海洋科学类课程线上教学的实践研究

（国防科技大学气象海洋学院 湖南·长沙 410003）

0 引言

2019年以来的疫情打扰了所有人生活工作，为了确保高校教学工作不断线，利用网络开展教学工作，确保学生在不能返校集中学习阶段开展线上学习，有效利用互联网资源，将疫情对教学的影响降到最低；此外，努力将疫情所带来的教学负面影响转化为推动教学模式创新改革的动力，打造智慧课堂，全面提高教师教学素质和教学质量。

在中国高等教育迈向新时代的关键阶段，现代教育模式不断发生重大改革；从传统单一的课堂教学模式向着“线下+线上”的混合式教学转变，尤其是作为高素质新型军事人才培养高地和国防科技自主创新高地的国防科技大学，针对生长军官本科学历教育和首次任职培训教育进行了一系列的教学模式改革。提出了“以学员为中心，以能力培养为目标”的课堂—课程教学改革，着重开展探究式课堂教学改革，注重启发式讲授，互动式交流，探究式讨论；注重小班化，翻转课堂和基于 MOOC等智慧课堂的混合式教学。积极创新教学方法手段，努力从传统的课堂教师授课的被动学习向融合探究式学习、项目学习、自我学习、实践学习、同伴互学和从做中学等多重手段的主动学习过渡。重点建设了一批“互联网+教育”的线上“金课”，利用中国大学MOOC平台、雨课堂、移动APP“红客客户端”、学堂在线、超星学习通、军事职业教育平台等互联网手段和资源推进线上线下混合式教育模式改革，并取得了较好的成果。

海洋科学类课程是本科生的学历教育课程，是一类理论讲授结合实践操作的综合类课程，本文针对该类课程的特点，探究了如何利用互联网平台进行网上教学，给出了本教研室在实际教学过程中的具体做法和思考，以期能为新时代教学改革提供参考和借鉴。

1 教学平台和教学方法

传统的线下教学模式，其优势在于教学环境的客观实时性，有利于在开展教学中教师主导作用的发挥，同时也为学科专业知识的系统传授奠定了基础；此外，线下教育模式还有利于教师和学生之间实时的情感交流，便于在教学过程中教师和学生思想的交融、灵感的碰撞，提高学习效率和理解深度；从经济角度看，线下教育投资成本较低，投入产出效益较高。但是，传统线下教育模式由于受教师、教材等现实条件约束，其信息容量较小，教育方法和手段较单调，这不利于培养学生的自主学习能力，教学过于程序化和模式化，同时也不利于提高教师的综合素质、开阔教师和学生的视野，教学过程中所涵盖的知识范围较窄，更重要的是对于一些抽象性知识的现场展示很难实现，很多需要现场演示或试验的教学内容受物质条件约束而无法进行，教学内容的完整性得不到保障，知识更新易迟滞，往往造成学生在教室中的所学难以在工作生活中转化应用。

线上教学是利用互联网平台，融合多源知识单元，通过直播或录播等方式开展教学的新型教育模式。其优势在于打破了线下教学受时间和空间的限制，提供更多的学习资源和学习途径，实现了远距离教学，能够支持移动式学习和个性化学习；但是，线上教育缺乏教师和学生的面对面交流互动，也难以模拟集体学习的氛围，不利于保证学习行为和效率，此外，线上教学对设备和网络条件的要求较高，有一定的技术门槛。因此需要发展线上+线下的混合式教学，使这两者优势互补，更好地服务于新时代的军事高等院校教学。我们在此次开展海洋调查类课程线上线下教学过程中综合利用雨课堂、ZOOM视频会议以及虚拟辅助软件等多种平台开展理论和实践教学活动。

1.1 雨课堂

雨课堂由学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发，旨在连接师生的智能终端，将课前—课上—课后的每一个环节都赋予全新的体验，最大限度地释放教与学的能量，推动教学改革。

雨课堂将复杂的信息技术手段融入到 PowerPoint和微信，在课外预习与课堂教学间建立沟通桥梁，让课堂互动永不下线。使用雨课堂，教师可以将带有MOOC视频、习题、语音的课前预习课件推送到学生手机，师生沟通及时反馈；课堂上实时答题、弹幕互动，为传统课堂教学师生互动提供了互联网下的解决方案。雨课堂较好地覆盖了课前—课上—课后的每一个教学环节，为师生提供完整立体的数据支持，个性化报表、自动任务提醒，让教与学更明了。

就环境部署而言，雨课堂全部基于Powerpoint和微信，无需硬件投入，只需安装雨课堂软件，便可将Powerpoint和微信转变为电脑桌面和智能手机上的智慧课堂。在最新版雨课堂中可实现以下功能：（1）具备云端课件库功能，只要有网络便可随时随地上课；（2）支持课堂板书、课中多类型问题互动、音视频直播或录播、课堂投稿、实时弹幕、随机点名等功能，活跃课堂氛围，有效提高课堂互动效果，增强学生兴趣；（3）设置分组互评、课后大数据分析、试卷制作批改等功能，高效完成教学质量评估和考核任务。

1.2 ZOOM视频会议

ZOOM视频会议是一款多人视频通话工具，支持远程音频交流、桌面分享、远程屏幕控制等功能，能够支持PC、Android和MAC等平台。教师首次注册并登录软件后，可以方便的发起一个会议，并会拥有一个唯一的9～11位数字会议ID，可将此ID保存，此后再次登录直接选择加入此ID的会议，避免每次发起会议 ID都不同的麻烦。学生可直接通过教师分享的会议ID加入课堂，在授课过程中，教师可利用共享屏幕功能给学生展示教学多媒体素材，分享屏幕功能进行中，可以画笔标注、段落选择、网络链接跳转演示、选色、撤销，选择激光笔可进行文字段落选择、网络连接访问；水笔及钢笔功能可进行重点标注与涂鸦功能，方便重点内容的标注和板书的书写；学生可方便地开启视频、音频或聊天的方式实时回答教师提出的问题或提出自己的疑问或观点，实施的与教师建立沟通。若不需要沟通或回答问题，则可方便的关闭视频或麦克风。授课进行中，开启录制功能，教师可保存教师授课过程。

1.3 教学方法

本课程采用“雨课堂+ZOOM视频会议+虚拟辅助软件”的方法开展疫情期间的线上教学。其中雨课堂作为教学主要平台，承担教学素材推送、课堂知识问答互动、课程学习情况分析、课程考核等教学工作；ZOOM视频会议作为课堂教学模拟平台，承担课程视频直播、师生互动、教学监督、个人答疑等教学工作；虚拟辅助软件是针对海洋科学类课程中实践内容远程教学所开发的辅助工具，其中涉及海洋动力学过程模拟仿真、海洋调查装备、海洋调查平台等实践教学项目的三维仿真，从而满足网络教学中对该课程实践部分的教学需求。有效合理地结合这三类平台，实现海洋调查类课程在疫情期间的线上教学。

2 海洋科学类课程实例教学分析

2.1 海洋调查方法理论讲授课程案例

本文以海洋调查方法中第一讲绪论为例，本节课重点为海洋调查方法的课程设计及内容安排，讲解海洋调查简史和平台技术。

课前准备：将设计好的课件在雨课堂平台上传，推送到学生端，并以公告的形式告知学生课前预习的相关要求。

上课当天，教师做好以下几方面的准备：（1）设备准备，也是最主要的一项，准备安装好雨课堂和ZOOM视频会议软件的电脑一台，安装微信的手机一部，如果电脑音视频效果欠佳可以另外准备话筒和摄像头一套；（2）环境准备，在进行直播课程中需要一个安静整洁的环境，这有助于集中学生的注意力；直播过程中雨课堂音频和ZOOM音频只保持一个为打开状态，另外一个静音，否则有回音；（3）心理准备，在上课前对整个课程的过程在脑海中预演一遍，做好应对突发情况的心理；（4）形象准备；最后核对雨课堂二维码、上课班级、课件等准备上课。

教师登陆ZOOM，加入自己的ZOOM会议室，学生按照教师事先给的ID加入ZOOM会议。教师共享课程ppt屏幕，扫码登陆雨课堂，开启雨课堂授课，选择视频直播并选择录屏直播，打开弹幕，要求学生开启雨课堂，完成雨课堂点名工作。结合该两种远程教学平台，可实现真实课堂的网络化模拟，教师可通过雨课堂和ZOOM平台开始视频直播授课，讲解玻璃液体温度计测温原理及误差分析，课堂中穿插提问和随堂测试，共计45分钟。

授课完毕后，教师利用雨课堂掌握学生对本节课内容的掌握情况，发布课后作业，并对学生反映的教学问题进行针对性改进。

2.2 海洋调查方法实践课程案例

本文以海洋调查方法中水温观测的第一次实践课程：CTD操作和注意事项为例，本节课重点为CTD的基本构成和操作规范，为了提高学生的互动性，更深层次地模拟真实环境，本节课教学中除了使用雨课堂和ZOOM视频直播平台外，还需要学生安装本课题组研发的海洋调查装备仿真软件。

类似理论讲授课程，在课前准备环节增加海洋调查装备仿真软件的调试，在视频直播课程中引导学生同步操作该软件，完成CTD基本构造的讲授和操作实践，在反复的操作过程中掌握CTD的操作规范，并结合数据处理系统进行CTD数据的初步分析，完成本节课的实践教授。授课完毕后同理论讲授课程案例。

3 讨论与思考

本文基于院校教学模式改革的现状，以海洋调查方法为案例，探究了线上远程教学方式的改革，文中采用“雨课堂+ZOOM视频会议平台+海洋调查装备仿真软件”的教学模式实现了理论课程和实践课程的远程教学，取得了较好的教学效果，但是在授课过程中也存在不少问题，现就作者认为较突出的问题如下：

3.1 平台稳定性问题

2020年上半年由于全国各大院校均采用线上教学方式，同时在线的教学人员数量庞大，由此导致雨课堂等多种网络平台不能稳定运行，出现卡顿、掉线和系统崩溃等技术问题，这直接影响线上教学的正常进行。

3.2 教学效果及评估问题

本文所用的“雨课堂+ZOOM视频会议+虚拟辅助软件”教学方法虽然极好地模拟了真实课堂环境，但所营造的课堂氛围与真实环境依然有一定差异，由于虚拟网络环境减弱了教师在课堂中对学生的掌控能力，致使虚拟课堂缺少真实课堂的严肃性，同时，学生易受其它外在因素的干扰，这些都对教学效果有较大的影响；在教学评估方面，互联网平台能够提供学生在学习中的一些数据，但是这一数据分类较笼统，而且互联网平台进行学生考核的技术难度和硬件需求较高，不易实现。

3.3 教师使用互联网能力问题

与传统教学方式不同，基于互联网平台的教学要求教师对网络和软件应用有一定基础，如本文中所利用的雨课堂和ZOOM视频会议软件，教师需熟悉其直播、制作课件、制作提问、学生反馈数据分析等一系列操作流程；对于一些年龄较长的教师，也许他们在真实课堂中是深受学生追捧的名师，但要将真实课堂很好地移植到互联网平台上，确实也是一项很有挑战的工作。

通过开展线上教学，作者针对线上教学模式改革也做了几点思考。

以雨课堂为例的线上教育平台，使得线下课堂与MOOC进行无缝衔接，它们作为教学管理辅助、线上教学向线下教学的延伸工具其意义值得肯定，但是从教育学的角度出发，如何基于数字化信息平台开展教学模式改革更值得现代教育者关注。现代教育倡导以“学生为中心”的教学理念可追溯至建构主义教育理论，在该理论框架下教师只作为一个辅助角色，而学习者是通过“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”来实现自我知识体系的构建。从这一角度而言，传统的课堂教育优势明显，而如何在“互联网+”教学模式中实现则主要依赖于教师的教学设计，因此，将传统课堂的教学思维照搬至线上平台显然是不科学的，而这恰恰是目前线上教学中最普遍出现的问题之一，教师只是机械地将教学素材和上课地点搬到了互联网平台上，而并非针对互联网平台的特点去设计教学；作者认为在“互联网+”教学模式中的教学设计不仅要围绕教学目标，而且要从有利于学生自我学习的角度去创设“情境”、“协作”和“会话”，从学习资料的搜集与分析、学习成果的数字化评价、思维成果的共享等方面利用好互联网平台的优势，从而实现教学模式改革的真正意义。

此外，大学课堂重在启发，是学生对事物性质、本质、规律及与他物联系等深度思维的培育媒介，这其中教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的灌输者，这意味着教师要充分激发学生的学习兴趣，培育学生的学习动机，而非获取监管权从而迫使学生集中于课堂教学，那么如何利用互联网平台创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，是当下教学模式改革急需解决的问题；作者认为利用物联网、VR等手段构建虚拟情境课堂将是未来线上、线下教学模式的发展方向，将学习者置身于教学内容的虚拟情境中，激发其学习兴趣，从多元感官进行外部刺激，构建其“图式”知识结构，帮助其完成认知结构的建立。

最后，随着知识传播途径的多元化，在当前的数字时代，人们获取知识的代价几乎为零，而教师在传统课堂上所传播的知识，在整个知识传播体系中仅为冰山一角，因此，终身学习，努力拓展自我知识结构革新将是未来教师必备的素质，这也是新时代要求教师提高自身能力的一个必然方向。