基于微课的“交通工程系统分析”课程线上线下混合教学分析与实践

廉冠 覃千航 谢练

摘 要：“交通工程系统分析”是以系统工程原理及方法应用于交通领域的一门课程，传统的课堂教学模式对于当代大学生的吸引力在逐步下降。在该课程中引入微课教学法，结合趣味性、科教协同法及竞赛型微课教学设计，设计线上线下混合式教学方案，激发学生的学习兴趣，提升教学质量，为交通工程专业课程的教学改革提供实践经验。

关键词：交通工程系统分析;微课;线上线下混合教学;科教协同

信息技术的高速发展一定程度上改变了我们的教学方式及理念，随着网络通信技术的普及化以及教育技术不断更新，线上教学已成为提升学生综合能力的重要教学手段之一。微课作为线上教学手段之一，可以对不同教学主题进行情景化、精细化教学设计，激发学生学习兴趣。交通工程系统分析课程作为交通工程专业的基础课程，旨在交通系统运行效率优化、综合成本优化、高效决策等方面对学生进行能力培养，然而其理论性较强、学习难度偏大的特性一直是交通工程专业学生的一大阻力，教师可充分发挥微课的优势，将其灵活运用于课堂之中[1]。

1 “交通工程系统分析”课程特点与存在问题

“交通工程系统分析”是将系统工程、运筹学等原理及方法应用于交通领域的一门课程。是交通工程专业基础课之一，主要内容包括系统概念、线性规划与特殊类型线性规划、非线性规划及其应用、图与网络系统、排队论及其应用、交通预测方法、决策方法和工程经济分析。该课程与运筹学比较相近，但一般侧重于交通工程系统的应用性讲解而非原理性讲解，使学生以系统工程理论和方法来解决工程实际问题[2]，在教学过程中，存在一些问题难以解决：

1.1 多重学科交叉，先验知识繁多

“交通工程系统分析”各部分内容相对独立，授课可不必严格按照教材内容顺序展开，然而各章节内容涵盖范围极广，包括高等数学、线性代数、运筹学、系统工程、图论、排队论、计算机应用等知识[2]，许多章节的讲授需要学生提前复习或学习先验知识，例如：学习排队论知识需要复习高等数学“级数”相关理论，学习特殊类型线性规划知识需要复习线性代数相关理论。由此导致学生对这门课望而却步，在现场讲授过程中，学生较难跟上理论学习进度。

1.2 理论性较强，学生缺乏兴趣

由于该课程理论难度大，当前一般教学方式以“案例问题导入”法来带入课堂，尝试着吸引學生，帮助学生理解该课程所解决的问题。然而，由于该课程原理性知识只有偏数学类专业才会具体讲解，对于交通工程专业的学生基本都是简单带过，学生的学习过程基本可以归纳为“依葫芦画瓢”，学生缺乏学习兴趣及热情，导致知识保存期限较短。

1.3 实验课程讲授难度大

“交通工程系统分析”实验课程该课程的应用实践环节。教师在教授理论课时，多以原理性的数学推导及解题步骤叙述为主，例如排队运行指标推导计算、图与网络系统中Dijkstra算法步骤描述。相应地在实验课中，学生需要在理论方法基础上学习采用计算机工具（例如Lingo、Matlab等）对大规模工程问题进行求解，达到学以致用的目的。然而，该实验课程涉及程序设计，需要消耗较多时间来讲解，多数学生无法在课堂上即时掌握相应知识，急需线下补充练习。

1.4 纯线上教学效果较差

当前线上教学多采用多媒体教学方式，优点是节约板书时间，但是缺点也尤为明显：公式推导效果较板书相差甚远，与学生之间互动及学生的即时反馈情况难以把握等。实际实践过程中也发现，纯线上教学会引起学生两极分化等现象。这很大原因是部分老师将线上教学演变成为“学生自学”，教师不断地推卸教育责任，而且线上教学很难得到学生学习情况的及时反馈情况。

综合上述存在问题可见，当前“交通工程系统分析”教学方法难以激发学生学习积极性，纯线上教学又难以达到教学目的。“微课”可以通过包含趣味性的微视频、动画等方式，对知识点进行讲解，因此，采用基于微课的线上线下混合式教学方法可以有效解决这些问题。

2 微课教学的特点与存在的问题

微课是当前信息化教学的产物，在教学过程中将教学设计、素材课件、教学反思等教学内容以图、文、声、视等元素进行集成，形成一个主题式的课堂教学视频[3-4]，其具有如下优点：

（1）教学设计短而精。相对于传统以45分钟为一节课的教学课例来讲，微课一般为5—8分钟，利于吸引学生的注意力。微课所包含的知识点往往是重、难点，以视频、动画形式对知识点进行讲解，在一定程度上可以增加课程的趣味性和理解性。

（2）主题突出、形式丰富。“微课”选取的教学内容一般要求主题突出、指向明确、相对完整。它将教学设计、多媒体素材和课件、教学反思等内容进行教学整合，形成一个主旨鲜明、类型丰富、结构紧凑的教学单元。为达到不同的教学目的，根据课程重、难点以及学生对知识掌握情况，微课教学设计可以有多种形式，例如针对不同层次，可以分为科普型、重点强调型、难点突破型等。

（3）趣味创作、制作简便。交通工程系统分析课程的抽象概念繁多，传统授课方式需要耗费大量的时间进行解释和剖析，而微课则可以生动、形象、趣味化地进行内容讲解，结合动画或者搭建情景的方式让学生快速理解知识点。由于微课以实用作为宗旨，可以使用多种途径和设备进行制作，教师只要将教学内容合理地设计，便可以快速制作。

目前微课教学也存在一些问题，例如当前的微课形式表现还比较单调，更多的仍是以课堂录制、摄像机拍摄为主，缺乏生动、活泼的多样化表现形式[5]。同时不少教师对微课的设计都是为了教学竞赛等事项，对于微课的设计开发和使用方法、教学相长方面都还没有清晰的认识，这些问题使微课在教学过程中的成效大打折扣。

3 基于微课的线上线下混合教学策略

基于微课的线上线下混合教学策略可以分为4个教学设计环节，结构如下图所示。

3.1 趣味性微课教学设计

微课的授课形式决定了其内容安排的多样性。微视频、动画等形式是吸引学生注意力和提高学习积极性的高效途径。除此之外，以仿真动画形式导入课堂，诱导学生去思考其中原理，为后续课程开展提供基础。例如可以通过编程制作仿真动画，模拟出行者在网络图中不同路径的出行成本，或者模拟不同排队形式为顾客带来等待时间、等待队长的差异变化。为了进一步吸引学生注意力，可在课前对微课中仿真参数选择发起投票，把握学生的兴趣点。以微课引导出教学内容后，应结合线下板书教学进行原理讲解，以弥补线上教学效果差的缺点。

3.2 科教协同微课教学设计

科研项目是学生学习的动力与催化剂，而微课的元素多样性（例如图、表）更容易对科研项目中的关键信息进行表达。在目前的教育环境下，学生基本以应试为目的，这就导致学生考完即丢的现状。若结合老师的与之相关的科研项目，将项目背景及科学问题以微课形式进行课堂小结，一方面可以引导学生去思考，另一方面激发学生对科研的热情。线下配合课堂作业，将微课所抛出的问题抽象为课程中所学模型，进而进行求解，例如，以机场滑行路径优化研究来引导出图论的最短路径问题。

3.3 竞赛型微课教学设计

大学期间各种竞赛已经成为学生的“加分利器”，竞赛型微课是激发学生热情的有效方式。许多大学生竞赛（例如数学建模大赛）试题都是与“交通工程系统分析”课程密切相关，例如2019年全国大学生数学建模大赛试题C“机场的出租车问题”，就可以抽象为排队论问题，其问题（3）则可以抽象为最优化问题。因此，有能力的教师可以这些试题为背景制作成微课，并辅以解答，作为学生的课外学习资料，成为本课程练兵的一把“利刃”。

3.4 翻转课堂教学模式

以学校校内网为载体，将微课视频和相关课外材料放在网络上，学生可以预先进行下载和学习[6]。学生们通过课下学习，带着问题进课堂，提高师生互动率，培养学生自主学习能力，也避免了一味地被动灌输知识，提高课堂学习效率。

4 结语

通过将微课引入到“交通工程系统分析”的教学实践，在班级群中推送微课视频及学习任务等资料，并在线下课堂给予学生一定的讨论实践，进而对提出的问题及关键知识点进行深入讲解，学生的学习兴趣和主动学习能力有了极大提升。通过对微课的趣味设计、科教协同设计及竞赛型设计，也有助于教师因材施教，逐步增强学生的知识掌握能力。通过这些实践，学生的成绩以及完成科研项目的能力都有了一定的提升，证实了“交通工程系统分析”课程引入微课式教学对提高教学质量有着很好的效果，为交通工程专业课程的教学改革提供了实践经验。

参考文献：

[1]张纯良，张桂菊，曹义莲.微课在“航空航天概论”教学中的应用研究[J].科技风，2020（12）：76-77.

[2]李燕.“交通系统分析”课程教学方法改革与探索[J].中国电力教育，2012（25）：61-62.

[3]胡鐵生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011（10）：61-65.

[4]孟祥增，刘瑞梅，王广新.微课设计与制作的理论与实践[J].远程教育杂志，2014，32（06）：24-32.

[5]臧新.微课程建设存在的问题及其对策研究[J].课程教育研究：学法教法研究，2016（10）：58-59.

[6]徐瑞锋.基于翻转课堂的短视频脚本设计[J].网络安全技术与应用，2020（09）：44-46.

基金项目：桂林电子科技大学教育教学改革项目（JGB202026;JGB201843）;广西高等教育本科教学改革工程项目（2020JGB187）

作者简介：廉冠（1989— ），男，河南焦作人，博士，讲师，研究方向为交通规划与大数据。