疫情期间偏理论工科课程线上教学研究

李世民， 孔凡珺， 张潮海， 吴淑群， 江 军

(南京航空航天大学 自动化学院， 南京 211106)

受新冠肺炎疫情影响，全国各地原定的春季开学时间被一再推迟。1月29日，教育部提出“停课不停学”的倡议，鼓励学校积极利用线上平台，确保学生宅家的同时学习进度不落后，学习质量不下降[1]。

南京航空航天大学作为一所全国重点高校在第一时间响应了教育部号召，多次组织学校教职工开展会议，就“线上教学”可能会遇到的问题和解决方法展开讨论，最终制定了符合我校实际情况的教学方案，确定于2月24日开启“线上新学期”。

本文从偏理论的工科课程线上教学存在的问题入手，以“工程电磁场”的教学为例，针对其提出“多位一体”的教学方式，为偏理论的工科课程线上教学的新型教学模式提供借鉴[2-3]。

1 偏理论工科课程线上教学的困境

1.1 课程难度较大

偏理论的工科课程与其他类型的课程相比难度较大，内容相对深奥，学生理解起来有一定困难，且在学习的过程中有时会遇到很多难以独立解决的问题。同时，这类课程通常都存在一个数学公式繁多的共性特征。以“工程电磁场”为例，它作为电气类专业的必修基础课程，包括静电场、恒定电场、恒定磁场和时变电磁场等的基本方程及其边值问题，还涉及电气工程中典型的电磁场问题等内容，课程内容的复杂性和抽象性给线上教学带来了很大难度[4-5]。

1.2 客观条件限制

由于疫情期间全国中小学及高校开展线上教学的时间相对集中，因此很多网络教学平台会出现登陆失败、播放不流畅等问题。与此同时，教师上课直播设备的清晰度和网络的通畅程度也将影响课程的教学效果和进度。学生是否拥有可以清晰地观看直播，完成和上传作业的智能设备以及是否有足够的流量或宽带速度支持课程学习等都会对教学质量产生很大影响。

1.3 线上教学经验有限

线上教学与传统线下教学模式相比，不管是课程内容的设置，还是教学过程、方式的设计都有很大区别，这给习惯了传统线下教学模式的授课教师带来了全新的挑战，不仅要设计出能够保证课程学习顺利进行的教学方案，还要兼顾相关平台的熟练操作，掌握多种线下教学不曾涉及的教学工具。

1.4 学生主观原因

大学生作为一个自由度很强的群体，这种线上开展长时间直播学习的教学形式很难达到和在校学习一样的教学质量。从以往的线上教学经验来看，很多学生对线上教学存在侥幸心理，虽然直播平台端显示其状态“在线”，但实际思维并未“在线”，课后也很难做到自主预习，高效复习。因此，根据学生的兴趣，采用多种手段推进疫情期间偏工科课程(例如“工程电磁场”课程)的教学正常进行十分必要。

在短时间内大面积开展线上教学并不是一件易事，虽然很多教师曾经有过线上教学的经验，但面对一些偏理论类的工科课程，如何合理、高效地利用现有的设备、平台和资源，提高教学效率，保证教学质量仍是一个值得思考的问题。

2 “多位一体”教学及实施方法

本节以“工程电磁场”为例，说明疫情期间偏工科课程的“多位一体”线上教学的具体实施方法。“工程电磁场”是电气工程及其自动化专业的必修基础课程，它涉及“高等数学”“微积分”“数学物理方法”等课程的综合应用能力，对学生的整体思维能力要求很高，具有一定的教学和学习难度。

“多位一体”的教学方式主要分为课前、课堂、课后三个阶段，如图1所示，通过课前、课堂、课后三阶段的“三角形”循环来达到调动学生学习积极性，保证学生学习效果的教学目的。

图1 “多位一体”的教学方式框图

2.1 课前阶段

“多位一体”的教学方式课前阶段的主要内容为：

(1)课前布置预习任务，通过在作业平台设置与预习任务相关的题目检查学生预习效果。

(2)通过查看预习作业中各知识点正确率，以询问课代表或者投票的方式等多种渠道收集学生的疑难点和困惑知识点，了解学生知识薄弱处，在讲授新课时有针对性地对这些知识点进行尽可能详尽的讲解。

2.2 课堂阶段

“多位一体”的教学方式课堂阶段的主要内容为：

(1)采用课前五分钟签到的方式，尽可能保证每节课到课人数。上课过程中也可不定时发布实时签到，查看实时在线的学生人数，避免学生懈怠应付或者未参与课堂情况的产生。

(2)通过腾讯会议等直播方式在讲授新课的同时着重把握课前已了解到的疑点、难点，对重点知识点进行回顾，采用视频或动画等多种方式进行重点、难点解析解答。根据录课平台作业分数的统计情况，对学生的问题做到总体把握，细节剖析，在直播时有针对性地进行重点习题的讲解，及时了解学生的课程掌握度。

(3)在授课过程中采用奖励的方式进行提问或者习题的解答，增加师生互动，保证学生的课堂参与度，提高学生的课程兴趣度。

2.3 课后阶段

“多位一体”的教学方式课后阶段的主要内容为：

(1)以布置作业的形式监督学生，并通过网络平台实时反馈学生的学习效果。对作业完成度较好，正确率较高的学生给与一定的分数奖励，以起到提高积极性的作用；对于应付作业的学生可以采用直接打回作业的方式，以达到端正态度的效果。

在布置作业的同时，对作业的形式和内容也进行了新的设计。例如，对于解题步骤繁多、难以仅凭键盘输入完成的作业，学生可以先用纸笔记录，再通过图片等附件形式上传，方便教师批改的同时也简化了学生提交作业的步骤；可以设置英文词汇的填空题引导学生回顾ppt的学习；可以将上一章节典型知识点以选择题的方式进行作业布置，强化学生对公式的记忆，加深对这类较难课程的理解。

设计全新的作业形式和内容可以有效避免学生作业的雷同化，有助于教师掌握学生对课程真实的理解程度，有针对性地进行备课和调整教学内容设置。

(2)建立QQ、微信群便于课后师生交流，收集学生对于课程的意见及建议，师生共同营造良好、高效的课堂环境。

(3)通过超星学习平台录制短视频以方便学生学习，将每节课程时间控制在20分钟以内，内容围绕核心知识点展开。在录制过程中需注意保证ppt上以板书形式留有痕迹，且要根据课程难易，在合理的位置给学生提供短暂的思考时间。对于自觉性不高的学生，划定时间周期以督促学生在规定周期内完成阶段性学习任务，最大程度确保学生都达到预期的学习效果。

(4)上传课程直播回放以供学生课后自主复习，对课堂上未彻底理解的问题进行回顾，根据自身需求有针对性性地对难点、重点进行二次学习，以养成自主学习的习惯，为其他学科的学习形成良好学习习惯和基础。

学生课前做好预习，授课教师有针对性进行备课，在课堂上师生互动，采用多种方式保证上课效率，提高学生学习积极性，课后借助信息化平台把握学生对课程的掌握程度，为学生提供多种途径复习，加深记忆理解。同时，设计作业的形式和内容保证学生独立完成作业，有助于学生在平时的学习中打好基础，防止出现考试突击，成绩不理想的情况。

这种“多位一体”的教学方法在课前、课堂、课后三个阶段形成了一种良性循环，以“三角形”的结构保证“工程电磁场”课程教师授课和学生学习的顺利进行。

3 “多位一体”教学方式的效果

根据对南京航空航天大学电气工程及其自动化专业的本科生的调查研究结果可以看出,部分学生对待平时课堂的态度散漫，对是否能真正掌握课程知识并不在意，只求考试及格，修够学分[6]。

但是经过这次疫情期间的线上教学发现学生在学习过程中对待课程的态度有了很大的转变。在传统线下教学中，授课教师很难便捷、迅速地获得学生课程掌握度的动态信息，但在智能学习平台的帮助下，采用“多位一体”的教学方法，能对学生的实时学习情况有全方位的了解，有助于提高授课教师的课堂教学效率，也有助于端正学生学习态度，形成自觉、主动学习的良好习惯。

同时，采用“多位一体”教学方式后，可以明显发现学生的课堂参与度有所提升，这种教学方式有利于形成一种激发学生积极参与课堂学习的机制，实现最优的学习效果。

好的课堂一定是有着深厚师生情感的课堂[3]。“多位一体”的教学方式使学生和授课教师的互动次数明显增多，师生互动不再局限于课堂，学生也可以在QQ、微信群组等线上平台上向授课教师提出疑问，得到帮助，沟通情感。这种教学方式不仅有助于授课教师及时调整教学方式和教学内容，更有助于构建良好的师生关系。

4 结语

本文从偏理论的工科课程线上教学存在的问题入手，以“工程电磁场”的教学为例，对课程难度、客观条件、教学经验、学生自身这四方面存在的问题进行讨论，针对这些问题提出“多位一体”的教学方式，将偏理论的工科课程教学分为课前、课堂、课后三个阶段，构成一个“三角形”良性循环，通过多种方式鼓励学生参与课堂，实时监督学生学习，有针对性地进行教学设计和调整，为今后偏理论的工科课程线上教学的新型教学模式提供了很好的借鉴。

这次疫情期间组织的线上教学不仅是为了保障学生“停课不停学”的明智之举，更是未来探索线上线下联合教学模式的经验积累，有助于形成良好的师生关系，对疫情过后建设真正受学生欢迎、对学生有益的教学模式也有很重要的意义。