電氣防火課程高效在線課堂的設(shè)計與實踐

劉洪永 朱國慶 陳 南 季經(jīng)緯

1.中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116

2.中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省城市地下空間火災(zāi)防護(hù)重點實驗室，江蘇 徐州 221116

3.中國礦業(yè)大學(xué)煤礦瓦斯與火災(zāi)防治教育部重點實驗室，江蘇 徐州 221116

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的深入發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已成為當(dāng)前教育改革的重點。在高?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”正處于初步發(fā)展和國家“雙萬計劃”穩(wěn)步推進(jìn)的檔口，突如其來的新冠肺炎疫情無疑成了在線教學(xué)改革和教育技術(shù)發(fā)展的加速器。為期數(shù)月的全員應(yīng)急在線教學(xué)是為應(yīng)對疫情防控而采取的權(quán)宜之計，屬于應(yīng)急性臨時舉措，多數(shù)課程無論從資源建設(shè)、平臺技術(shù)、組織管理，還是師生教學(xué)過程的心理狀態(tài)、軟硬件設(shè)施等各方面準(zhǔn)備均不充分，存在較大的被動成分，甚至不少課程教學(xué)采取了簡單的線下課程線上傳播的形式，與真正意義上的現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)過程的有機融合尚存在較大差距。但其成績和不足卻可為下一步在線教學(xué)常態(tài)化的發(fā)展提供經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，如賈文軍、郭玉婷、趙澤寧通過大學(xué)生在線學(xué)習(xí)的聚類分析，從七個大類別研究了學(xué)生在線學(xué)習(xí)的體驗現(xiàn)狀，得出了線上教學(xué)并不能完全取代線下教學(xué)的結(jié)論。廈門大學(xué)鄔大光教授團(tuán)隊的調(diào)查數(shù)據(jù)則進(jìn)一步指出，在線教學(xué)過程中學(xué)生自律性差和教師在線教學(xué)能力的短板是線上教學(xué)不能完全取代線下教學(xué)的主要原因。而工科專業(yè)核心課程涉及的專業(yè)知識難度較大、學(xué)生對基礎(chǔ)知識的依賴較強，加之在線授課教師難以實時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率低、學(xué)習(xí)效果差。要改變學(xué)生自律性差的問題，就要從課程的內(nèi)容和課堂設(shè)計入手，規(guī)避在線教學(xué)的缺陷，根據(jù)專業(yè)課程的特點開展高效在線課堂設(shè)計，吸引學(xué)生的注意力、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

本文將在問題解決六步法的基礎(chǔ)上，提出以“10+30+5+5”課程設(shè)計和“明確、表達(dá)、確定、試解、評價、提交”六步法授課方式為核心的高效在線課堂模式，并在消防工程專業(yè)骨干課程電氣防火中進(jìn)行實證。

一、在線教學(xué)反映出的問題

與傳統(tǒng)教學(xué)相比，在線課堂為師生提供了嶄新的教與學(xué)的體驗。學(xué)生不僅能夠利用互聯(lián)網(wǎng)各種豐富、高質(zhì)量的課程素材，還能不受時間、空間的約束，更加方便地開展學(xué)習(xí)，享受“一對一”貴賓式學(xué)習(xí)體驗，但與此同時，師生也感受到了前所未有的挑戰(zhàn)。

（一）在線教學(xué)教師需要投入更多的精力

在線教學(xué)需要更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，教師需要投入更多的精力進(jìn)行課程內(nèi)容的劃分、課程素材的選擇，還需要重新學(xué)習(xí)、適應(yīng)各種授課平臺，并不斷對課程資源和素材進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。據(jù)統(tǒng)計，相比傳統(tǒng)課堂教學(xué)，90%以上的教師認(rèn)為在線教學(xué)需要更多的時間和精力，50%以上的教師認(rèn)為在線教學(xué)花費的時間至少比傳統(tǒng)課堂教學(xué)所花時間多1倍。

（二）在線教學(xué)需要更有吸引力、更高效的教學(xué)設(shè)計

在線教學(xué)不是簡單地通過直播，將傳統(tǒng)線下課堂轉(zhuǎn)移到線上或者讓學(xué)生在線自學(xué)，而是需要更精煉的語言、更高效的時間分配和更好吸引學(xué)生的課堂黏性。同時，在線教學(xué)會放大教師在言語和肢體動作的瑕疵，并被互聯(lián)網(wǎng)記錄和傳播。不同于在線會議，在線教學(xué)是教學(xué)活動，應(yīng)通過教學(xué)手段實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，尤其對于實踐性較強的工科專業(yè)課程，僅通過教師的單向知識輸出難達(dá)到教學(xué)目的。

（三）在線課堂學(xué)生的參與度低，學(xué)習(xí)效果差

相比于面對面的線下課堂教學(xué)，在線課堂化有形于無形，學(xué)生沒有了教師的實時監(jiān)督，學(xué)習(xí)投入程度會降低。受時間限制，在線教學(xué)過程中，教師無法與學(xué)生通過眼神、表情等進(jìn)行即時互動，學(xué)生普遍存在不會被教師點到的“僥幸心理”，聊天室、彈幕等互動途徑看似比線下課堂更活躍，卻很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。隨著在線教學(xué)時間的延長，學(xué)生的課程互動參與程度越來越低，甚至出現(xiàn)教師拋出討論任務(wù)后得不到回應(yīng)的現(xiàn)象，當(dāng)然，學(xué)生也難以通過有效互動獲得學(xué)習(xí)積極性的正向激勵。

（四）學(xué)生自我管理能力參差不齊、在線教學(xué)的線下學(xué)習(xí)效果難以保證

學(xué)生一般通過電腦參與在線課堂，但同時使用多個社交聊天工具或在線教學(xué)工具時，聊天不僅會占用學(xué)生的學(xué)習(xí)時間，還會嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)的投入程度，讓學(xué)生難以集中精力深入思考教師拋出的問題。在線教學(xué)內(nèi)容比傳統(tǒng)課堂更加精煉，學(xué)生需要更長時間的課前預(yù)習(xí)、課后拓展和復(fù)習(xí)鞏固，才能掌握在線教學(xué)的內(nèi)容。這占據(jù)了學(xué)生大部分的課外時間，擠壓了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主思考、自主探究的時間，影響了課程高階能力的培養(yǎng)。加之學(xué)生的自律性和時間管理能力參差不齊，在線教學(xué)成為加劇學(xué)生成績分化的助推器。

相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，超過一半的學(xué)生認(rèn)為線上學(xué)習(xí)效果不如傳統(tǒng)線下教學(xué)。學(xué)生在適應(yīng)了在線教學(xué)形式的新鮮感和教學(xué)方式的便利性后，會將關(guān)注點集中在課程本身的收獲和感受上。在線教學(xué)的設(shè)計成為事關(guān)在線課堂學(xué)習(xí)體驗、學(xué)習(xí)效果和高階能力培養(yǎng)的關(guān)鍵因素。在教學(xué)過程中，教學(xué)資源的選擇、課程進(jìn)度的控制、講授與互動時間的分配、學(xué)習(xí)效果的評測等均需進(jìn)行精心的設(shè)計。

二、高效在線課堂的構(gòu)建

（一）高效在線課堂的內(nèi)涵

高效在線教學(xué)是指以盡量少的時間和師生勞動投入，通過提高在線教學(xué)過程中教與學(xué)的效率以實現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化、教學(xué)效益最大化的教學(xué)活動。高效在線課堂教學(xué)的特征是最大限度地落實以學(xué)為主的思想，充分發(fā)揮和調(diào)動學(xué)生的主體性、主動性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生“心動、神動、腦動”。高效在線教學(xué)要做到“三講四不教”，即講核心、講本質(zhì)、講差異，“講”不是講授，而是點評，這也是考核測評的重點；“四不教”是線下自學(xué)能解決的不教、學(xué)生通過互動探討能解決的不教、學(xué)生通過查文獻(xiàn)查資料能解決的不教、需要通過線下實踐才能夠獲得的在實踐前不教。

（二）高效在線課堂的評判標(biāo)準(zhǔn)

判斷在線教學(xué)是否高效，主要著眼于以下七點：1.教學(xué)目標(biāo)是否落實了知識與實踐技能、過程與思維方法和思政與價值倫理等“三維”要求；2.教學(xué)程序是否實現(xiàn)了“先自學(xué)、中測評、后講授”的流程；3.講授內(nèi)容是否由“單靠教材”變成了“基于教材”；4.教師的角色定位是否由“主演”變成了“導(dǎo)演”，甚至“編劇”，而學(xué)生的角色定位是否由“觀眾”真正變成了“主角”，甚至“導(dǎo)演”；5.教學(xué)手段是否實現(xiàn)了可考評、可復(fù)看并留下痕跡；6.教學(xué)過程是否線上開放、全員參與、有效互動；7.在線教學(xué)任務(wù)是否實現(xiàn)了“節(jié)清節(jié)畢、章清章畢”，不留尾巴。

（三）以問題解決六步法為核心的在線課堂設(shè)計

高效在線課堂的實現(xiàn)離不開高效的教學(xué)設(shè)計。工科專業(yè)課程涉及復(fù)雜的工程背景，其解決方法和技術(shù)邏輯是工程教育的核心。美國克利夫蘭州立大學(xué)的Charles KAlexander 提出的六步法將解決問題的思維過程具體化為可操作的步驟，具有良好的普適性，一般工程問題皆可運用六步法來加以解決。其包括六個步驟，故名六步法，具體如圖1所示。

六步法中，步驟①“明確問題”是整個過程的關(guān)鍵和核心，事關(guān)后續(xù)各步驟的深度和成敗以及母知識點的教學(xué)效果。步驟②“表達(dá)問題”及其可能的解決方案，可以通過頭腦風(fēng)暴盡可能全地找出來，這樣既能節(jié)省該環(huán)節(jié)的時間，又能避免后續(xù)環(huán)節(jié)的失敗。步驟③“確定可選解集及最大可能方案”是對問題解決者的一個考驗，是確定解決方案的邊界和能否有解的關(guān)鍵，是僅次于步驟①“明確問題”的核心步驟。步驟④“嘗試解決問題”是將嘗試解題的過程、每個解題方案都詳細(xì)記錄下來，如果求解失敗，則可以檢查整個求解過程。步驟⑤“評價解決方案”，完成對所有解的評價，并給出問題的最優(yōu)解。步驟⑥“滿意評價、提交方案”是控制問題能否解決的核心步驟，也決定了步驟①“明確問題”是否成功。

（四）高效在線課堂的組織設(shè)計

高效在線課堂的組織設(shè)計就是如何在一節(jié)50 分鐘的課內(nèi)高效地實現(xiàn)以問題解決六步法為核心的課堂設(shè)計。根據(jù)高效課堂的內(nèi)涵和人類的認(rèn)知規(guī)律，高效在線課堂可分為以下三個基本模式。

1.“10+35+5”模式，即教師用10 分鐘闡述學(xué)習(xí)任務(wù)并點撥分解引導(dǎo)，學(xué)生用35分鐘進(jìn)行分工合作—自主探究—展現(xiàn)拔高—串插鞏固—達(dá)標(biāo)測評，教師最后用5 分鐘總結(jié)點評。

2.“10+30+5+5”模式，即前10分鐘為預(yù)習(xí)交流，引導(dǎo)學(xué)生歸納出問題、發(fā)現(xiàn)疑點；中間30分鐘，教師針對各小組確定的問題進(jìn)行合并整理，并結(jié)合教學(xué)設(shè)計進(jìn)行引導(dǎo)、分析、總結(jié)；后5 分鐘通過測評讓學(xué)生鞏固本節(jié)課的知識要點；最后5分鐘教師總結(jié)點評。

3.“35+5+10”模式，即前段35分鐘，讓學(xué)生充分展示上節(jié)課后10分鐘和課下自主預(yù)習(xí)的成果，學(xué)生通過追問質(zhì)疑，提升學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而達(dá)到舉一反三的目的。而后教師用5分鐘進(jìn)行總結(jié)點評，最后10分鐘教師圍繞該知識點引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行知識拓展，布置課后思考題。

三、高效在線課堂的實踐

電氣防火課程是中國礦業(yè)大學(xué)消防工程專業(yè)的專業(yè)主干課，主要講授電氣火災(zāi)的形成機理，從設(shè)計源頭改進(jìn)電氣防火措施以及電氣火災(zāi)監(jiān)控等預(yù)防手段。電能是當(dāng)今使用最廣泛的能源，也是主要的能量供給方式，本課程的教學(xué)質(zhì)量對學(xué)生專業(yè)知識體系的構(gòu)建具有重要的影響。本課程的教學(xué)目標(biāo)除了讓學(xué)生掌握電氣火災(zāi)的概念、原理和工程方法，最重要的高階目標(biāo)就是使學(xué)生能夠正確運用這些概念、原理和工程方法確定復(fù)雜工程的電氣火災(zāi)隱患，提出預(yù)防電氣火災(zāi)的解決方案。因此，在線教學(xué)過程中如何引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)、規(guī)范的解決工程問題的思維方法，提高學(xué)生運用所學(xué)知識綜合解決工程問題的能力，是在線教學(xué)亟須解決的問題。

在電氣防火課程教學(xué)中引入問題解決“六步法”，首先需要對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化梳理，整合凝練出核心知識點，構(gòu)建知識體系。為獲得良好的教學(xué)效果，在線教學(xué)的知識點應(yīng)難易適中，其解決方法具有多樣性和典型性。其次，根據(jù)知識點確定相應(yīng)的教學(xué)形式。問題解決“六步法”具有清晰明確的操作步驟，各知識點可根據(jù)其屬性靈活確定對應(yīng)的教學(xué)形式。在教學(xué)實踐中筆者選用了事故案例導(dǎo)入式、現(xiàn)實問題導(dǎo)入式和網(wǎng)絡(luò)觀點導(dǎo)入式等教學(xué)法，通過常識推理向?qū)W生提出問題，快速將學(xué)生帶入情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與討論的熱情，啟發(fā)學(xué)生提出問題和質(zhì)疑思辨，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際、系統(tǒng)解決工程問題的能力，具體做法如下。

1.將問題解決六步法概述為明確、表達(dá)、確定、試解、評價、提交，便于教學(xué)時表述。

2.在各步驟中合理設(shè)置問題，向?qū)W生發(fā)問，引導(dǎo)學(xué)生思考與參與。

教學(xué)的一般過程為:首先以知識點的導(dǎo)入案例開篇并拋出解決思路:“什么措施能夠解決這個問題呢？請同學(xué)們嘗試采用六步法進(jìn)行分析！”在等待期間教師根據(jù)以往互動的情況確定提問的目標(biāo)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)言:“哪位同學(xué)來確定要求解決的問題？”這時，若有學(xué)生主動回答，教師便引導(dǎo)學(xué)生正確地表述問題，若無響應(yīng)，則可提問目標(biāo)學(xué)生。后面的步驟類此進(jìn)行。從筆者的實踐來看，教學(xué)過程均能順利進(jìn)行，用時與線下課堂相當(dāng)。為了順利推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程，落實學(xué)生的全員參與，筆者在開課前將學(xué)生按4～6人進(jìn)行分組，明確各組的組號及每位學(xué)生的組內(nèi)順序號，便于教師的提問和互動。

下面以配電方式的一個知識點為例進(jìn)行說明。筆者從生活中常見的電腦機箱漏電入手，啟發(fā)式地引入低壓供配電方式，將枯燥的接地方式融入問題的解決，從而提高學(xué)生歸納問題、解決問題的能力，“10+30+5+5”具體教學(xué)設(shè)計見表1。

上述教學(xué)設(shè)計在2018年的電氣防火課程開始試驗，并在2019—2020年第二學(xué)期進(jìn)行了線上教學(xué)實踐，取得了良好效果。

1.學(xué)生聽課積極性得到提高。學(xué)生的上課簽到率一直保持在97%以上，而該課程以往的出勤率一直保持在70%～80%。

2.學(xué)生聽課的注意力集中度得到提升。筆者通過統(tǒng)計了解到，學(xué)生上課過程中簽到和提問的在線響應(yīng)時間較線下授課有了很大的提升。

3.學(xué)生回答問題的主動性得到較大提升。隨著對六步法的熟悉和掌握，學(xué)生主動回答問題的比例明顯提高，學(xué)生參與教學(xué)過程的積極性得到提升。

4.學(xué)生的成績有了較大提高。通過教學(xué)內(nèi)容和課堂組織形式的設(shè)計，每個學(xué)生都感受到了課堂的熱情與溫度，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈骄渴綄W(xué)習(xí)。在課程的內(nèi)容逐年增加、課時量不變而試題難度和能力考核分值不斷提高的情況下，課程的期末試卷平均成績由改革前的790分上升到2020年的879分，成績明顯提高。

四、結(jié)語

經(jīng)過三年的實踐，特別是2020 年的線上教學(xué)實踐，筆者認(rèn)為，以“10+30+5+5”課程設(shè)計和“明確、表達(dá)、確定、試解、評價、提交”六步法授課方式為核心的高效在線課堂模式是一種能切實提高工科專業(yè)課程在線教學(xué)質(zhì)量的有效方法。課程內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計與授課方式的改革，充分利用了網(wǎng)絡(luò)空間的便利性，改變了以教師PPT 教授為主的課堂氛圍，顯著提高了學(xué)生的聽課積極性、注意力集中度以及回答問題的主動性，得到了學(xué)生的普遍認(rèn)可。

在電氣火災(zāi)課程在線教學(xué)中引入六步法開展教學(xué)的實踐表明，其教學(xué)效果是正面的，但相關(guān)量化評價指標(biāo)和數(shù)據(jù)尚存不足，這是后續(xù)工作需要加以研究解決的問題。本文可為工科專業(yè)核心課程的“金課”建設(shè)提供思路和借鑒。