煤炭工业5.0时代课程互动网络教学方法探索

2022-02-13牛超肖飞飞何青峰肖乐乐

高教学刊 2022年3期

关键词：教学

牛超肖飞飞何青峰肖乐乐

摘要：以煤炭工业5.0发展方向为契机，针对疫情期间计算机地质制图课程教学中存在的不足，分析了计算机地质制图课程的教学特点、目前课程教学存在的主要问题，通过重新调整教学方式，采用网络试验教学的方法，重新建立计算机地质制图课程的教学大纲。通过筛选多个网络教学平台，对比分析认为QQ群屏幕共享、腾讯课堂相对其他网络平台具有教学流畅、功能多样、互动性强、反馈及时、评估多样等特点，为煤炭工业5.0时代课程互动网络教学提供了系统的应用支撑。

关键词：计算机地质制图;腾讯课堂;教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2022）03-0122-05

Abstract： Taking the 5.0 development direction of the coal industry as an opportunity， in view of the deficiencies in the teaching of the Computer Geological Mapping course during the epidemic， the teaching characteristics of the Computer Geological Mapping course and the main problems existing in the current course teaching were analyzed， and the teaching method was re-adjusted， Adopting the method of network experiment teaching， re-established the syllabus of Computer Geological Mapping course. Through the screening of multiple online teaching platforms， comparative analysis shows that QQ group screen sharing and Tencent Classroom have the characteristics of smooth teaching， diversified functions， strong interaction， timely feedback， and diversified evaluation compared with other online platforms， which are interactive online teaching of courses in the coal industry in the 5.1 era. Provide system application support.

Keywords： Computer geological mapping; Tencent Classroom; Teaching

2013年，德国在汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”概念，按照工业发育不同阶段作为划分，工业1.0为蒸汽机时代，工业2.0为电气化时代，工业3.0为信息化时代，工业4.0则是智能化时代。我国煤炭工业近10年来快速发展，2017年谢和平院士提出了“2040-2050年进入井下无人、地上无煤、纯清洁能源的煤炭工业5.0时代”。煤炭作为我国主体能源的地位近期不会发生重大改变，井下无人是煤炭智能开采的延深，但其基础则是煤炭开采地质保障，涉及煤层精细赋存探查、分析，将是煤炭类地质院校的学科发展方向。

“井下无人、地上无煤”的基础条件就是在对煤层赋存精细探查后的地质建模，涉及的主要课题是地质三维数据体的构建，而计算机地质制图课程中关于“等值线”的学习涉及相关内容。以计算机地质制图课为例，其是为煤炭类院校和部分礦业类高校地质相关本科专业开设的必修主干课程之一，该课程的主要教学任务是让学生掌握与地质相关的制图软件使用方法，熟悉与地质相关的地质图件绘制流程与方法，能够绘制与自己专业相关的分析图件。由于我校以煤炭为主体设置了相关学科，地质与环境学院本科专业的计算机地质制图在教学内容上也偏向于煤田地质类相关内容，特别是学院要求在进行本科毕业设计答辩和汇交材料时，必须提交三幅论文相关图件，因此计算机地质制图课程的教学影响学生在毕业设计中的表现，也影响后续学生在工作、研究生等阶段的制图效率。

目前，计算机地质制图的授课对象是大学本科二年级学生，开设专业包括地质工程、资源勘查工程、地下水科学与工程、地质工程（卓越）等班级，该课程培养方案中确定的学习软件包括：MapGIS、Surfer、AutoCAD、Coredraw等，学分2.0，每周4学时，上课周次为1～8周。

一、课程教学特点及存在的问题

（一）计算机地质制图的教学特点

1. 计算机地质制图的地质属性

计算机地质制图是计算机制图中的一个小分支应用，除了像MapGIS、Sufer、龙软等专门地质制图软件外，大部分成熟的制图软件多服务于机械设计、建筑等行业，因此计算机地质制图课程必须要突出计算机地质制图的地质属性，其必须要结合相关的地质专业知识，特别是要突出我校煤田地质的特色内容。

2. 计算机地质制图的技术属性

计算机地质制图是一门应用技术课程，在其教学过程中不仅要讲解软件的操作，更要兼顾软件的实际应用，深入探讨软件的高级应用和软件开发功能。

3. 计算机地质制图的互动属性

由于计算机地质制图课程所使用的软件在操作过程中步骤性极强，既要求学生在课前预习，熟悉软件窗口布局、菜单与快捷工具位置，同时又要在教学过程中及时了解本科生的即时学习效果。

4. 计算机地质制图的特殊属性

计算机地质制图由理论教学与实践教学两部分组成，按照计算机地质制图课程教学大纲，理论教学以软件使用演示为主，以地质制图软件高级使用及开发为辅;实践教学则是通过上机实训、绘制图件为途径。

5. 计算机地质制图的先进属性

计算机地质制图中需要学习的软件升级更新速度较快，以AutoCAD为例，其版本升级是以“年”为单位的，如最新的软件版本为2021版。虽然大部分软件更新具有继承性，但遇到重大更新时，软件使用变动极大，软件工程文件识别也是一种障碍。因此，计算机地质制图教学备课量较大，同时也要求学生在学习软件过程中与时俱进，及时更新软件。

（二）计算机地质制图教学存在的问题

自2016年讲授这门课程开始，已完成5个年级20个班级的教学任务，根据学生课后反映、期末考核等环节的及时反馈，计算机地质制图课程一直在改进教学方式。结合以往学生的反馈和教学中发现的不足，通过总结教学经验，认为计算机地质制图课程当前的教学仍存在许多问题，应及时对教学内容和教学方式进行调整。

1. 学生对课程的重要性认识不足

以往计算机地质制图课程多强调软件使用的重要性，但是本科生认为软件的使用可以参照软件帮助、说明书等方式进行学习，因此学生学习的积极性不高，没有认清该课程的重要性。自2017年以来，在课程绪论阶段就反复强调在本科毕业设计阶段必须提交三幅地质图件、该课程是大学生地质技能大赛必备技能、毕业深造或工作均需要经常使用软件制图等，加大了学生对该课程的重视程度。

2. 网络中心上机实践教学限制较多

学校网络中心电脑配置较陈旧，同时在软件安装、软件更新、上机演示等方面已不能满足计算机地质制图上机教学的要求。自2018年以来，结合学院新建的分布式网络中心，且配置了华为网络教学系统，使得软件的安装、更新极为便利，能够让学生及时掌握最新的软件版本使用方法;强大的教师机显示系统极大增强了学生上机实训的示范意义，提高了教学效果。

3. 理论教学效果较差

计算机地质制图课程在理论教学过程中，普遍存在学术课堂学习效果较差，其主要原因是学生只能听、看，不能实际操作。自2019年开始，在不减少理论教学课时量的情况下，通过开放学院网络中心，积极鼓励学生利用课余时间上机实践，增强教学效果。自2020年开始，已将该课程的理论教学和上机实践安排在了学院网络中心，将理论教学与上机实践紧密结合起来。

4. 与其他课程衔接不合理

以往计算机地质制图将MapGIS作为主要的教学软件，但随着软件的迭代更新，目前MapGIS应用领域越来越窄，且与地理信息系统课程使用软件重合。自2017年开始，逐步减少了MapGIS的课时量，及时增加了AquaChem、奥维地图等软件的教学内容。

二、课程教学设计平台的选择

新冠肺炎疫情极大地影响了学校各项工作的开展，特别是教学活动的顺利进行成为最重要的问题。计算机地质制图课程开课时间早，因此需要提前做好课程建群、教学平台选择、课程试讲、制定课程教学安排等。由于目前较大的慕课、微课、网络课堂平台均未建设计算机地质制图课程，因此该课程属于自建网络课程。

经过开学前两周的课程准备，选择了QQ群屏幕分享、腾讯课堂、QQ群课堂、ZOOM、雨课堂等软件平台，经线上调查（图1），结合学生主要意向，最终选择采用QQ群屏幕分享、腾讯课堂这两种直播、录播混合式教学方式进行授课。同时，经过两周的网络教学，及时增加了QQ远程协助作为教学手段。

三、课程设计思路

（一）QQ群屏幕分享教学设计思路

由于计算机地质制图是操作性较强的课程，其理论教学的效果较差，原定的全部在学院网络中心授课因疫情而不能进行，考虑到学生无法上机实训，该课程的网络教学在初次安排时仅安排了理论教学，将上机实训安排在了开学之后补课。但考虑到教学活动的连贯性，又进行了学生个人情况调查（个人是否拥有计算机），仅4人没有电脑。结合前面对计算机地质制图课程的特点和以往存在的问题，因此可以按照原课程教学方案，使用个人电脑进行理论教学和上机实践的教学任务。

计算机地质制图课程首次进行网络教学，鉴于该课程的特点，需要网络平台具有PPT播放、软件使用演示（教师机屏幕显示）、师生互动、签到及教学效果评价等功能，具有以上功能的软件在疫情初期仅ZOOM、QQ群屏幕分享符合教学要求，鉴于网络视频会议软件ZOOM的普及性不高，虽然已要求学生安装了ZOOM软件，但是在教学准备阶段发现QQ群屏幕分享更便捷、适合计算机地质制图教学。

QQ群屏幕分享功能是QQ群自带功能，使用其作为网络教学平台相较于传统的课堂教学方法和模式均不同，因此必须结合QQ群屏幕分享的特点调整教学方案。

1. 确定教学目标

網络教学与课堂教学的教学目标是一致的，即通过学习使学生掌握计算机地质制图软件的使用方法，能够熟练绘制、编辑、修改地质图件，能够使用软件进行高级分析。

2. 根据教学目标确定教学内容

网络教学与课堂教学的内容存在较大的差别。本次网络教学将课堂教学与上机教学融合，减少PPT式的教学内容，加强软件界面操作、图件编辑与分析的相关内容。虽然学习的软件比较多，但是每个软件的教学内容基本相同，即：

（1）点评作业，回顾上次内容;

（2）软件介绍，主要是软件的功能、软件界面、软件快捷工具、软件的一般性设置;

（3）软件的输入、编辑、修改、保存与输出;

（4）相关标准化图件要求、图件格式之间的相互转换;

（5）软件高级使用及其操作;

（6）课后作业。

3. 教学策略

根据QQ群屏幕分享的使用方法和功能，其支持共有区域分享和窗口分享两种模式，可以划定电脑桌面的部分区域进行分享，也可选中具体窗口进行分享，进入群视频后，点击屏幕分享的按钮，选择要分享的区域即可。主要应用于工作会议演示，远程会议屏幕分享、窗口演示等。通过多次的教学，基于QQ群屏幕分享的计算机地质制图网络课程的教学效果更优于课堂理论教学。

基于QQ群屏幕分享的计算机地质制图网络课程，确定以下教学策略。

（1）教学进程

本次网络教学内容主要分为六部分，即绪论、MapGIS地质制图、Surfer地质制图、Auto CAD地质制图、AquaChem地下水化学制图、综合制图及其他应用，各部分学时分配分别为：2、5、6、10、3、6。

（2）教学方法

使用QQ群屏幕分享功能进行计算机地质制图课程教学时，遵循以下流程（图2）：

a. 开课前一周将课程相关的软件发至QQ群共享，提醒学生下载、安装，熟悉软件界面。上课前10分钟，在QQ群提醒学生准备上课。开始上课，进行课程教学。

b. 在教师机对上次课堂教学内容进行回顾，点评布置的课后作业完成情况;针对每个人绘制的相关图件，对存在共性的错误点进行重点讲解。

c. 根据课程大纲，提出本次网络授课的任务，开始对地质制图讲解、示范，强调关键操作，美化地质图件，总结使用心得。

d. 在演示过程中，学生使用共享的数据进行同步跟随制图，教师利用QQ群成员语音功能，随机询问学生的听讲情况。采用学生QQ群屏幕分享功能，对学生进行指导。

e. 总结本次网络教学内容、学习重点和难点，布置本次网络课堂的课后作业，布置下次网络课堂的认识任务，完成本次网络课堂教学。

f. 课下时间，学生单独答疑。

4. 效果评价

针对网络课堂的教学效果评价，主要采用三种方式进行（图3）：

（1）课堂中，通过随机点名考核网络课堂教学效果，通过学生使用QQ群屏幕分享考核网络教学效果;

（2）下课后，通过采用QQ群投票功能，调查本次网络课堂的教学效果。

（3）通过对课后作业进行检查，分析网络课堂教学效果。

5. 存在问题

根据前两周使用QQ群屏幕分享功能进行网络教学经验总结、教学效果评价，发现目前计算机地质制图课程使用QQ群屏幕分享进行网络教学存在以下问题：

（1）学生互动性不强

虽然QQ群屏幕分享教学过程中可以和学生进行语音交流，但是在网络授课过程中查看电脑屏幕时，必须通过“关闭教师屏幕分享→学生启动屏幕分享→学生允许教师语音交流”的方式进行，操作繁琐，需要多次建群屏幕分享、退群屏幕分享。

（2）缺少网课回看功能

基于QQ群屏幕分享的网络教学目前还未集成录播功能，对教学过程中存在疑问的知识点，不能通过视频回看的方式解决，虽然教师可以提前或实时进行教学录制，但操作仍然繁琐。

（二）腾讯课堂教学设计思路

在使用QQ群分享屏幕进行计算机地质制图课程网络教学后，针对其具体存在的问题，在进行网络平台合理筛选后，开始使用腾讯课堂进行教学。两个教学平台在功能上存在的差异较大，总体上腾讯课堂具有的网络教学功能更为强大、操作更便捷，集成了考勤、课后回放、教学工具多样、听课便捷等多个功能，在其使用過程中教学方案与QQ群屏幕分享是一致的方便学生学习，但是在部分细节上更适合计算机地质制图课程的网络教学（图4）。

1. 考勤

在使用腾讯课堂进行计算机地质制图课程网络教学时，可以通过学生观看直播时长、观看回放时长、进入课堂时间、签到等方式作为考勤考核依据。

2. 教学工具多样

在使用腾讯课堂进行网络教学过程中，有画板、答题卡、画中画、预览等多个教学工具，极大地丰富了教学方式。

3. 多种互动模式

可以使用举手模式进行师生对话，同时利用好友中的控制对方电脑的方式，直播学生操作，掌握学生学习动态情况。

4. PPT与分享屏幕模式衔接合理

在进行理论教学中，可以使用PPT模式;进行软件操作教学时，可以使用分享屏幕模式。两种模式更加适合计算机地质制图课程的网络教学（图5）。

四、结束语

计算机地质制图课程在进行网络教学平台筛选时选择了多个教学平台，同时也对QQ群屏幕分享、腾讯课堂进行了使用教学，其中腾讯课堂的教学效果较好。当然，可能还有其他平台，鉴于时间有限并未进行试用。

针对计算机地质制图课程网络教学的效果，经过调查，获得了学生的认可，并且学生对于该课程的学习主动性较强。

基于腾讯课堂的计算机地质制图课程网络教学，不论是在教学方式上，还是将理论教学与上机实践进行综合、教学效果考核、师生互动等方法，都能及时掌握学生的学习状态、学习进度、教学效果。