师需要经常与家长进行联系,鼓励家长配合监督孩子,也消耗了教师的时间和精力。最后,对于自控力差的学生上课过程中很容易被其他事物所诱惑,并且长时间与电子产品接触会对其产生依赖感;长时间坐在屏幕前,缺乏户外活动,学生可能会出现视力或背部问题;学生不能参与学生群体讨论,缺乏学生日常交流能力的锻炼与创新思维的培养,对学生身心健康造成影响。

在涉農高校环境类专业在线教学培养过程中,其主要挑战在于鼓励学生参与类似于面对面课堂的积极讨论中。通常只有在教师带领学生在线参观学习或具体实验操作学习时才会表现出很强的热情,而对于课本上的理论知识教学,学生并没有像在面对面上课一样积极进行讨论。在面对面的课堂中,学生们可以听到彼此的声音,并有机会进行被动学习。但是,在线教学中该过程难以发挥作用。除此之外,在线教学由于缺乏学生面部视觉表达,如“我不知道你在说什么”,以及“啊,原来是这样”的反应[12],教师难以控制上课进度,学生获取信息延迟,教师讲解费力,通常需要反复确认学生对知识的掌握情况,拖慢了课堂进度。涉农高校环境类专业的考试与常规考试相差不大,学生完成纸质试卷,拍照交给教师便可离场。尽管考试采取双机位模式,但学生在考试过程中缺乏实际考试的紧张感,也会对学生成绩造成影响。学生完成在线考试的时间往往要比面对面考试的时间长,以照片形式上交的试卷也增加了教师批改试卷的难度。

(二)教学方法方面的现状问题

1. 现状与优势

大学生学习的特点表现在学习自主性的增强。对于学生来说,在线教学更考验了其自学意识的培养,从“以教为本”的教育模式向“以学为本”的教学模式转变,需要学校内部进行深刻的教学改革,其中教学方法的创新是改革的基石。在传统教学方法上,学习者依赖于教师,教师负责整理课程内容、如何学习以及何时学习。大学生的成长体现在课堂身份的转换,即由学习者向自我导向的转换。当课堂转变为以学生为主体时,讨论的问题会超出课本预期所带来的效益。与固定时间的课堂不同,有时以学生回答、讨论问题所推进的课堂更能激发学生上课的兴趣。例如环境影响评价、资源环境系统分析、田间实验、土壤学等课程,更偏向于实际问题的解决,单靠教师上课讲授,学生学到的只是片面知识,面对实际项目建设、实际农业环境纠纷的解决则显得力不从心。其上课过程中需注重增设实际农业环境保护案例分析,将问题交给学生,以学生与教师的交流、学生之间的讨论进行。学生可以上网查询相关知识,遇到问题可以直接向教师求助,甚至可以自己组建小组在线讨论,加强了教师与学生之间的互动[15]。学生学习使用网络教学平台,也可以掌握计算机技术等知识,从网上下载资料进行学习,从传统死记硬背的学习模式中解放出来,锻炼学生自主学习能力[16]。在此过程中,教师具有引导者的特征,其职责包括培养学生从依赖到自主的转变[14]。

在线教学充分体现了个性化教学与协同学习模式的统一。传统的教学对不同的学生采取相同的教材、教学方法,实施灌输式教育,这种教学不利于激发学生学习的潜能,不利于创新人才的培养[17]。线上教学非常适合学生的个性化学习,从学生选课、讨论、学习、进步等方面,使每个学生都能接收到“量身定制”式的个性化教学,学生的潜力得以充分发挥。而且,在线教学内容不仅仅局限于书本上的知识,更考验教师学生对网络环境的利用程度。相比传统课堂,在线教学过程中教师可以提供给学生各种稀缺教学的资源,学生易于分享学习心得,并获得反馈,缩短教师和同学间的距离,解决了学生“有苦说不出、不敢说”的困境。传统教学倾向于教育者将鱼交给学生,学生习惯性只学习教师在课上所讲的内容。而线上教学中,学生们可以在自己选择的水域中钓到自己想要的鱼[14]。

除了平时在线理论知识教学,学生的毕业实习一样重要。对于涉农高校环境类专业的实习,主要采用的方法是以教师为主体,进入田间、畜牧场、工厂等进行直播教学。尽管这种实习方法缺少了现场参观带来的视觉感受,但教师对于在线实习的课前准备时间往往更充足,课后解惑更充分[18],能对每位同学听课过程中存在的问题进行解答,且所有学生都可以跟随教师的讲解,在最佳镜头下进行参观学习,全方位听专业技术人员和教师的讲解,整个实习过程更流畅,学生学习到的知识更全面具体。除此之外,对于毕业生考研就业等情况,在线教学可以更方便地邀请历届优秀毕业生在线传授经验,通过学生之间的在线交流相互分享经验,以便更好地服务学生。

2. 存在的问题

在现如今大学的直播课堂环境中,许多教师信息技术水平不高,在线教学中仍然采用常规教学方法,导致教学效果不佳。尽管校方采取了多种手段,但是教师并没有根据实际情况改变传统的教学方法,上课仍然以教师为主体,很容易导致学生和教师之间的连接脱钩。对于学生来说,在线教学并没有增加学习时间,反而将大部分精力消耗在教学设备与学习状态的调整上,开展课前的准备及课上操作繁琐,时间过久,往往会导致学生学习动机下降。在线教学对学生的约束力下降,其更多考验的是学生的自律能力。教师不能很清楚地了解学生的上课情况,对自主性差的学生不能进行很好地约束和教育,在家或自己一个人学习往往很难集中注意力,长期自我放纵会导致学生对于信息和在线交流能力的下降[19]。此外,学生智力发展的首要驱动力是班里的同学,在这种前所未有的紧张孤立情况下,长期居家上课会导致学生情绪和认知能力下降。由于与教师、班里同学之间缺乏身体上的互动,缺少了班级学习氛围、同学之间的学习互助与潜在的竞争,可能会使学生感到孤立,缺乏学习积极性。

涉农高校环境類专业学生在不同阶段所学内容不同,知识范围广博,不仅涉及土壤学、环境工程学、生态学、农业气象学等专业知识类课程,还包括分析化学、实验化学、生物化学、环境微生物实验等实验操作类课程。学生在学习这些专业课程的基础上,主要依靠独立操作意识和教师的专业指导。课堂学习专业知识是必要的,但更应该多接触实验实际操作。但在目前的在线教学过程中,仍将书本上的理论知识放在第一位,许多专业技能的训练通常被忽视,且课程考试在最终成绩中所占比例较大,学生对实验操作类课程重视程度不够。长期线上学习书本上的知识会导致实验操作能力的退化,对于实验基本操作缺乏亲身实践感。

四、新工科建设开展在线教学活动的优化建议

在新工科高等教育教学建设的背景下,针对目前高校在线教学在教学形式和教学方法方面的优缺点,特别是针对涉农高校环境类专业开展在线教学活动的情况,在网络环境硬件技术,学生课堂学习自主性,教师在线教学责任感等方面,需要进一步加强与优化[20]。

(一)优化网络环境硬件技术

目前,我国在线教学无论在参与高校、教师、学生等方面均呈现大规模增长趋势。学生学习的地点优先选择在家中,能够在个性化的学习空间里学习是在线教学的一大优点,但并非对所有人都是方便的。很多情况下,学习效率的高低取决于学生能否接触到高质量的多媒体,而这往往是由家庭经济条件决定。因此,在线教学在网络环境硬件方面要解决的就是学生的网络设备问题。首先,选择运行稳定、操作简单的学习软件平台,避免频发掉线现象的发生。其次,对于家庭条件差、学习条件艰苦的学生,可以通过网络费用补贴,上网终端校园租用等方式着重照顾,保障学生的在线学习条件。

环境类专业对学生的实际动手能力培养是重中之重,涉农高校环境类专业更加注重解决现场实际问题能力的培养。由于目前的在线教学课堂软件是在新冠肺炎疫情下临时采取的措施,在产品设计、开发与实施上,重点仍然是遵循传统教师占主导的教学模式,并且由于前期缺少实践应用基础,许多功能设计缺乏对学生实际实践认识能力的培养。5G时代的到来,很好地满足了在线教育对网络的需求,在线教育平台要充分利用好5G网络,对平台软件各项扩展功能充分开发,例如开发环境类课程虚拟仿真教育平台与软件,开发360度全景教育课件及软件平台,有助于教师开展分析解决问题、案例分析、实际操作等具有高认知水平的在线教育任务,增加学生的亲身经历、实践感。尽管线上教学使学生无法亲自动手,但课堂上仍应多讲授实验操作知识,且讲课内容要更加细致,确保学生对每个实验过程的掌握,提高学生的实验操作能力和解决实际问题能力[1]。

(二)增强学生课堂学习自主性

尽管在线教学提供了学生参与课堂讨论的机会,但由于传统教学风格不适应网络环境,教师缺乏与学生在线互动的技能,造成学生的学习积极性不强[15]。为了确保学生从在线教学中有所收获,从被动学习到主动学习的转变至关重要,正确调节和改变学习方式的学生知道从哪里以及如何通过在线教学高效获得知识,而习惯原有教学模式的学生则可能会被淘汰。在这个转变过程中,重点是学生做什么,而不是教师说什么[1],重点应让学生参与到整个教学活动过程中。因此,学生积极开展课堂自主学习和进行灵活时间管理显得至关重要。教师应起到一定的引导作用,鼓励学生在课程内设置课程自主学习目标,在课程结束后鼓励学生进行自我评估、查漏补缺,在此期间收到学生的反馈并及时给出答复。

环境类专业类课程的教学应该是灵活的,而不应将知识固定在死板的教材上。特别是涉农高校的环境类专业,除了培养学生专业知识获取能力外,课堂上应多提供学生自我展示的机会,让学生们自主参与到课堂教学过程中,这样不仅能加强学生对知识的掌握程度,还能对学生的汇报表达能力进行锻炼。通过在线教学平台的设计,教师对学生课堂表现进行奖励、排名、评价,增强学生上课的成就感,以便积极主动地参与到整个教学过程中。对于不同的教学内容,应采取不同的教学方式[21],对于以实践为主的内容,不应将课堂固定在理论教学上,要充分利用在线教学的优势,可采取视频观看、在线直播参观学习、邀请课外专家线上授课等方式,灵活地开展在线课堂教学工作。

(三)加强教师在线教学责任感

教师讲解是在线教学的关键环节之一,其教学水平和教学方法直接影响到学生的学习兴趣,进而影响整体教学质量。在很多高校教师的观念里,在线授课只是临时采取的方式,教学形式与教学方法仍然采取传统模式,未对学生的学习情况进行充分关注,教师对课堂的重视度不够,也会间接影响学生在线学习的积极性。

教师作为课堂的引导者,其对学生在线教学过程中的关怀,在提高教学效果方面,与面对面课程一样有效。因此,教师需要尽快调整自己的教学风格,以适应新的在线教学环境。环境类专业的教师,需要在课上主动增设讨论互动、案例分析、学生汇报等环节,增加相关环节考核比例,以加强学生对在线课堂学习的重视程度。与此同时,教学需要注意随时与在线课堂助教进行沟通,一方面便于了解掌握学生课堂表现情况,对课上存在的问题及时进行反馈与解决,同时可对教师的教学质量进行监督。此外,在确保上课设备稳定运行的基础上,必须重视教师队伍的建设,为所有教学人员提供物质资源保障,并以积极的方式重点对教师进行在线教学技能培训,真正培养出一批优秀的在线教学课程开发与教学团队,提高在线教学质量,增强教师在线教学责任感,促进高等教育在线教学的发展[22]。

五、结束语

在现今新冠肺炎疫情频发时期,在线教学无疑给高等教育提供了一种便捷的教学途径,但也面临许多挑战。对于高校教师来说,要及时转变自己的教学风格,适应在线教学模式的转变,充分利用好在线教学的优势,课上做好自己的本职工作,根据不同的教学内容采取多样化的教学风格,以便在新冠肺炎这一特殊时期抓紧教学任务,为社会培养出一批专业、优质型人才。对于大学生来说,学习的好坏更多地取决于个人,在线学习更多考验学生的自觉性,课上增强学生自身的主导作用,注重思考解决问题的能力、网上获取信息的能力等,以此次疫情为契机,推进以学生为中心的教学改革。对于涉农高校环境类专业课程在线教学,应注重不同课程教学方法的转变,针对学生不同阶段所学内容的差异,基础知识教学与实践技能教学交替进行,着重培养学生的综合专业能力,如线上口头汇报、实验仿真操作、虚拟田间实习等,真正做到线上教学与面对面教学实质对等。

尽管如今疫情形勢有所缓解,学校以及各行各业在满足线下教学讨论的基础上,仍倾向于线上线下同步进行,这无疑是对在线教学的肯定。在线教学不能取代面对面教学,但却在高等教育教学领域具有很大的应用潜力。总之,此次新冠肺炎疫情为在线教学开辟了新道路,随着国家对于新工科高等教育教学建设工作的推进,在线教学为高等教育工作者和学习者带来了全新的前景。

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