應(yīng)用型高校自動化類專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究

葛繼偉

（南京郵電大學(xué)通達學(xué)院，江蘇揚州225009）

自動化類專業(yè)是以自動控制為基礎(chǔ)，涵蓋了高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、自控原理、微機技術(shù)、單片機技術(shù)、DSP技術(shù)、電機系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、編程技術(shù)等現(xiàn)代高校理工科課程中既有高深理論又有動手實踐、既有硬件又有軟件的多領(lǐng)域全方面教學(xué)內(nèi)容。在筆者所工作的高校自動化類專業(yè)包含了自動化及電氣工程及其自動化兩個具體專業(yè)[1]。前者更偏向自動控制，而后者更偏向電力系統(tǒng)。自動化類專業(yè)因其廣而雜固然有較好的就業(yè)面，但也帶來學(xué)習(xí)遷移難度大等缺點，學(xué)生難以舉一反三，部分課程甚至屬于老大難問題，素以教者棘手，學(xué)者掛科率高而聞名。

不幸的是，2020年一場突如其來的危機打斷了正常的線下課堂教育，迫使包括筆者在內(nèi)的教育工作者與學(xué)生不得不進行一場前無古人的教育實驗——以網(wǎng)絡(luò)教育代替線下課堂教育。通過活生生的教學(xué)實踐，教育工作者獲得了僅僅通過理論研究所不能獲得的教學(xué)經(jīng)驗，并將其升華為一般性的教育理論。該文基于網(wǎng)絡(luò)教育的實踐，針對應(yīng)用型高校這一背景，提出了若干意見，并通過實踐過程獲得了令人滿意的效果。

1 應(yīng)用型高校自動化類專業(yè)培養(yǎng)目標與教學(xué)體系

應(yīng)用型高等院校培養(yǎng)的學(xué)生被認為應(yīng)該是具有一定理論知識的應(yīng)用型人才。應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標不同于理論型人才培養(yǎng)目標，以為國家與社會培養(yǎng)一大批合格的工程技術(shù)人員為教學(xué)方向，為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展添磚加瓦，為我國企業(yè)發(fā)展壯大、進軍國際頂尖地位提供生力軍。因此，應(yīng)用型高校應(yīng)基于應(yīng)用型人才教育這一基本背景，發(fā)揚“工匠精神”，以提升實踐能力、充實應(yīng)用技能為主要的教學(xué)目標，探索新型應(yīng)用型電氣工程師的人才培養(yǎng)模式，建構(gòu)起基于應(yīng)用型學(xué)院現(xiàn)實的獨具特色的教育教學(xué)模式，在打好學(xué)生基本功的前提下，教會學(xué)生具有更強的綜合技能運用和實踐創(chuàng)新能力[2]。

鑒于應(yīng)用型高校的人才培養(yǎng)目標以培養(yǎng)具有相應(yīng)技能的電氣工程師為方向，其第一步便是培養(yǎng)學(xué)生具備扎實的職業(yè)基礎(chǔ)，教學(xué)體系也應(yīng)以此為首要目標。所謂扎實的職業(yè)基礎(chǔ)不僅指理論知識的學(xué)習(xí)，還應(yīng)具備自動化類專業(yè)領(lǐng)域思維層次與表達能力的提升，學(xué)生應(yīng)不僅熟悉在課堂上學(xué)到的理論知識，還應(yīng)能夠?qū)⒁粋€應(yīng)用型人才所需的思維方式和習(xí)慣深深地嵌入于大腦之中，并且能通過實踐與語言將其有效地表達出來。因此教育工作者在實際教學(xué)過程中應(yīng)以所在高校的實際情況為基礎(chǔ)，借鑒國內(nèi)外優(yōu)秀應(yīng)用型高校的教學(xué)經(jīng)驗，貼近信息化與人工智能大發(fā)展的時代背景，注重包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在內(nèi)的多種形式，打造獨具特色的應(yīng)用型高校教學(xué)模式，著力培養(yǎng)提高學(xué)生應(yīng)用知識思維能力、終身技能學(xué)習(xí)能力、人際溝通與理論知識表述能力。

2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢與弊端

2.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是指基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以電子計算機，智能手機和平板電腦等電子設(shè)備作為教學(xué)工具，通過網(wǎng)絡(luò)媒介將知識傳遞給學(xué)生。在知識傳遞過程中突破了線下接觸的限制，理論上可在地理上極其遙遠兩地傳遞知識[3]。所傳遞的知識也可突破板書或幻燈片投影的限制，可以在極近距離內(nèi)以聲光電的形式呈現(xiàn)于學(xué)生眼前[4]。

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更加便捷

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有便捷性，學(xué)生可不受學(xué)校圍墻甚至國界的影響來學(xué)習(xí)課程。學(xué)生也無須親自前往教室聆聽教師講課，而是可以在家中或是在宿舍完成課堂學(xué)習(xí)且即使身體不適也可進行。教育工作者可將自己的教學(xué)視頻或是名師的教學(xué)錄像推介給學(xué)生，方便學(xué)生在課后對其疏忽的知識點加以鞏固。通過使用諸如QQ、騰訊會議、電子郵件、雨課堂等網(wǎng)絡(luò)工具，教師可以與學(xué)生進行更密切地接觸與互動。學(xué)生之間也可以在教師指導(dǎo)下進行課堂討論，增加了彼此間的了解與默契。

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更具表現(xiàn)力

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)因為使用電子設(shè)備與相關(guān)軟件進行授課，在教育工作者具備一定的能力與資源的前提下，可以實現(xiàn)比線下授課更好的課堂表現(xiàn)力。所謂課堂表現(xiàn)力是指在授課過程中通過教師的課堂表現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，確保知識準確傳遞，達到預(yù)定教學(xué)目的的過程。在網(wǎng)絡(luò)授課過程中，教育工作者可突破線下課堂的限制，通過諸如仿真軟件、Matlab控件等手段與學(xué)生進行實時互動，使得理論知識不再枯燥與割裂，而是與應(yīng)用知識相結(jié)合，提升了課堂表現(xiàn)力，也符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的宗旨。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)教育可引入豐富的在線資源

在當(dāng)今日新月異的互聯(lián)網(wǎng)世界，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源已經(jīng)并不罕見。諸如美國的哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院在內(nèi)的許多世界名校均已將其本科教學(xué)內(nèi)容加以錄制并公之于世，供各國師生加以學(xué)習(xí)研究。在目前的互聯(lián)網(wǎng)上，甚至已經(jīng)有專門的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺如中國大學(xué)MOOC（慕課）、愛課程網(wǎng)等對高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源加以收集并展示。教育工作者亦可自行制作教學(xué)視頻并發(fā)布于上述網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺上。因此，如何最大化地利用互聯(lián)網(wǎng)豐富的教學(xué)資源并將其有機嵌入于教育工作者自身的教學(xué)實踐，是每一個教育工作者都應(yīng)該思考的方向

2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的弊端

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在帶來極大的便利的同時，也存在著與生俱來的弊端。然而在其發(fā)展過程中，由于因客觀原因缺乏過渡周期及對新生事物缺乏了解，現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)教學(xué)因此或多或少會縮小其優(yōu)勢放大其弊端，因此，教育工作者應(yīng)感知其弊端并在教學(xué)實踐活動中盡可能地減少其不利影響[5]。

2.2.1 課堂安排有待創(chuàng)新

網(wǎng)絡(luò)教育區(qū)別于線下教育或許有多個方面，但課堂安排的區(qū)別無疑是最顯著的區(qū)別。如何精心安排課堂時間一直是最需要考慮的方面。在線下教育中，目前已經(jīng)有了比較成熟、行之有效的課堂時間管理結(jié)構(gòu)即一般情況下一節(jié)課45 min中，前5～10 min用于復(fù)習(xí)回顧與新課導(dǎo)入，中間20～30 min用于課堂內(nèi)容講解，最后10 min用于課堂反饋與總結(jié)。在師生互動關(guān)系上，一般是教育工作者在講臺上講演而學(xué)生在課下聽的知識單向傳播模式，不利于學(xué)生主動性的發(fā)揮。

2.2.2 考核機制亟待探索

基于應(yīng)用型高校的生源素質(zhì)，在網(wǎng)絡(luò)教育過程中必須時刻注意考核機制的運用情況。在大多數(shù)高校，考核機制可分為理論課程平時考核、實踐課程考核以及期中期末考核3部分，在線下教育中三者目前也有了切實可行、成熟有效的考核方法，可有效杜絕逃課、作弊等情況。

然而，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)教育考核機制如何保證具有與線下封閉的全日制高等教育同樣的效力，學(xué)生在平時上課的投入程度很難把控，因為學(xué)生極易在上課時頂不住誘惑在電腦上打開后臺程序做自己的事情，甚至于出現(xiàn)掛機等情況。平時的線下作業(yè)無須動筆書寫僅需要會復(fù)制粘貼便可完成。在期末考試時，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)顯然更難以保證學(xué)生的誠信程度。以上種種情形均說明，構(gòu)建一套完善的網(wǎng)絡(luò)教育考核機制仍是當(dāng)代教育工作者需要思考與回應(yīng)的問題。

3 自動化類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實施策略

3.1 完善網(wǎng)絡(luò)教育的課堂結(jié)構(gòu)安排

網(wǎng)絡(luò)教育的課堂結(jié)構(gòu)針對線下教育的弊端，結(jié)合自身特點，自然應(yīng)揚長避短，有所舍取。第一，在時間安排上，大部分高校的情況（包括筆者所在的高校）是依然遵循線下教育的模式即兩節(jié)課共90 min外加5 min課間休息時間共計95 min。因此合理安排時間顯得尤為重要。在此可將自動化類課程大致分為理論型課程與應(yīng)用型課程兩種類型，前者偏向于數(shù)學(xué)計算與公式推導(dǎo)，對學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)要求高，包括自動控制原理和現(xiàn)代控制理論等；后者則偏向于某一特定具體實物進行教學(xué)，多數(shù)可利用仿真軟件進行模擬仿真，對學(xué)生實踐能力要求較高，包括計算機控制技術(shù)與DSP技術(shù)與應(yīng)用等。兩類課程有不同的時間安排：理論型課程可安排為開始5 min導(dǎo)入，之后20 min講解一知識點，再之后5 min用于布置課堂練習(xí)，時間一到便停止作答，將作答情況記入平時成績，最后在下一節(jié)課開始時講解課堂練習(xí)。如此往復(fù)循環(huán)，95 min的時間便可分為學(xué)生注意力所能集中的三部分，避免了傳統(tǒng)線下教育學(xué)生注意力在一節(jié)課開始30 min以后注意力難以集中的缺陷；應(yīng)用型課程因考慮到仿真軟件與實物視頻教學(xué)的應(yīng)用而需要留有更多的時間冗余，因此時間安排也要有相應(yīng)的調(diào)整即95 min可分為5 min導(dǎo)入+45 min理論知識+45 min仿真軟件應(yīng)用，意即更接近于傳統(tǒng)的線下教育模式。

3.2 完善網(wǎng)絡(luò)教育的課堂考核機制

線上教育具有容易匿名難以監(jiān)督的特點?？紤]到應(yīng)用型高校的生源素質(zhì)，在平時教學(xué)時可考慮將學(xué)生依據(jù)學(xué)生學(xué)號的奇偶性分為兩組，分別布置不同的題目，從而達到考核學(xué)生的課堂聽課情況，以杜絕作弊。學(xué)生的課后作業(yè)應(yīng)強調(diào)手寫完成，拍照或是掃描上傳，至少應(yīng)杜絕上交作業(yè)時將他人作業(yè)簡單粗暴的復(fù)制粘貼。期末考核時應(yīng)要求學(xué)生手寫作答，在其座位前方安置攝像頭并在考試時錄像并上傳，教師可通過騰訊會議等軟件實時監(jiān)控學(xué)生動態(tài)，對于少數(shù)重點對象可要求其設(shè)置一前一后雙攝像頭，以便能夠比較徹底地杜絕作弊情形，維持網(wǎng)絡(luò)教育期末考核時所需要的紀律。

3.3 網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)注意互動性

網(wǎng)絡(luò)教育雖然沒有線下教育的人與人面對面接觸的親切感和真實感，但卻能夠最大限度地利用當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的進步來營造師生互動的情境。例如，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺普遍具有發(fā)送彈幕的功能，教育工作者在教學(xué)授課過程中，可不時地開啟彈幕，注意學(xué)生匿名反饋的信息，即使有些寫的并不恰當(dāng)也應(yīng)以表揚為主，避免打擊學(xué)生積極性，通過師生互動可以事半功倍地收獲1+1>2的效果。

3.4 創(chuàng)新打造教學(xué)工具

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，教育工作者還需注意教學(xué)工具的創(chuàng)新。筆者在教學(xué)實踐過程中，一定程度上運用到了以下若干教學(xué)工具的創(chuàng)新。第一，在理論型課程教學(xué)過程中，公式推導(dǎo)顯然占據(jù)到了及其重要的比重。傳統(tǒng)的公式推導(dǎo)過程一般通過課堂上的大黑板一步一步完成，具有簡單可靠，一目了然的優(yōu)勢。然而在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，公式推導(dǎo)過程往往依托PPT翻頁一步到位式地給出，推導(dǎo)過程只要稍微復(fù)雜，學(xué)生很容易一頭霧水，不知所云并進而難以跟上課程進度，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。解決方法可分為3種：（1）為PPT加入動畫效果。（2）運用手寫輸入板一步步輸入手寫信息。目前市面可在淘寶網(wǎng)等電商平臺上較為容易地買到多種手寫輸入板。（3）運用小黑板，通過攝像頭拍攝的方法寫出公式推導(dǎo)過程。筆者所采用的便是這一方法，圖1筆者于小黑板上推導(dǎo)公式。

圖1 運用小黑板進行公式推導(dǎo)

第二，在自動化類學(xué)科網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，如果能夠熟練使用Matlab控件顯然將會是大有成效的。運用Matlab控件具有以下優(yōu)勢：（1）強化學(xué)生參與感。傳統(tǒng)教學(xué)方式，無論是板書還是PPT，均存在學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏主體性的問題。而由學(xué)生親自使用計算機運用Matlab控件將會避免這一問題。學(xué)生通過親自使用Matlab控件調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，將使其能夠直觀感受到自動控制原理這門課程的魅力，獲得了探索感與滿足感，避免了單調(diào)乏味。比如，在自動控制原理中的二階系統(tǒng)響應(yīng)的教學(xué)過程中，在Matlab控件中通過對阻尼比的調(diào)節(jié)，借由直觀的響應(yīng)曲線圖像演示，學(xué)生能夠一眼看出其對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。此時教育工作者應(yīng)不失時機地穿插相應(yīng)理論知識的講解，便可以有效加深學(xué)生的理解。（2）部分動手能力強、好奇心重的學(xué)生會試圖打開控件源文件，了解背后的代碼，甚至在教育工作者鼓勵與支持下加以改進。如此，便可獲得讓教育者所期望的教育遷移的效果，使得自動控制原理與編程知識相結(jié)合，收到更好的效果。

第三，創(chuàng)新教學(xué)工具還包括演示模式的創(chuàng)新。傳統(tǒng)教學(xué)演示工具一般使用PowerPoint（PPT）進行。而目前已出現(xiàn)了多種新興的演示工具諸如Focusky和Prezi等。Focusky是一款國人開發(fā)的免費、高效的演示軟件，它具有操作方便，易用性好，可挖掘性強，可利用無限縮放/旋轉(zhuǎn)/移動的切頁方式，使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)變得生動有趣，并且效果專業(yè)。Prezi則是一種通過縮放/快捷動作使演示更為高效的軟件。它以跳躍性的方式從一個頁面轉(zhuǎn)向另一個頁面，極富視覺沖擊力。較之于PPT，以上兩款軟件均具有更好的視覺效果表現(xiàn)力和更加豐富的功能，在教育工作者網(wǎng)絡(luò)授課過程中應(yīng)注意加以使用[6]。

第四，在備課階段，為適應(yīng)智能手機所帶來的當(dāng)代生活智能化，學(xué)生注意力愈加難以集中的趨勢，可引入在微博中常用的長圖片形式對課堂所學(xué)知識點加以總結(jié)并于課后發(fā)放給學(xué)生。這樣可以方便學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容加以回顧，充分利用碎片化時間達到高效復(fù)習(xí)的目的。

4 結(jié)語

在當(dāng)前特殊時期，不論教育工作者的主觀意愿與客觀條件，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已經(jīng)成為唯一一種可行的教學(xué)手段，因此亟須教育界全體人士進行廣泛而又專門的研究。在當(dāng)前教育部關(guān)于教學(xué)改革的綱要中，已明確提出了杜絕水課，打造金課的目標。自動化類專業(yè)課程多抽象艱深、理解不易的特征，極其容易陷入教育工作者在講臺上空講，學(xué)生卻無人聽課的水課經(jīng)典狀態(tài)。該文針對特殊時期自動化類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)教育所應(yīng)注意的問題，提出了四方面的改進方法，從而響應(yīng)教育部號召，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)高校的教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)國家下一代應(yīng)用型人才而服務(wù)。