工科教學中現代網絡技術的應用范文

本站小編為你精心準備了工科教學中現代網絡技術的應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

【摘要】隨著互聯網技術的快速發展，網絡教學，如微課程，MOOC和網絡公開課等，日趨成熟，已成為大學生第二課堂汲取知識的重要渠道。基于大學工科教學中嚴密邏輯、繁雜理論等對教學中可視化、虛擬化、立體化等的客觀需要，在分析工科專業課程利用網絡教學優劣的基礎上，與傳統授課教學特點進行比較，基于建構主義理論，提出了以傳統教學為主導、網絡教學和多媒體技術為輔助以及將學生置于學習中心的多方位工科教學途徑。

【關鍵詞】網絡教學；傳統教學；工科教學；MOOC；建構主義

進入互聯網時代，網絡教學以其不受時間和地點限制、便于自主學習、適合群體多樣化、內容和形式靈活多樣以及海量學習資源等優勢迅速發展，已成為各類教育的重要輔助教學手段。國內外許多著名互聯網企業和教育機構重視網絡教學平臺建設，紛紛將其作為重點業務和發展方向。此外，大數據、云計算、人工智能等迅速發展和不斷實用化，尤其是國務院的《新一代人工智能發展規劃》中提出“逐步在中小學開展人工智能教育”要求，給在基礎教育階段就接受了良好網絡教育的大學生的專業教學提出了新的任務與挑戰。目前，網絡教學種類多樣，如各類網絡公開課、高校精品共享課程、大量開放式在線課程、微課程等。為適應網絡教育平臺發展的大趨勢，尤其是充分利用其獨特優勢提高教學質量，拓展教學資源，許多高校開始進行這方面的探索與實踐。如思政課的教師作業“熱點事件跟蹤調研”，學生需利用網絡持續的調查研究，形成自己獨到的見解后與教師課上研討；又如英語學習新理念教學管理系統已較成熟地運用在高校中；再如工科教學中，也開始利用課程中心和微信群等方式進行教學實踐。網絡教學逐漸被重視和利用，無疑對傳統教學造成較大的沖擊和挑戰。國內大多以教師為中心講授，導致教學對象的被迫接受，不利于發揮學生的能動性、主動性和積極性。但基于網絡平臺的教育手段也有其不足，尤其是工科教學中存在大量極具邏輯性、空間想象感的知識點，需要互動交流、教師臨場引導、課上學習氛圍的營造等，這顯然是網絡教學所無法達到的，就目前技術層面而言，尚在任何虛擬現實技術的能力之外。當前對兩種教學方式比較統一的認識是，各有其優缺點，即不能完全采用網絡化，也應該發揮傳統教學的優勢和特點。但兩者如何舍取，比例如何確定，針對工科專業學生群體如何開展網絡教學與傳統教學，還需仔細商榷。針對上述問題，本文比較了新型網絡教學平臺MOOC和傳統教學的各自特點，認為在大學工科專業教學中，傳統教學方式仍不可取代，但應以學生為中心，引入建構主義理論，通過與環境的交互構建學生的學習體系。在網絡教學大環境下，對工科教學的具體過程進行研究，借助網絡手段可使教學體系更加完善。

一、網絡教學

上世紀90年代后，隨著互聯網和計算機技術的迅速發展，網絡教學開始興起，并不斷壯大。網絡教學是一種利用互聯網和多媒體技術，在專用的網絡平臺上實現在線教學與在線輔導、測試和交流，以學生為主體的遠程教育模式。網絡教學發展至今，已形成許多各具特色與特點的的網絡教學平臺。如美國的Coursera、edX和Udacity等；國內也有中國大學MOOC、網易公開課和清華教育在線等。目前，許多國內高校公開或內部提供網絡課程學習資源，如各高校搭建的網絡教學平臺。

1．網絡教學平臺MOOCMOOC（Massive　Open　Online　Course），即大型開放式在線課程，又稱慕課。2008年，由Dave　Cormier與Brayan　Alexander一同提出MOOC概念后，很快為世界范圍內教育界所接受，僅2012年美國的Coursera、edX和Udacity三大MOOC平臺，就有數十萬名用戶在平臺上注冊并學習。2012年《紐約日報》將該年度稱為MOOC元年。MOOC平臺顛覆了傳統教學中課堂時間和空間的限制，使教育對象有自主的選擇權，且授課教師不受地理區域和任職單位限制，自然地形成了名校名師的優化“師資”隊伍資源，其影響與效果則不言而喻。此外，MOOC平臺較好地實現了傳統教學中十分重視但較難開展的“因材施教”，為全面實現分層次教學提供了重要技術保證和新方法。對不同層次教育對象，如教育發達地區和欠發達地區的學生因教育程度導致的知識水平差異（外語、計算機水平等）和個人素質差異，提供了“各取所需”的教育資源。

2．MOOC課程學習機制作為專門的網上的教學平臺，MOOC平臺上的學生有自身的學習體系。選定學習課程后，學生自主選擇時間，上線研習教學視頻。每個章節均布置有課后作業，學生需認真作答且與其他同學互評作業，在實現互動的同時，加深對知識的理解。每一章學習結束后的測試題用以檢驗學生掌握本章知識的程度。若測試分數過低會影響期末總成績，學生此時反思自身的錯誤與不足，重新學習并在線與教師和同學交流，解決自身的疑惑。最后，參加線上期末考試，總分合格后即可獲得本門課程的結業證書。MOOC的每次授課時長一般為10～20分鐘，以實際案例幫助學生理解授課中概念。在視頻學習過程中還會給出測試題，以確保學生的注意力集中。在線上答疑論壇，教師會及時幫助解答問題，學生間也可討論與交流，保證其不斷地回顧與反思。在重復答疑、觀看視頻以及測試等過程中強化自身所學，保證學習質量。可以發現，MOOC的學習機制是在學習，反饋，進一步學習中強化習得。學生的習得與期望值比較，若有偏差，則會及時反饋，重新學習，最終達到期望的掌握水平。但學生在意識到偏差后必須及時地反饋調整，對學習者自我約束要求非常高，若不能主動地調整狀態、克服畏難心理，就很可能出現半途而廢無法修完課程的情況。

3．MOOC特點第一，優質的資源共享。目前，錄制MOOC視頻的教師皆來自于名校，對于課程的理解較深刻，可以簡潔明了地把問題講清楚。MOOC是交互式的在線學習平臺，無疑為因各種原因無法實現大學夢的人員提供了極大的便利。2016年，我國的農民工數量已達2．82億，相較于往年，農民工的受教育水平已有提高，但仍有較大提升空間。有研究表明，農民工是非常好學的群體，渴望進一步接受教育，而MOOC給他們提供了一個優質教育資源共享的平臺。在教育資源相對落后的地區，同樣可以在線學習高質量的課程。長期以來，區域性差異導致我國教育資源不均衡，而通過網絡教學的方式能夠有效緩解這種尷尬的現狀。第二，自主的碎片化學習方式。MOOC平臺中一次課程時間較短，且不限學習的時間和地點，這就使得在任意零碎的時間里，通過移動端學習成為了可能，也為以學生為中心的教學理念提供了實現條件。在MOOC平臺下已全無教室的概念，也不存在上課時間一說，只要流露出學習的想法，圖書館、宿舍、車站、旅途中都可成為學習的地點。在這些有限的時間，可以反復研習教學視頻的片段，有效利用了碎片化的課余時間。第三，學生的高自我要求。由于視頻時間較短，對于內容的掌握還停留在表面，若學生無一定的課程基礎，會感到十分困惑，無法深入學習課程。此外，視頻中教師無法與同學面對面地交流，也很難調動學生的積極性和學習興趣。大學生在步入大學之前，學習是“強制性”的，學校制定了嚴苛的學習制度，加之班主任時刻的監督，班級中學生的紀律性較高，學習十分有規律且計劃明確，同學間良好的學習態度和共同進步的學習氛圍使得自律性進一步增強。而MOOC平臺的課程為非強制類型，學生在學習課程前，并未制定詳細的學習計劃，生活中也無人督促。一旦學生覺得復雜難懂且無吸引力，便失去了學習動力，無法堅持學習網絡課程。2013年，上海交通大學的首批課程在Counsera平臺上推出，以《數學之旅》為例，其最終的結課率僅3％。學生較差的自律性是導致結課率如此低的重要原因，故MOOC平臺的學生需具有更高的自我要求。第四，MOOC平臺的完善與規范有待加強。由于參與MOOC的教師大多來自高校，需承擔繁重的教學工作以及科研工作，精力有限，因此很難完成做到在線實時答疑。為及時、高效地幫助學生解決疑難，平臺必須對答疑平臺監管，有效利用起答疑平臺，真正幫助掌握課程要點。此外，由于期末考試無法現場監管，證書的含金量相對不高。如何讓證書更能體現自身的價值，加強MOOC平臺證書的影響力和社會認可度，仍是平臺亟待解決的問題。

二、傳統工科教學

傳統教學是在固定時間，有限數量的學生于教室中現場接受教師講解，從中習得知識的過程。場所、學生乃至教師固定不變是傳統工科教學的主要特點。教師利用板書、教材、掛圖和PPT等方式，向學生教授專業知識。鑒于工科教學中的知識點較為復雜難懂、邏輯性強以及需要高度的空間想象和抽象能力等，很多高校設有課下答疑等，如上海市高校自2012年啟動“市屬本科高校骨干教師教學激勵計劃”試點工作，就明確規定了一線教師在每一學期的自習輔導和坐班答疑時間。學生可充分利用現場互動的機會與教師進行面對面的交流，教師亦可充分利用實物、語言和形體等現場條件實現答疑解惑，消除學生課堂上理解知識點上的誤區和難點。因此，現場感、真實感是這種教學方式的主要優勢。傳統工科教學主要有以下特點：

1．時空的限定性學生需在預先確定課表安排的時間和地點上課，生活學習因此較為規律，卻也顯得教學略有呆板，未能充分考慮在此時段的學習效率、學生情況（如生理、心理）等具體因素。教務處安排課程時，在不適合運動的時間開設體育課、大學各年級課程安排次序和比重不合理、各教學樓（區）相距較遠以致無法在課間時間步行趕到等現象在國內高校并不少見。極少考慮人類接受知識需要適當休整和調節的自然規律，不利于學生學習的系統性。

2．教師為中心的教學導向授課教師往往按自己的思路與理解講授，授課內容、進度全都由個人決定，自然地形成了教學過程中以教師為主導地位的教學模式。這種教學方法顯然未能考慮到受教育對象在悟性、智力和知識儲備等的差異，很難適應每個學生的節奏。我國自1999年高校擴招后，接受高等教育人數急劇上升，毛入學率由1999年的10．5％增長至2016年的42．7％，十七年間毛入學率翻了兩番。進入高等教育普及化階段的情況下，教學人數快速增多，這種以教師為中心教學方法的弊端就愈突出，也很難體現“為了學生的一切，為了一切的學生，一切為了學生”的教學理念。

3．良好的師生關系與學習氛圍根據學生的理解狀況、聽課氛圍甚至眼神的流露等，對進度和內容進行微調，還可通過自身教學風格帶動學生的積極性，活躍課堂氣氛，學生能夠較為快速地進入學習狀態，達到提高授課效果的目的。而網絡教學較難實現近距離的臨場接觸和實時提問，長期“孤獨”狀態下的教學環境，缺乏與同學和教師的交流和互動，加之學習場地的任意性和時間的零散性，難以讓人集中注意力。更為重要的是，作為教育者，教育的目的不僅為傳授知識，更需要在整個教學活動中通過教師自身的行為，在潛移默化中影響學生的性情和品質，幫助學生更加獨立地全面成長，即所謂全方位育人。在長期的教學過程中可以培養師生間深厚的情誼，有助于學生情感的發展和價值觀的塑造，而碎片化的時間和毫無情感的教學視頻顯然無法實現上述功能。從這個角度，網絡教學是技術層面的理性教學，而傳統教學是情感方面的感性教學。

4．相隔較長的授課周期傳統理論教學過程中，一門專業課程一周只有一次或者兩次，使得在此期間，出現了較大的時間斷檔“真空”期。德國心理學家艾賓浩斯研究發現，遺忘在學習之后立即開始，而且遺忘的進程并不是均勻的；最初遺忘速度很快，以后逐漸緩慢，提出“保持和遺忘是時間的函數”。若在學習后的幾天內不及時地溫習，會出現大量的知識遺忘。教學相隔時間較長，知識體系的連續性被阻斷，對學生的學習非常不利。為此，每次授課前“浪費”一定時間“溫故知新”般地重復已授內容成為有經驗教師提高授課質量的一種不得已的“常態”。

三、基于網絡教學的工科教學改進

在“大眾創業、萬眾創新”的戰略背景下，創新型、工程型人才培養自然成為現代工程教育的主要目標。通過對MOOC平臺教學與傳統工科教學的詳盡分析，可以看出，網絡教學在提供優質學習資源、自主性和以學生為中心等方面表現亮眼；而傳統教學中教師現場引導和培養感情、健全人格方面的巨大作用不可忽略。結合網絡教育與傳統教育方法的各自優勢，取長補短，強強結合，形成以學生為主體，教師為引導，傳統教學和網絡技術貫穿于整個教學過程的新型教學模式，營造良好的學習氛圍、激發教育者的學習積極性和主動性，在提高教學效果和教學質量的同時，實現創新性、工程型人才培養目標。于教育者，作為對課程內容熟稔，教學經驗豐富的教師，要先于受教育者找到自己的定位，要充分認識到自身在教學道路上起到的“指引明燈”的作用，是輔助學習的引路者；調整自身的教學計劃，以適應“以學生為中心”的新型教學模式，讓受教育者有更大的互動空間和更強的學習欲望，而非僅僅在講臺上“唱獨角戲”。同時重視網絡手段的運用，在線任務，與同學在網絡平臺互動交流，增強學習的研究深度和時間廣度。需充分發揮網絡手段的優點，并結合傳統工科教學特點，全面挖掘學生“創新型、工程型”特質，以符合當今社會所需科技人才的要求。于受教育者，首先應做好新教學模式下從被動的知識接受者轉變為知識探索者，這一轉變對于接受了12年基礎教育，剛剛步入高校的大一新生尤為重要。這也從另一個方面表明本文提出的新型教學模式在基礎教育推廣的重要性，宏觀上此為一項龐大的系統工程，需要政府的教育部門從政策層面引導和推進。在這種模式下教師角色轉變為學生在知識探索的“助推劑”，學生也要有鍥而不舍的鉆研精神，完成從“聽者”到“問者”“思者”的轉變，從被動接受到主動感悟的轉變。

1．基于建構主義理論的課上教學體系在教育領域，建構主義理論從屬于認知主義理論，強調學習需要外部刺激與內部心理行為相互結合，以使受教育者形成完整的學習體系，即認識并非簡單在人腦中直接的反映，需要在原有習得的知識之上進行建構。必須通過接受外部刺激后，受教育者方能建構新的知識體系。該知識體系絕非一蹴而就，必須基于受教育者在與外部刺激多次反饋、互動中逐步改進形成。這與否認受教育者應具有認識能動性的機械反映論完全不同。當受教育者成為主體時，在接受教師的刺激后產生體會和疑問，與教師互動，達到解決疑問、加深體會的目的。同時，在共同協作完成教師所給課題的情境下，接收到同學間的相互刺激，又可能產生新的疑問，彼此間反饋互動，從而主動地逐步習得需學知識。在MOOC模式下，學生充分掌握學習的時間和空間，在學習的方式和靈活性上也做到了以學生為主體。但也存在學生只能被動地“聞”與“視”，刺激源僅為屏幕中教師，且只能通過單方面語音和少量動作進行刺激，學生無法架構自身的知識體系。基于建構主義理論，學生成為直接參與建構知識體系的主導者，而教師則變為學生在課堂上接受的主要刺激源，啟發學生思維，引導其知識體系的構建。教師的功能是外界刺激源，其輔助作用十分必要，刺激的手段也應時刻以學生為中心。但建構主義理論下強調多刺激源，即教師不是唯一刺激源，學生間的交流與討論刺激也尤為重要，如其他學生在專心聽講、認真筆記、積極與同學和教師交流、討論等，形成了學習環境與氛圍的刺激，有助于引導其他學生集中注意力，參與到與教師、同學間的互動中，從而快速架構出自身的知識體系。教師是教學過程中反應的引發劑和催化劑，而學生間的刺激是反應分子間的不斷碰撞，產生新的知識體系。有經驗的教師將學生分為若干組交流與討論的做法即是這一理論的具體應用。參照開展學術、科研項目的基本流程，首先給出某一課題，通過文獻、資料獲取和研讀，提出研究方案、方法、內容和技術路線，并對可能的創新有預想，然后按制定流程開展工作、得出結論。這一過程強調學生自主完成，教師只負責定期的指導、監督進程和對最終結論的評價與建議。學生在此過程中自主學習的綜合素質和能力得到增強，該過程的本質即是基于構建主義理論，使受教育者在不斷接受外部刺激促成知識架構的形成。

2．應用網絡技術建立課下教學體系首先是線上學習平臺的建立。目前，在課上已廣泛采用的多媒體教學，使課堂變得活躍、有趣和生動，為展現形象化、具體化的知識發揮了積極作用。相應地，在課下引入網絡教學手段，打破時空限制，充分利用學生的課余時間，有助于加深理解和拓展課內相關內容的學習任務。如此，一方面可針對學有余力學生知識的拓展；另一方面對多數學生起到輔助和加深理解的作用。此不但利用了網絡教學的便捷性，并延伸了傳統教學的廣度和深度。網絡學習任務亦可按不同類別供學生選擇，如對全體學生必須完成的“規定動作”基礎類、對學有余力學生自由決定“可選動作”的拓展、加深和強化類等。其次是線上交流平臺的建立。為便于教師與學生更好的交流，需建立如郵箱、QQ、微信等線上平臺。此外，教師和學生可通過在線答疑以提高工作效率。此可作為對部分高校，如上海市市屬學校實施的教師坐班答疑、自習答疑等傳統答疑方式的補充和加強。國內部分高校開展的各類傳統答疑方式，雖然校方對教師制訂了嚴格要求和激勵措施，廣大教師也十分重視，但在規定時間內“空等”的高發更突顯了線上交流平臺建立的重要性。采用類似于網絡直播的方式，開展網絡教學的實時交流，即師生之間的在線視頻交流，以更接近現場感的方式提高交流效果和質量。學生也可將問題通過網絡上傳，教師則可通過數位板等實時解答、推演復雜公式的推演或解題過程，此可很好地彌補以PPT方式未能提供在推演過程中留給學生思考“間隙”的缺陷，而在推演過程的傳統板書時間，對學生理解知識十分重要。以這種方式的在線答疑能最大限度地“還原”傳統的真實答疑，保證答疑質量的同時又節約了師生雙方時間，實現資源利用的高效性。通過在線交流平臺，學生可自由地相互討論、交流和學習。通過網絡課前預習和線上答疑等方式可有效幫助學生系統全面地理解課上講授知識，實現多維度、全方位的外部刺激，加深學生對自身知識體系的構建。為此，本文提出了基于構建主義理論強調外部刺激，以學生為主體的新型工科教學模式，其流程如圖1所示。在課前，教師在線課程任務，學生根據任務查詢書本參考文獻，對下一學習章節自主預習。教師也可在線與學生交流，得知學生在預習時出現的主要問題，在課上授課時即可“對癥下藥”，鞏固學生的薄弱環節。在課上教學中，教師根據教學內容安排相應的問題，要求小組協作完成，之后教師系統地點評，指出不足之處并改正。課后教師作業和在線測試題，檢驗學生在課前及課上的學習成果。若學生在任一環節有迷惑之處，可與教師在線答疑交流。在課前、課上及課后三個重要的教學環節，都突出和加強了教師與學生間的聯系，同時學生自主學習的能力得以大大加強，與知識的聯系更加緊密，有助于其形成較為完整的知識體系。

四、結語

本文在分析網絡教學和傳統教學模式各自優劣后，基于強調刺激的建構主義理論，提出了新工科背景下高等工程教育中在堅持傳統教學模式的同時，應堅定以學生為中心的思想指導，教師為學生建構知識體系的引導者。借鑒網絡教學中可隨時隨地學習、方便快捷的特點，適當引入在線教學預習，在線答疑，在線同學互助等措施，增強學生學習的主動性和全面性。教師應制定詳細的教學計劃，幫助學生課下預習的同時，在課堂上引導學生提出問題，解決問題，加強其主觀積極性。

參考文獻：

［1］王志軍，余勝泉．網絡教學平臺的選擇和分析模型研究［J］．電化教育研究，2012，（05）：36．

［2］李軍，劉麗杰．高校思想政治理論課虛擬實踐教學模式與實施路徑探析［J］．高教論壇，2015，（09）：42．

［3］張國偉，賈國棟．語言教學軟件終結性評估的基本原則與實踐———兼評《新理念大學英語網絡教學系統》［J］．外語界，2009，（03）：81．

［4］賈國瑞，趙慧潔，郭琦．網絡教學融入高校工科專業基礎課的實踐———以“光電子技術”課程為例［J］．高等教育研究學報，2016，（01）：96．

［5］曲宏毅，韓錫斌，張明．網絡教學平臺的研究進展［J］．中國遠程教育，2006，（05）：55．

［6］汪基德，馮瑩瑩，汪瀅．MOOC熱背后的冷思考［J］．教育研究，2014，（09）：104．

［7］簡煥鎮，戴明生．歸級交叉分層次教學模式概論［M］．天津：天津教育出版社，2004．

［8］李明華．農民工高等教育需求、供給和認證制度研究［M］．北京：中國言實出版社，2011．

作者：李江 李春 張萬福 單位：貴州省黔南名族職業技術學院