医学院校计算机类课程直播式线上教学的经验探索

景斌 刘冬冬 翁大伟 赵相坤 张楠

0 引言

目前，医学院校开设的计算机类课程主要有两大类：一类是面向全校所有专业的公共基础课[1-3]，比如计算机基础、数据库原理等；另一类是面向非临床专业(如生物医学工程、卫生管理、法学等)的专业基础课[4-6]，比如C语言程序设计、Java语言、医学信息学、计算机网络等。这些课程虽然在授课对象和难度上有所不同，但在教学方式上都采用理论授课外加上机实验的形式，与其他学科课程相比，更强调理论水平和动手能力的同步提升，因而对计算机类课程的教学有着很高的要求。

在2020年初新冠疫情快速蔓延的情况下，直播式线上教学在所有大中小学校中如火如荼地开展起来。传统的慕课(massive open online course，MOOC)在线课程一般采用录播视频的形式进行教学，单向对学生进行课程内容的输出，而直播式线上教学能够与学生进行更好的互动，对软硬件要求较低，能够更便捷地开展起来，因而广受教师的喜爱。但直播式线上教学是一种新兴产物，大部分教师此前都没有线上直播的经历，在开展线上授课的过程中，新问题和新挑战也是伴之而来，比如在教学准备或实施过程上跟传统课堂教学相比发生了很大的改变。为了今后能够更好地开展线上课程，本文针对计算机类课程特点和要求，对线上教学的执行进行了有益的尝试和探索。

1 计算机类课程线上教学的特点

在传统线下教学中，为了满足计算机课程的教学要求，一般采用理论授课与上机试验相结合的教学方式，学生需到机房进行操作实验。机房实质上是一种非常理想的线上教学环境，所有电脑软件都已经配置好，不存在操作系统和软件版本问题;所有电脑在局域网内通畅连接，不存在网络延迟问题，教师可以一目了然掌握所有学生的情况，不存在师生交流不畅的问题，这些在线上教学上都很难满足。此外，已有的慕课类计算机课程线上教学[7-8]通常以课程网站上的视频录像为主，辅以课上教学内容的课件，慕课类课程实质上可以算作是一种辅助自学类的学习平台，且MOOC类课程不仅需要事先制作好课程视频内容，也需要相关网站的建设和支持，一般很难在短期内保证高质量内容的快速上线。在这种背景下，直播式教学在2020年初疫情下发挥了不可替代的作用，上手简单，开展便捷，易于推广，但在实施过程中也面临很多新问题。

1.1 直播式线上授课的硬件准备

线上授课的硬件一般需要电脑、话筒、耳机、手写板、摄像头(可选)，一般流程是通过台式机/笔记本来播放课程PPT，使用麦克风进行语音输入，利用耳机获取上课的实时效果及反馈，借助手写板用作课堂黑板的用途，考虑到计算机类课程有很多内容涉及操作及程序演示，学生可能会有很多问题需要答疑，一般还需另一台电脑或平板、手机用来显示学生跟老师之间的文字答疑内容，从而方便老师的及时回复或掌握学习情况。此外，在实际操作中，考虑到网络可能存在不稳定的情况，一般会在平台上再注册一个账号，以学生身份获取教师端授课的实时效果并判断是否需要做出相应措施应对。

1.2 直播式线上授课的软件准备

线上授课的软件包括两类：第一类是教学直播用的相关软件，比如腾讯会议、钉钉、Zoom等，这些平台在核心功能上比较类似，仅在界面或操作细节上有所差异，选择的主要依据在软件的流畅度和稳定性上，如果某些软件在长时间的教学中存在卡顿及掉线的情况，则可以尽量避开这些平台。第二类是课程依托教学软件，比如C语言的上机环境Dev C++，计算机基础类的Microsoft Office、Photoshop等，这些软件既需要在教师端安装，也需要在学生端进行安装以方便实验，安装过程涉及操作系统的差异问题。教师端教学软件一般都按照教材中的软件版本进行安装，但在学生端由于操作系统的不同(大部分学生不具备更换电脑系统或者安装双系统的经验)，很多学生安装的软件版本跟教材有所不同，导致在软件界面或操作上有所不同。这个问题一方面可以通过安装虚拟机(如VMware[9])来解决，利用虚拟操作系统来达到跟教材的一致，但这也需要学生对相关软件的使用有所了解；另一方面学生也可直接使用相关软件的不同版本，但这需要教师在具体操作上能够给予足够的答疑。在教学软件上还有一个重要问题是软件的正版化问题，特别是在学生端，虽然一般学校可以提供一些基本的正版软件，比如Microsoft Office，但一些非日常使用的软件还不能得到有效解决，这时一般可使用软件的试用版或者其他可替换的开源软件。

2 直播式线上教学的实施

2.1 课前环节

课前一般需要过微信群或者QQ群通知学生线上教学的会议号或者登陆方式及时间，在临上课前，教师可查点听课人数，如果有同学未到场，则可让班长或学委进行点对点的通知。另外，老师在课前一般需要将课程素材、练习的电子版和授课使用的PPT发给学生，在实验课上，也需要将相关示例程序代码发送给学生参考。

2.2 授课环节

在授课时，学生端一般只需登录一个会议软件端，并且会议端窗口不会锁定屏幕，因而学生端的一个常见情况是“挂机”，他们可能没有实时跟上课程的节奏和进度，这样对理论课有很大的影响。相对于线下教学，老师很难实时观察学生对讲述内容的接受情况，从而对一些重点内容和概念进行强调讲述。在线课堂由于种种原因限制，学生不能和教师形成有效的互动，从而导致教师讲课时无法实时获取学生的掌握情况，而只能根据往年经验和课堂测验情况进行重点讲述。授课过程中，一般只开放教师端的麦克风，学生端将会被禁言，因而学生的主要反馈手段是直播平台上的文字聊天或者微信群聊天，教师需要在上课过程中注意是否有学生进行反馈。线上教学时，每个学生相对独立，如果学生自律性较强，能够很好地跟上课堂节奏，则可以取得与线下教学类似的学习效果；但如果学生自律性不强，则在线上学习期间很有可能在忙自己的事，无法专心于课堂。这与线下教学有很大的差距，比如在整体学习氛围的保持上、在相互之间的良性竞争上、在师生间的课上课下沟通上，这种情况下好学生依旧可以继续保持，但自律差的学生就可能更容易掉队。因此，加强与学生的互动特别是尽可能覆盖更多同学，对提高教学质量有很大帮助。

从教学内容上来看，医学院校计算机类的课程一般都包含理论教学和实验教学两部分。

理论教学以讲述PPT内容为主，重点阐释核心概念、算法，但不同课程也各有侧重。像计算机基础类课程，大部分学生在高中阶段有所接触，内容上能够很容易衔接上，因而大部分同学可以较快地接受。但是像C语言、数据库原理类的课程，很多学生之前没有接触过，对课程的学习内容、学习方法及学习目的都不了解，这部分的理论课需要教师进行更多的阐释，多通过理论联系实际的具体实例来加深对学习内容的理解。

对于实验教学，一般需要利用教材里的例子以及补充的课外例子来引导学生对编程的兴趣。实验课还需要教师很好地做好答疑的工作，很多学生在学习基础和理解上有很大差异，很多时候虽然教师已为学生提供标准程序用来参考，但学生不时会有很多新奇的思路，特别是在编程实现上，教师大部分时间都用在答疑学生的编程思路上为什么存在错误，因此，实验教学很考验教师对内容的理解程度及备课水平。一般来说，实验课不适宜做很难的编程练习或者综合实验，需要让学生从简入难，逐步掌握，但如果班级里存在个别非常突出的学生，可以给这些同学准备一些较难的问题。像C语言的编程试验，不同学生练习中存在的错误很少是一致的，除了极少数的共性问题，大部分问题都是因人而异的。有时是一些比较简单的概念错误，但有时也会是一些非常隐蔽的错误，比如标点符号的错误使用，学生端在程序编译运行时，虽可看到报错提示信息，但因为编程经验不足，且报错信息都是英文展示，如果报错信息跟之前有所差异，则学生一般需要答疑。因教师无法在旁边快速指导，单纯口头描述学生可能不会很快理解，一般只能让学生把编程文件发送给老师，老师修改后再发送给学生，或者通过在线课堂对所有同学解析此错误。此外，学生还会存在一些理解问题导致的错误，此时需要把课堂PPT、教材中的相关例子通过正反两种形式对比讲解，从而帮助学生理解。这个时候线上的答疑不是很便捷，特别是在一些难点章节(比如指针、排序)，同时间可能很多学生都需要答疑，单靠教师一个人答疑无法满足所有的答疑需求，因此可以适当通过建立一些教学小组来提升答疑效率，从而进一步提升学生的动手操作能力。

疫情发生以来，所有课程都转到了线上教学，学生每天需要长时间坐在电脑前，不但会产生精神上的疲劳，也会产生比如用眼疲劳、环境久坐疲劳等身体疲劳，这对于学生的学习效率会有一些影响，特别是课程进行到学期中后期时，因此学生需要及早适应，并对学习方式和习惯进行调整。目前线上教学和线下教学采用相同的上课时间安排，但在今后线上教学的过程中，可以考虑适当增加一点课间休息时间。

2.3 课后环节

上课之后，一般需要给学生布置一些作业用以巩固所学内容，教师需要及时做出批改，并给学生做出反馈。线上作业的提交一般是通过邮件，师生间点对点的反馈主要是通过微信等聊天工具，特别是一些基础不是很好的同学，需要花很多时间进行作业答疑。

2.4 考核环节

在线教学的考核目前基本延续传统课堂教学的模式，将传统的笔试转换成机考形式，但这种考试很难体现出学生的真实操作水平，并且学生在自己电脑上进行考试，无法做到网络隔绝，试题很容易通过网络、手机或课本进行关键字搜索。计算机类课程最重要的还是理论和实操水平的同步提升，因此，在线教学模式下的笔试和实操考核的相关比例应予以适当调整，虽然课程考核涉及大纲的要求，不易改变，但在今后的大纲中，最好能够单独说明在线教学下的考核方式。

3 医学计算机类课程在线教学的新构想和尝试

目前，国内疫情虽已得到控制，但零星散发病例依旧可能对局部产生很大影响，线上课程需要时刻准备。另外，为了防疫的要求及教室空间的限制，目前比较主流的一种上课方式是线上+线下的组合教学，因此，线上教学在一段时间内仍将继续存在并发挥作用。针对计算机类课程自身的特点及线上教学效果的需要，未来医学院校计算机类课程在线教学可在以下方面进行有益的尝试和调整。

(1) 构建统一的虚拟教学平台，方便学生端的在线学习。

通过课程调查发现至少有1/3学生在计算机系统或软件上与教学要求存在差异，特别是不同操作系统上的差异比较明显，比如Mac系统的编程软件、编程文件跟Windows系统有明显不同，并且很多学生都在操作系统和软件的安装上存在一些困难，这会对学生的学习有一些影响。针对此问题，目前最佳的方案是构建一个统一的在线虚拟教学平台，通过安装虚拟机(提供已安装好所有软件的系统文件)或通过远程软件连到机房电脑，从而为学生的在线学习提供支持。疫情期间，C语言教学中使用了菜鸟工具中的在线编译工具(https://c.runoob.com/)，通过使用统一的Web在线调试，最大限度地屏蔽平台差异，与微信群结合使用，增强了与学生的互动，提升了教学效果。

(2) 引导学生快速适应在线教学，改善学习习惯及学习方法。

目前来说，很多学生可能会存在对在线学习不适应的情况。在线学习形式相对单一，学生如果还是采用课堂教学的学习习惯或者方法可能会存在明显的不适应，比如课堂教学中，学生手中有教材，可以跟课堂PPT内容相互印证，也可通过记录笔记把握要点。但在线学习下学生手里一般只有教材的电子版，这个时候学生更依赖于课堂讲解，尽管线上课堂可以备份记录，但相较之前依旧有很大的变化。在线上教学下，学生最有效率的学习方法应该是能够提早预习下次课的学习内容，带着问题来听课，这样才可能在线上学习取得较好的学习效果。另外，为了弥补学生因网络状况不佳而影响学习质量的问题，每次对课堂内容进行同步视频录制，方便学生回看复习。

(3) 建立学习小组，利用同学间相互督促提升学习效果。

在计算机类课程的线上教学中，理论性和实操性皆有，学生基础和理解水平也存在较大的差异，而线上教学不容易发挥学生间的良性督促作用，因此可建立一些学习小组，通过小组内分工共同完成一些稍大的程序或作业，充分利用组内讨论来实现组内共同提高，同时也可增加学生间的互动，活跃课堂气氛。一般情况下，不同学习小组要尽量均衡，小组内需要有一些学习突出且主动的学生，通过他们的指引，提升组内基础相对较差的学生，从而提高整体的学习效果。另外，适当增加研究生助教数量，一方面提升了实验课的答疑效率和教学效果，另一方面也锻炼了研究生临场发现问题、处置问题的能力。

4 展望

在未来很长的一段时间内，疫情风险都会存在，虽然国内相对风险不大，但在疫情防控的一些关键时间节点上，线上教学依旧有不可取代的地位。对于大多数院校来说，2020年都是线上教学的起始探索之年，一轮完整的线上教学下来，一线教师都能够获得全程的教学体验，收获了很多教学经验，也有很多教训值得反思。

未来的线上教学有很大的成长空间，计算机教育技术的发展也日新月异，希望未来在大家的共同努力下能够有更加专业的教学平台、更加完善的线上教学环境、更加合理的教学模式，从而推动医学院校计算机类课程线上教学的不断发展。