醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)類課程直播式線上教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)探索

景斌 劉冬冬 翁大偉 趙相坤 張楠

0 引言

目前，醫(yī)學(xué)院校開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)類課程主要有兩大類：一類是面向全校所有專業(yè)的公共基礎(chǔ)課[1-3]，比如計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等；另一類是面向非臨床專業(yè)(如生物醫(yī)學(xué)工程、衛(wèi)生管理、法學(xué)等)的專業(yè)基礎(chǔ)課[4-6]，比如C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Java語(yǔ)言、醫(yī)學(xué)信息學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。這些課程雖然在授課對(duì)象和難度上有所不同，但在教學(xué)方式上都采用理論授課外加上機(jī)實(shí)驗(yàn)的形式，與其他學(xué)科課程相比，更強(qiáng)調(diào)理論水平和動(dòng)手能力的同步提升，因而對(duì)計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)有著很高的要求。

在2020年初新冠疫情快速蔓延的情況下，直播式線上教學(xué)在所有大中小學(xué)校中如火如荼地開(kāi)展起來(lái)。傳統(tǒng)的慕課(massive open online course，MOOC)在線課程一般采用錄播視頻的形式進(jìn)行教學(xué)，單向?qū)W(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容的輸出，而直播式線上教學(xué)能夠與學(xué)生進(jìn)行更好的互動(dòng)，對(duì)軟硬件要求較低，能夠更便捷地開(kāi)展起來(lái)，因而廣受教師的喜愛(ài)。但直播式線上教學(xué)是一種新興產(chǎn)物，大部分教師此前都沒(méi)有線上直播的經(jīng)歷，在開(kāi)展線上授課的過(guò)程中，新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)也是伴之而來(lái)，比如在教學(xué)準(zhǔn)備或?qū)嵤┻^(guò)程上跟傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比發(fā)生了很大的改變。為了今后能夠更好地開(kāi)展線上課程，本文針對(duì)計(jì)算機(jī)類課程特點(diǎn)和要求，對(duì)線上教學(xué)的執(zhí)行進(jìn)行了有益的嘗試和探索。

1 計(jì)算機(jī)類課程線上教學(xué)的特點(diǎn)

在傳統(tǒng)線下教學(xué)中，為了滿足計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)要求，一般采用理論授課與上機(jī)試驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方式，學(xué)生需到機(jī)房進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。機(jī)房實(shí)質(zhì)上是一種非常理想的線上教學(xué)環(huán)境，所有電腦軟件都已經(jīng)配置好，不存在操作系統(tǒng)和軟件版本問(wèn)題;所有電腦在局域網(wǎng)內(nèi)通暢連接，不存在網(wǎng)絡(luò)延遲問(wèn)題，教師可以一目了然掌握所有學(xué)生的情況，不存在師生交流不暢的問(wèn)題，這些在線上教學(xué)上都很難滿足。此外，已有的慕課類計(jì)算機(jī)課程線上教學(xué)[7-8]通常以課程網(wǎng)站上的視頻錄像為主，輔以課上教學(xué)內(nèi)容的課件，慕課類課程實(shí)質(zhì)上可以算作是一種輔助自學(xué)類的學(xué)習(xí)平臺(tái)，且MOOC類課程不僅需要事先制作好課程視頻內(nèi)容，也需要相關(guān)網(wǎng)站的建設(shè)和支持，一般很難在短期內(nèi)保證高質(zhì)量?jī)?nèi)容的快速上線。在這種背景下，直播式教學(xué)在2020年初疫情下發(fā)揮了不可替代的作用，上手簡(jiǎn)單，開(kāi)展便捷，易于推廣，但在實(shí)施過(guò)程中也面臨很多新問(wèn)題。

1.1 直播式線上授課的硬件準(zhǔn)備

線上授課的硬件一般需要電腦、話筒、耳機(jī)、手寫板、攝像頭(可選)，一般流程是通過(guò)臺(tái)式機(jī)/筆記本來(lái)播放課程PPT，使用麥克風(fēng)進(jìn)行語(yǔ)音輸入，利用耳機(jī)獲取上課的實(shí)時(shí)效果及反饋，借助手寫板用作課堂黑板的用途，考慮到計(jì)算機(jī)類課程有很多內(nèi)容涉及操作及程序演示，學(xué)生可能會(huì)有很多問(wèn)題需要答疑，一般還需另一臺(tái)電腦或平板、手機(jī)用來(lái)顯示學(xué)生跟老師之間的文字答疑內(nèi)容，從而方便老師的及時(shí)回復(fù)或掌握學(xué)習(xí)情況。此外，在實(shí)際操作中，考慮到網(wǎng)絡(luò)可能存在不穩(wěn)定的情況，一般會(huì)在平臺(tái)上再注冊(cè)一個(gè)賬號(hào)，以學(xué)生身份獲取教師端授課的實(shí)時(shí)效果并判斷是否需要做出相應(yīng)措施應(yīng)對(duì)。

1.2 直播式線上授課的軟件準(zhǔn)備

線上授課的軟件包括兩類：第一類是教學(xué)直播用的相關(guān)軟件，比如騰訊會(huì)議、釘釘、Zoom等，這些平臺(tái)在核心功能上比較類似，僅在界面或操作細(xì)節(jié)上有所差異，選擇的主要依據(jù)在軟件的流暢度和穩(wěn)定性上，如果某些軟件在長(zhǎng)時(shí)間的教學(xué)中存在卡頓及掉線的情況，則可以盡量避開(kāi)這些平臺(tái)。第二類是課程依托教學(xué)軟件，比如C語(yǔ)言的上機(jī)環(huán)境Dev C++，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類的Microsoft Office、Photoshop等，這些軟件既需要在教師端安裝，也需要在學(xué)生端進(jìn)行安裝以方便實(shí)驗(yàn)，安裝過(guò)程涉及操作系統(tǒng)的差異問(wèn)題。教師端教學(xué)軟件一般都按照教材中的軟件版本進(jìn)行安裝，但在學(xué)生端由于操作系統(tǒng)的不同(大部分學(xué)生不具備更換電腦系統(tǒng)或者安裝雙系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn))，很多學(xué)生安裝的軟件版本跟教材有所不同，導(dǎo)致在軟件界面或操作上有所不同。這個(gè)問(wèn)題一方面可以通過(guò)安裝虛擬機(jī)(如VMware[9])來(lái)解決，利用虛擬操作系統(tǒng)來(lái)達(dá)到跟教材的一致，但這也需要學(xué)生對(duì)相關(guān)軟件的使用有所了解；另一方面學(xué)生也可直接使用相關(guān)軟件的不同版本，但這需要教師在具體操作上能夠給予足夠的答疑。在教學(xué)軟件上還有一個(gè)重要問(wèn)題是軟件的正版化問(wèn)題，特別是在學(xué)生端，雖然一般學(xué)?？梢蕴峁┮恍┗镜恼孳浖热鏜icrosoft Office，但一些非日常使用的軟件還不能得到有效解決，這時(shí)一般可使用軟件的試用版或者其他可替換的開(kāi)源軟件。

2 直播式線上教學(xué)的實(shí)施

2.1 課前環(huán)節(jié)

課前一般需要過(guò)微信群或者QQ群通知學(xué)生線上教學(xué)的會(huì)議號(hào)或者登陸方式及時(shí)間，在臨上課前，教師可查點(diǎn)聽(tīng)課人數(shù)，如果有同學(xué)未到場(chǎng)，則可讓班長(zhǎng)或?qū)W委進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通知。另外，老師在課前一般需要將課程素材、練習(xí)的電子版和授課使用的PPT發(fā)給學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)課上，也需要將相關(guān)示例程序代碼發(fā)送給學(xué)生參考。

2.2 授課環(huán)節(jié)

在授課時(shí)，學(xué)生端一般只需登錄一個(gè)會(huì)議軟件端，并且會(huì)議端窗口不會(huì)鎖定屏幕，因而學(xué)生端的一個(gè)常見(jiàn)情況是“掛機(jī)”，他們可能沒(méi)有實(shí)時(shí)跟上課程的節(jié)奏和進(jìn)度，這樣對(duì)理論課有很大的影響。相對(duì)于線下教學(xué)，老師很難實(shí)時(shí)觀察學(xué)生對(duì)講述內(nèi)容的接受情況，從而對(duì)一些重點(diǎn)內(nèi)容和概念進(jìn)行強(qiáng)調(diào)講述。在線課堂由于種種原因限制，學(xué)生不能和教師形成有效的互動(dòng)，從而導(dǎo)致教師講課時(shí)無(wú)法實(shí)時(shí)獲取學(xué)生的掌握情況，而只能根據(jù)往年經(jīng)驗(yàn)和課堂測(cè)驗(yàn)情況進(jìn)行重點(diǎn)講述。授課過(guò)程中，一般只開(kāi)放教師端的麥克風(fēng)，學(xué)生端將會(huì)被禁言，因而學(xué)生的主要反饋手段是直播平臺(tái)上的文字聊天或者微信群聊天，教師需要在上課過(guò)程中注意是否有學(xué)生進(jìn)行反饋。線上教學(xué)時(shí)，每個(gè)學(xué)生相對(duì)獨(dú)立，如果學(xué)生自律性較強(qiáng)，能夠很好地跟上課堂節(jié)奏，則可以取得與線下教學(xué)類似的學(xué)習(xí)效果；但如果學(xué)生自律性不強(qiáng)，則在線上學(xué)習(xí)期間很有可能在忙自己的事，無(wú)法專心于課堂。這與線下教學(xué)有很大的差距，比如在整體學(xué)習(xí)氛圍的保持上、在相互之間的良性競(jìng)爭(zhēng)上、在師生間的課上課下溝通上，這種情況下好學(xué)生依舊可以繼續(xù)保持，但自律差的學(xué)生就可能更容易掉隊(duì)。因此，加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)特別是盡可能覆蓋更多同學(xué)，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有很大幫助。

從教學(xué)內(nèi)容上來(lái)看，醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)類的課程一般都包含理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分。

理論教學(xué)以講述PPT內(nèi)容為主，重點(diǎn)闡釋核心概念、算法，但不同課程也各有側(cè)重。像計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程，大部分學(xué)生在高中階段有所接觸，內(nèi)容上能夠很容易銜接上，因而大部分同學(xué)可以較快地接受。但是像C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理類的課程，很多學(xué)生之前沒(méi)有接觸過(guò)，對(duì)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法及學(xué)習(xí)目的都不了解，這部分的理論課需要教師進(jìn)行更多的闡釋，多通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際的具體實(shí)例來(lái)加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一般需要利用教材里的例子以及補(bǔ)充的課外例子來(lái)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)編程的興趣。實(shí)驗(yàn)課還需要教師很好地做好答疑的工作，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和理解上有很大差異，很多時(shí)候雖然教師已為學(xué)生提供標(biāo)準(zhǔn)程序用來(lái)參考，但學(xué)生不時(shí)會(huì)有很多新奇的思路，特別是在編程實(shí)現(xiàn)上，教師大部分時(shí)間都用在答疑學(xué)生的編程思路上為什么存在錯(cuò)誤，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)很考驗(yàn)教師對(duì)內(nèi)容的理解程度及備課水平。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)課不適宜做很難的編程練習(xí)或者綜合實(shí)驗(yàn)，需要讓學(xué)生從簡(jiǎn)入難，逐步掌握，但如果班級(jí)里存在個(gè)別非常突出的學(xué)生，可以給這些同學(xué)準(zhǔn)備一些較難的問(wèn)題。像C語(yǔ)言的編程試驗(yàn)，不同學(xué)生練習(xí)中存在的錯(cuò)誤很少是一致的，除了極少數(shù)的共性問(wèn)題，大部分問(wèn)題都是因人而異的。有時(shí)是一些比較簡(jiǎn)單的概念錯(cuò)誤，但有時(shí)也會(huì)是一些非常隱蔽的錯(cuò)誤，比如標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的錯(cuò)誤使用，學(xué)生端在程序編譯運(yùn)行時(shí)，雖可看到報(bào)錯(cuò)提示信息，但因?yàn)榫幊探?jīng)驗(yàn)不足，且報(bào)錯(cuò)信息都是英文展示，如果報(bào)錯(cuò)信息跟之前有所差異，則學(xué)生一般需要答疑。因教師無(wú)法在旁邊快速指導(dǎo)，單純口頭描述學(xué)生可能不會(huì)很快理解，一般只能讓學(xué)生把編程文件發(fā)送給老師，老師修改后再發(fā)送給學(xué)生，或者通過(guò)在線課堂對(duì)所有同學(xué)解析此錯(cuò)誤。此外，學(xué)生還會(huì)存在一些理解問(wèn)題導(dǎo)致的錯(cuò)誤，此時(shí)需要把課堂PPT、教材中的相關(guān)例子通過(guò)正反兩種形式對(duì)比講解，從而幫助學(xué)生理解。這個(gè)時(shí)候線上的答疑不是很便捷，特別是在一些難點(diǎn)章節(jié)(比如指針、排序)，同時(shí)間可能很多學(xué)生都需要答疑，單靠教師一個(gè)人答疑無(wú)法滿足所有的答疑需求，因此可以適當(dāng)通過(guò)建立一些教學(xué)小組來(lái)提升答疑效率，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

疫情發(fā)生以來(lái)，所有課程都轉(zhuǎn)到了線上教學(xué)，學(xué)生每天需要長(zhǎng)時(shí)間坐在電腦前，不但會(huì)產(chǎn)生精神上的疲勞，也會(huì)產(chǎn)生比如用眼疲勞、環(huán)境久坐疲勞等身體疲勞，這對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效率會(huì)有一些影響，特別是課程進(jìn)行到學(xué)期中后期時(shí)，因此學(xué)生需要及早適應(yīng)，并對(duì)學(xué)習(xí)方式和習(xí)慣進(jìn)行調(diào)整。目前線上教學(xué)和線下教學(xué)采用相同的上課時(shí)間安排，但在今后線上教學(xué)的過(guò)程中，可以考慮適當(dāng)增加一點(diǎn)課間休息時(shí)間。

2.3 課后環(huán)節(jié)

上課之后，一般需要給學(xué)生布置一些作業(yè)用以鞏固所學(xué)內(nèi)容，教師需要及時(shí)做出批改，并給學(xué)生做出反饋。線上作業(yè)的提交一般是通過(guò)郵件，師生間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的反饋主要是通過(guò)微信等聊天工具，特別是一些基礎(chǔ)不是很好的同學(xué)，需要花很多時(shí)間進(jìn)行作業(yè)答疑。

2.4 考核環(huán)節(jié)

在線教學(xué)的考核目前基本延續(xù)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的模式，將傳統(tǒng)的筆試轉(zhuǎn)換成機(jī)考形式，但這種考試很難體現(xiàn)出學(xué)生的真實(shí)操作水平，并且學(xué)生在自己電腦上進(jìn)行考試，無(wú)法做到網(wǎng)絡(luò)隔絕，試題很容易通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)或課本進(jìn)行關(guān)鍵字搜索。計(jì)算機(jī)類課程最重要的還是理論和實(shí)操水平的同步提升，因此，在線教學(xué)模式下的筆試和實(shí)操考核的相關(guān)比例應(yīng)予以適當(dāng)調(diào)整，雖然課程考核涉及大綱的要求，不易改變，但在今后的大綱中，最好能夠單獨(dú)說(shuō)明在線教學(xué)下的考核方式。

3 醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)類課程在線教學(xué)的新構(gòu)想和嘗試

目前，國(guó)內(nèi)疫情雖已得到控制，但零星散發(fā)病例依舊可能對(duì)局部產(chǎn)生很大影響，線上課程需要時(shí)刻準(zhǔn)備。另外，為了防疫的要求及教室空間的限制，目前比較主流的一種上課方式是線上+線下的組合教學(xué)，因此，線上教學(xué)在一段時(shí)間內(nèi)仍將繼續(xù)存在并發(fā)揮作用。針對(duì)計(jì)算機(jī)類課程自身的特點(diǎn)及線上教學(xué)效果的需要，未來(lái)醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)類課程在線教學(xué)可在以下方面進(jìn)行有益的嘗試和調(diào)整。

(1) 構(gòu)建統(tǒng)一的虛擬教學(xué)平臺(tái)，方便學(xué)生端的在線學(xué)習(xí)。

通過(guò)課程調(diào)查發(fā)現(xiàn)至少有1/3學(xué)生在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或軟件上與教學(xué)要求存在差異，特別是不同操作系統(tǒng)上的差異比較明顯，比如Mac系統(tǒng)的編程軟件、編程文件跟Windows系統(tǒng)有明顯不同，并且很多學(xué)生都在操作系統(tǒng)和軟件的安裝上存在一些困難，這會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有一些影響。針對(duì)此問(wèn)題，目前最佳的方案是構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的在線虛擬教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)安裝虛擬機(jī)(提供已安裝好所有軟件的系統(tǒng)文件)或通過(guò)遠(yuǎn)程軟件連到機(jī)房電腦，從而為學(xué)生的在線學(xué)習(xí)提供支持。疫情期間，C語(yǔ)言教學(xué)中使用了菜鳥(niǎo)工具中的在線編譯工具(https://c.runoob.com/)，通過(guò)使用統(tǒng)一的Web在線調(diào)試，最大限度地屏蔽平臺(tái)差異，與微信群結(jié)合使用，增強(qiáng)了與學(xué)生的互動(dòng)，提升了教學(xué)效果。

(2) 引導(dǎo)學(xué)生快速適應(yīng)在線教學(xué)，改善學(xué)習(xí)習(xí)慣及學(xué)習(xí)方法。

目前來(lái)說(shuō)，很多學(xué)生可能會(huì)存在對(duì)在線學(xué)習(xí)不適應(yīng)的情況。在線學(xué)習(xí)形式相對(duì)單一，學(xué)生如果還是采用課堂教學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣或者方法可能會(huì)存在明顯的不適應(yīng)，比如課堂教學(xué)中，學(xué)生手中有教材，可以跟課堂PPT內(nèi)容相互印證，也可通過(guò)記錄筆記把握要點(diǎn)。但在線學(xué)習(xí)下學(xué)生手里一般只有教材的電子版，這個(gè)時(shí)候?qū)W生更依賴于課堂講解，盡管線上課堂可以備份記錄，但相較之前依舊有很大的變化。在線上教學(xué)下，學(xué)生最有效率的學(xué)習(xí)方法應(yīng)該是能夠提早預(yù)習(xí)下次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，帶著問(wèn)題來(lái)聽(tīng)課，這樣才可能在線上學(xué)習(xí)取得較好的學(xué)習(xí)效果。另外，為了彌補(bǔ)學(xué)生因網(wǎng)絡(luò)狀況不佳而影響學(xué)習(xí)質(zhì)量的問(wèn)題，每次對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行同步視頻錄制，方便學(xué)生回看復(fù)習(xí)。

(3) 建立學(xué)習(xí)小組，利用同學(xué)間相互督促提升學(xué)習(xí)效果。

在計(jì)算機(jī)類課程的線上教學(xué)中，理論性和實(shí)操性皆有，學(xué)生基礎(chǔ)和理解水平也存在較大的差異，而線上教學(xué)不容易發(fā)揮學(xué)生間的良性督促作用，因此可建立一些學(xué)習(xí)小組，通過(guò)小組內(nèi)分工共同完成一些稍大的程序或作業(yè)，充分利用組內(nèi)討論來(lái)實(shí)現(xiàn)組內(nèi)共同提高，同時(shí)也可增加學(xué)生間的互動(dòng)，活躍課堂氣氛。一般情況下，不同學(xué)習(xí)小組要盡量均衡，小組內(nèi)需要有一些學(xué)習(xí)突出且主動(dòng)的學(xué)生，通過(guò)他們的指引，提升組內(nèi)基礎(chǔ)相對(duì)較差的學(xué)生，從而提高整體的學(xué)習(xí)效果。另外，適當(dāng)增加研究生助教數(shù)量，一方面提升了實(shí)驗(yàn)課的答疑效率和教學(xué)效果，另一方面也鍛煉了研究生臨場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、處置問(wèn)題的能力。

4 展望

在未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，疫情風(fēng)險(xiǎn)都會(huì)存在，雖然國(guó)內(nèi)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)不大，但在疫情防控的一些關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，線上教學(xué)依舊有不可取代的地位。對(duì)于大多數(shù)院校來(lái)說(shuō)，2020年都是線上教學(xué)的起始探索之年，一輪完整的線上教學(xué)下來(lái)，一線教師都能夠獲得全程的教學(xué)體驗(yàn)，收獲了很多教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，也有很多教訓(xùn)值得反思。

未來(lái)的線上教學(xué)有很大的成長(zhǎng)空間，計(jì)算機(jī)教育技術(shù)的發(fā)展也日新月異，希望未來(lái)在大家的共同努力下能夠有更加專業(yè)的教學(xué)平臺(tái)、更加完善的線上教學(xué)環(huán)境、更加合理的教學(xué)模式，從而推動(dòng)醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)類課程線上教學(xué)的不斷發(fā)展。