海洋科學(xué)類課程線上教學(xué)的實(shí)踐研究

（國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院 湖南·長沙 410003）

0 引言

2019年以來的疫情打擾了所有人生活工作，為了確保高校教學(xué)工作不斷線，利用網(wǎng)絡(luò)開展教學(xué)工作，確保學(xué)生在不能返校集中學(xué)習(xí)階段開展線上學(xué)習(xí)，有效利用互聯(lián)網(wǎng)資源，將疫情對(duì)教學(xué)的影響降到最低；此外，努力將疫情所帶來的教學(xué)負(fù)面影響轉(zhuǎn)化為推動(dòng)教學(xué)模式創(chuàng)新改革的動(dòng)力，打造智慧課堂，全面提高教師教學(xué)素質(zhì)和教學(xué)質(zhì)量。

在中國高等教育邁向新時(shí)代的關(guān)鍵階段，現(xiàn)代教育模式不斷發(fā)生重大改革；從傳統(tǒng)單一的課堂教學(xué)模式向著“線下+線上”的混合式教學(xué)轉(zhuǎn)變，尤其是作為高素質(zhì)新型軍事人才培養(yǎng)高地和國防科技自主創(chuàng)新高地的國防科技大學(xué)，針對(duì)生長軍官本科學(xué)歷教育和首次任職培訓(xùn)教育進(jìn)行了一系列的教學(xué)模式改革。提出了“以學(xué)員為中心，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)”的課堂—課程教學(xué)改革，著重開展探究式課堂教學(xué)改革，注重啟發(fā)式講授，互動(dòng)式交流，探究式討論；注重小班化，翻轉(zhuǎn)課堂和基于 MOOC等智慧課堂的混合式教學(xué)。積極創(chuàng)新教學(xué)方法手段，努力從傳統(tǒng)的課堂教師授課的被動(dòng)學(xué)習(xí)向融合探究式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、自我學(xué)習(xí)、實(shí)踐學(xué)習(xí)、同伴互學(xué)和從做中學(xué)等多重手段的主動(dòng)學(xué)習(xí)過渡。重點(diǎn)建設(shè)了一批“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的線上“金課”，利用中國大學(xué)MOOC平臺(tái)、雨課堂、移動(dòng)APP“紅客客戶端”、學(xué)堂在線、超星學(xué)習(xí)通、軍事職業(yè)教育平臺(tái)等互聯(lián)網(wǎng)手段和資源推進(jìn)線上線下混合式教育模式改革，并取得了較好的成果。

海洋科學(xué)類課程是本科生的學(xué)歷教育課程，是一類理論講授結(jié)合實(shí)踐操作的綜合類課程，本文針對(duì)該類課程的特點(diǎn)，探究了如何利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)，給出了本教研室在實(shí)際教學(xué)過程中的具體做法和思考，以期能為新時(shí)代教學(xué)改革提供參考和借鑒。

1 教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)方法

傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，其優(yōu)勢(shì)在于教學(xué)環(huán)境的客觀實(shí)時(shí)性，有利于在開展教學(xué)中教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，同時(shí)也為學(xué)科專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)傳授奠定了基礎(chǔ)；此外，線下教育模式還有利于教師和學(xué)生之間實(shí)時(shí)的情感交流，便于在教學(xué)過程中教師和學(xué)生思想的交融、靈感的碰撞，提高學(xué)習(xí)效率和理解深度；從經(jīng)濟(jì)角度看，線下教育投資成本較低，投入產(chǎn)出效益較高。但是，傳統(tǒng)線下教育模式由于受教師、教材等現(xiàn)實(shí)條件約束，其信息容量較小，教育方法和手段較單調(diào)，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，教學(xué)過于程序化和模式化，同時(shí)也不利于提高教師的綜合素質(zhì)、開闊教師和學(xué)生的視野，教學(xué)過程中所涵蓋的知識(shí)范圍較窄，更重要的是對(duì)于一些抽象性知識(shí)的現(xiàn)場(chǎng)展示很難實(shí)現(xiàn)，很多需要現(xiàn)場(chǎng)演示或試驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容受物質(zhì)條件約束而無法進(jìn)行，教學(xué)內(nèi)容的完整性得不到保障，知識(shí)更新易遲滯，往往造成學(xué)生在教室中的所學(xué)難以在工作生活中轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

線上教學(xué)是利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，融合多源知識(shí)單元，通過直播或錄播等方式開展教學(xué)的新型教育模式。其優(yōu)勢(shì)在于打破了線下教學(xué)受時(shí)間和空間的限制，提供更多的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)途徑，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離教學(xué)，能夠支持移動(dòng)式學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)；但是，線上教育缺乏教師和學(xué)生的面對(duì)面交流互動(dòng)，也難以模擬集體學(xué)習(xí)的氛圍，不利于保證學(xué)習(xí)行為和效率，此外，線上教學(xué)對(duì)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)條件的要求較高，有一定的技術(shù)門檻。因此需要發(fā)展線上+線下的混合式教學(xué)，使這兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，更好地服務(wù)于新時(shí)代的軍事高等院校教學(xué)。我們?cè)诖舜伍_展海洋調(diào)查類課程線上線下教學(xué)過程中綜合利用雨課堂、ZOOM視頻會(huì)議以及虛擬輔助軟件等多種平臺(tái)開展理論和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。

1.1 雨課堂

雨課堂由學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)，旨在連接師生的智能終端，將課前—課上—課后的每一個(gè)環(huán)節(jié)都賦予全新的體驗(yàn)，最大限度地釋放教與學(xué)的能量，推動(dòng)教學(xué)改革。

雨課堂將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入到 PowerPoint和微信，在課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立溝通橋梁，讓課堂互動(dòng)永不下線。使用雨課堂，教師可以將帶有MOOC視頻、習(xí)題、語音的課前預(yù)習(xí)課件推送到學(xué)生手機(jī)，師生溝通及時(shí)反饋；課堂上實(shí)時(shí)答題、彈幕互動(dòng)，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生互動(dòng)提供了互聯(lián)網(wǎng)下的解決方案。雨課堂較好地覆蓋了課前—課上—課后的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為師生提供完整立體的數(shù)據(jù)支持，個(gè)性化報(bào)表、自動(dòng)任務(wù)提醒，讓教與學(xué)更明了。

就環(huán)境部署而言，雨課堂全部基于Powerpoint和微信，無需硬件投入，只需安裝雨課堂軟件，便可將Powerpoint和微信轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔X桌面和智能手機(jī)上的智慧課堂。在最新版雨課堂中可實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）具備云端課件庫功能，只要有網(wǎng)絡(luò)便可隨時(shí)隨地上課；（2）支持課堂板書、課中多類型問題互動(dòng)、音視頻直播或錄播、課堂投稿、實(shí)時(shí)彈幕、隨機(jī)點(diǎn)名等功能，活躍課堂氛圍，有效提高課堂互動(dòng)效果，增強(qiáng)學(xué)生興趣；（3）設(shè)置分組互評(píng)、課后大數(shù)據(jù)分析、試卷制作批改等功能，高效完成教學(xué)質(zhì)量評(píng)估和考核任務(wù)。

1.2 ZOOM視頻會(huì)議

ZOOM視頻會(huì)議是一款多人視頻通話工具，支持遠(yuǎn)程音頻交流、桌面分享、遠(yuǎn)程屏幕控制等功能，能夠支持PC、Android和MAC等平臺(tái)。教師首次注冊(cè)并登錄軟件后，可以方便的發(fā)起一個(gè)會(huì)議，并會(huì)擁有一個(gè)唯一的9～11位數(shù)字會(huì)議ID，可將此ID保存，此后再次登錄直接選擇加入此ID的會(huì)議，避免每次發(fā)起會(huì)議 ID都不同的麻煩。學(xué)生可直接通過教師分享的會(huì)議ID加入課堂，在授課過程中，教師可利用共享屏幕功能給學(xué)生展示教學(xué)多媒體素材，分享屏幕功能進(jìn)行中，可以畫筆標(biāo)注、段落選擇、網(wǎng)絡(luò)鏈接跳轉(zhuǎn)演示、選色、撤銷，選擇激光筆可進(jìn)行文字段落選擇、網(wǎng)絡(luò)連接訪問；水筆及鋼筆功能可進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)注與涂鴉功能，方便重點(diǎn)內(nèi)容的標(biāo)注和板書的書寫；學(xué)生可方便地開啟視頻、音頻或聊天的方式實(shí)時(shí)回答教師提出的問題或提出自己的疑問或觀點(diǎn)，實(shí)施的與教師建立溝通。若不需要溝通或回答問題，則可方便的關(guān)閉視頻或麥克風(fēng)。授課進(jìn)行中，開啟錄制功能，教師可保存教師授課過程。

1.3 教學(xué)方法

本課程采用“雨課堂+ZOOM視頻會(huì)議+虛擬輔助軟件”的方法開展疫情期間的線上教學(xué)。其中雨課堂作為教學(xué)主要平臺(tái)，承擔(dān)教學(xué)素材推送、課堂知識(shí)問答互動(dòng)、課程學(xué)習(xí)情況分析、課程考核等教學(xué)工作；ZOOM視頻會(huì)議作為課堂教學(xué)模擬平臺(tái)，承擔(dān)課程視頻直播、師生互動(dòng)、教學(xué)監(jiān)督、個(gè)人答疑等教學(xué)工作；虛擬輔助軟件是針對(duì)海洋科學(xué)類課程中實(shí)踐內(nèi)容遠(yuǎn)程教學(xué)所開發(fā)的輔助工具，其中涉及海洋動(dòng)力學(xué)過程模擬仿真、海洋調(diào)查裝備、海洋調(diào)查平臺(tái)等實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的三維仿真，從而滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中對(duì)該課程實(shí)踐部分的教學(xué)需求。有效合理地結(jié)合這三類平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)海洋調(diào)查類課程在疫情期間的線上教學(xué)。

2 海洋科學(xué)類課程實(shí)例教學(xué)分析

2.1 海洋調(diào)查方法理論講授課程案例

本文以海洋調(diào)查方法中第一講緒論為例，本節(jié)課重點(diǎn)為海洋調(diào)查方法的課程設(shè)計(jì)及內(nèi)容安排，講解海洋調(diào)查簡(jiǎn)史和平臺(tái)技術(shù)。

課前準(zhǔn)備：將設(shè)計(jì)好的課件在雨課堂平臺(tái)上傳，推送到學(xué)生端，并以公告的形式告知學(xué)生課前預(yù)習(xí)的相關(guān)要求。

上課當(dāng)天，教師做好以下幾方面的準(zhǔn)備：（1）設(shè)備準(zhǔn)備，也是最主要的一項(xiàng)，準(zhǔn)備安裝好雨課堂和ZOOM視頻會(huì)議軟件的電腦一臺(tái)，安裝微信的手機(jī)一部，如果電腦音視頻效果欠佳可以另外準(zhǔn)備話筒和攝像頭一套；（2）環(huán)境準(zhǔn)備，在進(jìn)行直播課程中需要一個(gè)安靜整潔的環(huán)境，這有助于集中學(xué)生的注意力；直播過程中雨課堂音頻和ZOOM音頻只保持一個(gè)為打開狀態(tài)，另外一個(gè)靜音，否則有回音；（3）心理準(zhǔn)備，在上課前對(duì)整個(gè)課程的過程在腦海中預(yù)演一遍，做好應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的心理；（4）形象準(zhǔn)備；最后核對(duì)雨課堂二維碼、上課班級(jí)、課件等準(zhǔn)備上課。

教師登陸ZOOM，加入自己的ZOOM會(huì)議室，學(xué)生按照教師事先給的ID加入ZOOM會(huì)議。教師共享課程ppt屏幕，掃碼登陸雨課堂，開啟雨課堂授課，選擇視頻直播并選擇錄屏直播，打開彈幕，要求學(xué)生開啟雨課堂，完成雨課堂點(diǎn)名工作。結(jié)合該兩種遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)真實(shí)課堂的網(wǎng)絡(luò)化模擬，教師可通過雨課堂和ZOOM平臺(tái)開始視頻直播授課，講解玻璃液體溫度計(jì)測(cè)溫原理及誤差分析，課堂中穿插提問和隨堂測(cè)試，共計(jì)45分鐘。

授課完畢后，教師利用雨課堂掌握學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況，發(fā)布課后作業(yè)，并對(duì)學(xué)生反映的教學(xué)問題進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)。

2.2 海洋調(diào)查方法實(shí)踐課程案例

本文以海洋調(diào)查方法中水溫觀測(cè)的第一次實(shí)踐課程：CTD操作和注意事項(xiàng)為例，本節(jié)課重點(diǎn)為CTD的基本構(gòu)成和操作規(guī)范，為了提高學(xué)生的互動(dòng)性，更深層次地模擬真實(shí)環(huán)境，本節(jié)課教學(xué)中除了使用雨課堂和ZOOM視頻直播平臺(tái)外，還需要學(xué)生安裝本課題組研發(fā)的海洋調(diào)查裝備仿真軟件。

類似理論講授課程，在課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)增加海洋調(diào)查裝備仿真軟件的調(diào)試，在視頻直播課程中引導(dǎo)學(xué)生同步操作該軟件，完成CTD基本構(gòu)造的講授和操作實(shí)踐，在反復(fù)的操作過程中掌握CTD的操作規(guī)范，并結(jié)合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行CTD數(shù)據(jù)的初步分析，完成本節(jié)課的實(shí)踐教授。授課完畢后同理論講授課程案例。

3 討論與思考

本文基于院校教學(xué)模式改革的現(xiàn)狀，以海洋調(diào)查方法為案例，探究了線上遠(yuǎn)程教學(xué)方式的改革，文中采用“雨課堂+ZOOM視頻會(huì)議平臺(tái)+海洋調(diào)查裝備仿真軟件”的教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了理論課程和實(shí)踐課程的遠(yuǎn)程教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果，但是在授課過程中也存在不少問題，現(xiàn)就作者認(rèn)為較突出的問題如下：

3.1 平臺(tái)穩(wěn)定性問題

2020年上半年由于全國各大院校均采用線上教學(xué)方式，同時(shí)在線的教學(xué)人員數(shù)量龐大，由此導(dǎo)致雨課堂等多種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不能穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)卡頓、掉線和系統(tǒng)崩潰等技術(shù)問題，這直接影響線上教學(xué)的正常進(jìn)行。

3.2 教學(xué)效果及評(píng)估問題

本文所用的“雨課堂+ZOOM視頻會(huì)議+虛擬輔助軟件”教學(xué)方法雖然極好地模擬了真實(shí)課堂環(huán)境，但所營造的課堂氛圍與真實(shí)環(huán)境依然有一定差異，由于虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境減弱了教師在課堂中對(duì)學(xué)生的掌控能力，致使虛擬課堂缺少真實(shí)課堂的嚴(yán)肅性，同時(shí)，學(xué)生易受其它外在因素的干擾，這些都對(duì)教學(xué)效果有較大的影響；在教學(xué)評(píng)估方面，互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能夠提供學(xué)生在學(xué)習(xí)中的一些數(shù)據(jù)，但是這一數(shù)據(jù)分類較籠統(tǒng)，而且互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)生考核的技術(shù)難度和硬件需求較高，不易實(shí)現(xiàn)。

3.3 教師使用互聯(lián)網(wǎng)能力問題

與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同，基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的教學(xué)要求教師對(duì)網(wǎng)絡(luò)和軟件應(yīng)用有一定基礎(chǔ)，如本文中所利用的雨課堂和ZOOM視頻會(huì)議軟件，教師需熟悉其直播、制作課件、制作提問、學(xué)生反饋數(shù)據(jù)分析等一系列操作流程；對(duì)于一些年齡較長的教師，也許他們?cè)谡鎸?shí)課堂中是深受學(xué)生追捧的名師，但要將真實(shí)課堂很好地移植到互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上，確實(shí)也是一項(xiàng)很有挑戰(zhàn)的工作。

通過開展線上教學(xué)，作者針對(duì)線上教學(xué)模式改革也做了幾點(diǎn)思考。

以雨課堂為例的線上教育平臺(tái)，使得線下課堂與MOOC進(jìn)行無縫銜接，它們作為教學(xué)管理輔助、線上教學(xué)向線下教學(xué)的延伸工具其意義值得肯定，但是從教育學(xué)的角度出發(fā)，如何基于數(shù)字化信息平臺(tái)開展教學(xué)模式改革更值得現(xiàn)代教育者關(guān)注?，F(xiàn)代教育倡導(dǎo)以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念可追溯至建構(gòu)主義教育理論，在該理論框架下教師只作為一個(gè)輔助角色，而學(xué)習(xí)者是通過“情境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”來實(shí)現(xiàn)自我知識(shí)體系的構(gòu)建。從這一角度而言，傳統(tǒng)的課堂教育優(yōu)勢(shì)明顯，而如何在“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式中實(shí)現(xiàn)則主要依賴于教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，因此，將傳統(tǒng)課堂的教學(xué)思維照搬至線上平臺(tái)顯然是不科學(xué)的，而這恰恰是目前線上教學(xué)中最普遍出現(xiàn)的問題之一，教師只是機(jī)械地將教學(xué)素材和上課地點(diǎn)搬到了互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上，而并非針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的特點(diǎn)去設(shè)計(jì)教學(xué)；作者認(rèn)為在“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式中的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅要圍繞教學(xué)目標(biāo)，而且要從有利于學(xué)生自我學(xué)習(xí)的角度去創(chuàng)設(shè)“情境”、“協(xié)作”和“會(huì)話”，從學(xué)習(xí)資料的搜集與分析、學(xué)習(xí)成果的數(shù)字化評(píng)價(jià)、思維成果的共享等方面利用好互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式改革的真正意義。

此外，大學(xué)課堂重在啟發(fā)，是學(xué)生對(duì)事物性質(zhì)、本質(zhì)、規(guī)律及與他物聯(lián)系等深度思維的培育媒介，這其中教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識(shí)的灌輸者，這意味著教師要充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培育學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，而非獲取監(jiān)管權(quán)從而迫使學(xué)生集中于課堂教學(xué)，那么如何利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情境和提示新舊知識(shí)之間聯(lián)系的線索，是當(dāng)下教學(xué)模式改革急需解決的問題；作者認(rèn)為利用物聯(lián)網(wǎng)、VR等手段構(gòu)建虛擬情境課堂將是未來線上、線下教學(xué)模式的發(fā)展方向，將學(xué)習(xí)者置身于教學(xué)內(nèi)容的虛擬情境中，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，從多元感官進(jìn)行外部刺激，構(gòu)建其“圖式”知識(shí)結(jié)構(gòu)，幫助其完成認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建立。

最后，隨著知識(shí)傳播途徑的多元化，在當(dāng)前的數(shù)字時(shí)代，人們獲取知識(shí)的代價(jià)幾乎為零，而教師在傳統(tǒng)課堂上所傳播的知識(shí)，在整個(gè)知識(shí)傳播體系中僅為冰山一角，因此，終身學(xué)習(xí)，努力拓展自我知識(shí)結(jié)構(gòu)革新將是未來教師必備的素質(zhì)，這也是新時(shí)代要求教師提高自身能力的一個(gè)必然方向。