现代教学手段在工程类课程教学中的应用

齐祥明　王俊玲　毛相朝

[摘 要] 工程人才，尤其是卓越工程人才的培养本身具有较高的难度。一方面增加大量的实践机会，另一方面在理论教学，尤其是工程类课程的理论教学过程中，采用各种现代教学手段对实践场景进行展示，将理论和实践更紧密地结合，将是突破卓越工程人才培养难关的关键所在。

[关键词] 现代；教学；工程；课程

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2016） 05-0070-02

自2008年全球经济危机以来，我国的产业结构调整势在必行。 “人口红利”消失以后，我国面临着从制造大国向制造强国转变的机遇和挑战。在此背景下，教育部于2010年启动卓越工程师教育培养计划，着重具有工程能力的卓越人才培养[1]。一方面增加大量的实践机会，另一方面在理论教学，尤其是工程类课程的理论教学过程中，采用各种现代教学手段对实践场景进行展示，将理论和实践更紧密的结合，将是突破卓越工程人才培养难关的关键所在[2]。

一 现代教学手段的所指

1 基于软件的现代教学手段

这类教学手段出现最早，早在上世纪90年代中期，Windows系统普及应用时，Office Powerpoint软件即出现，并迅速得到大家认可。其后在配备有电脑的教室里，教师们开始越来越习惯使用Powerpoint软件进行授课。该软件可以非常方便地展示各种图像文件，通过课件编辑还可以实现动画、音频、视频等信息的展示[3]。

对于工程类课程来说，一些计算机辅助教学（CAI）、仿真模拟和虚拟现实软件也在不断地应运而生[4]。在这些软件中，其中的图片、动画和视频等不再是二维的、无法互动的文件。有些设备以三维模型进行虚拟制作，教学中使用时，老师和同学们还可以根据自己的需要对三维模型进行自主的剖切展示和虚拟运转，使得学生们在没有亲临现场的情况下感受与现场几近相同的实践经历。

2 基于互联网的现代教学手段

这类现代教学手段主要用于课程教学的课外辅导和自主学习。主要是一些网络教学平台，包括网上发布作业和收交作业、网络试题库的建立、网络讨论和答疑平台等功能；注重网络教学平台建设的一些老师甚至会收集一些网络教学资源和视频资料汇总到教学平台上[5]。一些实践操作过程，也可以通过网络视频形式进行发布。近年兴起的慕课、微课等网络教学视频平台则代表着这方面发展的前沿趋势。

3 基于硬件的现代教学手段

随着物联网时代逐渐地逼近，近几年各种电子设备的硬件操作环境也在不断变化。各种个性化操作设施的出现也正在促生新的现代教学手段，目前这方面尚未得到教学工作者们的充分重视。

代表性的硬件手段有：手写输入屏幕[6]。以Powerpoint软件为主流的多媒体教学手段逐渐代替传统板书教学手段过程中，一些有识之士已经意识到，传统的板书教学模式仍然有其特有的优点。如何将两者在课堂教学中有机结合，一直是一个问题。手写屏幕的出现使两者有机、融洽地结合在一起成为了可能。

二 现代教学手段的特点及适用性分析

总体而言，目前应用最为广泛的现代教学手段主要是课堂上的Powerpoint软件和课后的网络平台。下面对它们各自的特点和适用性作简单的归纳和分析。

1 Powerpoint软件作为教学手段的特点

Powerpoint软件是目前被最广泛采用的多媒体授课软件。一定意义上来说，它改变传统课堂教学模式，具体体现在以下几点：其一，课前备课方式有了极大的转变。以前基于板书的授课过程，课前要进行讲稿梳理、板书设计等环节，现在几乎只需集中精力准备好ppt。其二，课堂信息量出现了极大改变。以前基于板书的授课方式上，每个重要信息量的展示均需要板书来完成，这个过程占用了课堂大量时间，致使板书授课信息量大大降低。而ppt在信息展示过程中只需简单一键就能展示大量信息。

上述两方面转变均既有积极意义，也有消极意义。就备课方式而言，其积极意义在于，教师可以将更多的时间花费在课堂知识的甄选和呈列方式上，由于有大量提示性的信息在授课过程中可以即时展示，所以往往讲稿也不需花过多时间准备。其消极意义在于，一旦ppt已经存在，有些责任心不强的教师就失去了备课的动力，甚至通过网络直接下载别人ppt使用的情况也非常多见。

课堂信息量的加大，如果没有辅之以更高效的讲解方式，同样可能出现问题。比如在讲解过程中没有用恰当的方式点明关键知识点，反而会让学生出现注意力无法集中的问题。甚至有些教师害怕自己讲解不熟练，将大量文字粘贴到ppt中，然后当堂念读，授课效果奇差。

2 其他可以采用的现代课堂教学手段的特点

各种视频、音频文件在课堂上同样可以播放，用以展示一些很难用语言描述的实际教学案例。在过去传统教学中，这类案例往往只能依靠简陋的教学模具来实现。

从直观性角度来讲，如果有高度仿真的教学模具，尽管它存在携带不方便的可能性，但在展示度上无疑还是超过视频文件的。尤其近年来，面向高等教育的各种教学模具企业正不断发育壮大。

此外，如前文所述，ppt授课方式固然有很多优点，但在讲课灵活性和重难点强调方面授课教师和听课学生普遍反映不如板书效果好。如果有可以应用屏幕手写输入的硬件环境，则ppt和板书两种授课模式的优点则可以统一起来。随着电子信息技术不断更新，近年手写笔记本，甚至手写大屏幕正被不断推向市场，使得上述教学技术设想已经成为可能。

3 基于互联网的课外教学手段的特点

互联网作为对课堂教学环节的补充，其重要作用正越来越多地引起高校教师们的注意。其作用主要体现为以下几点：资料共享；收发作业和建立网络题库；网络答疑。此外，网络讨论平台中，还会出现学生问学生答的现象，这无疑提高了学生自己解决问题的能力。

4 CAI教学辅助软件和仿真模拟的教学辅助的特点

CAI教学辅助软件和仿真模拟既可以用于课堂教学展示，也可以用于课外教学训练。其教学功能与仿真模具类似，比仿真教学模具更好的特点在于，它可以实现虚拟的分解、局部解剖、模拟运转等更多、功能全面的功能，且展示度比视频文件更高、更全面、清晰。此外，该类软件还可以针对一个成套系统进行设计，比如工厂设计系统等。

其局限性在于，目前这方面软件开发的投资力度相对较低，因而企业开发欲望不高，目前已有的软件，展示功能设置非常有限。

三 现代教学手段在工程类课程教学中的应用

1 现代课堂教学手段在工程类课程教学中的应用

现代课堂教学手段主要是基于Powerpoint软件实现的多媒体教学手段。前文所述的是该手段的通用特点。就工程类课程而言，其独有的特点在于可以充分地展示图片、动画等各种信息。工程类课程往往涉及很多设备和实际结构，这些设备和结构在没有实物参比的情况下往往很难用语言清晰描述，通过实物图片甚至动画的展示，则可以达到让学生一看就会，且学习后遗忘率较低。

然而对许多需要进行运行原理讲解的设备和系统，仅有静态的图片或是简单的动画往往是不够的。因此必要的视频文件对这类教学来说是非常重要的，尤其在目前工厂、企业实习越来越难安排的现状下，这些视频文件可以使学生在课堂上达到熟悉现场的目的。

视频文件的不足在于，视频制作的技术条件对展示效果将有至关重要的影响，其中包括摆设角度、光线分布条件、图像清晰度等各种因素。往往非常清晰到位的视频文件非常难找。此外，视频文件无法呈现设备内部构造，尤其是内部运转过程。此时，CAI辅助教学软件和仿真模拟软件则具有了非常有益的补充作用。如前文所述，通过适当的软件设计，学生甚至可以实现虚拟操作、虚拟设计等各种需要实践锻炼但又无法在现场进行的实践锻炼环节。

2 现代课外教学手段在工程类课程教学中的应用

如前文所述，当代正处于知识、信息爆炸时期。同时，相应的工程、设备种类也正不断翻新、变更。然而课堂学时始终有限，对于许多工程类课程来说，课堂只能有时间指导学生学会如何认识和学习各类设备和工程系统，无法涉及过多的外延。然而随着时代的变迁，工程类对象的外延正日新月异。信息化学习环境是信息技术对学习环境充分影响的产物，体现了信息时代的时代特点。[7]因而在课外给学生提供足够的补充案例，引导他们按自己兴趣自主学习和认识课堂之外设备或工程案例、对象即成为了目前工程类课程授课的一种必须。互联网等课外辅助教学手段则使这个过程有了充分实施的平台。

参考文献

[1]张安富，刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究， 2010 （4）： 56-59.

[2]楼应侯， 贾志欣， 华顺明， 吴红兵. 高校工程类课程课堂教学问题思考[J].现代企业教育， 2014 （2）： 169-170.

[3]周菲菲， 莫伟锋. 多媒体教学手段在理工科课程中的应用[J].教育理论与实践， 2013（15）： 44-46.

[4]宋炜光. 高校计算机辅助教学的现状及对策[J]. 中国现代教育装备， 2014（15）：76-78.

[5]刘敏， 刘志鹏， 雷蕾，等. 探析基于网络教学平台的大学翻转课堂[J]. 中国教育信息化·基础教育， 2015（1）：14-15.

[6]胡一然， 郭飞飞， 杨元珂. 基于手写教学系统触摸显示屏的设计[J]. 软件， 2014（4）：033.

[7]吴琼，张养力.云计算视野下的信息化学习环境建构[J].继续教育研究，2014（6）：135-137.