全英文研究生课程《Environmental Data Analysis》的在线教学思考

邱爽，葛士建，江芳，谢慧芳，陈守文

（江苏省化工污染控制与资源化重点实验室，南京理工大学 环境与生物工程学院，江苏 南京）

一 引言

因新型冠状病毒肺炎疫情爆发教育部等多部门明确提出了春季学期“延期开学不停学”的要求[1-4]，各级学校应充分发挥在线教育平台和互联网媒体作用，制定在线教学方案、探索在线教学方法。近年来，国家高度重视教育信息化，并已逐步摸索出一条具有中国特色的教育信息化建设之路；然而需要注意的是，网络在线教育与日常课堂教学中的教育信息化有着本质不同[5]，前者并非只是把已有的信息化资源使用起来，而是将教学内容、教学方法、教学目标、师生互动等多个教学要素都通过网络完成。因而如何高效且迅速地开展高质量的网络在线教学、将“停课不停教”真正落在实处，尤为重要。

笔者采用腾讯会议、雨课堂和QQ群相结合的混合教学模式，完成了全英文研究生课程《Environmental Data Analysis》的在线教学工作，取得了良好的教学效果，也收获了很多体会。因此，本文以高校一线教师的身份，围绕在线教学过程中课堂的组合形式和师生关系的建立等，分享教学过程中取得的经验，分析了教学过程中可能存在的问题并提出解决方法，以期为后期在线教学有效开展提供一些启发。

二 常规在线教学方式存在的问题

以计算机及互联网为基础并且融合课堂教学的在线教学方式，包括慕课、空中课堂等，打破了空间约束，学习场景灵活，在线教学的电子作业可同步反馈及分享，是未来教学方法创新的重要方向，有助于教学资源的共享和教学水平的提高[6]。随着互联网及各类教学平台的发展，在线教学已应用于日常学习生活中，但往往只作为一种辅助教学手段，运用于高校常规教学的程度有限。当线下教学受阻，作为一种替代方案，在线教学被重用；在线教学的开展，是教学方式转变及教学方法创新的重要契机。然而笔者认为，部分在线教学方式主要存在以下两方面问题。

（一） 部分在线教学方法复杂，教师难以适应

一门优秀的在线课程（如慕课）需要数月甚至数年的时间周期予以建设，包括课程策划、大纲制定、编写脚本、课程拍摄、后期制作、作业设置、平台维护等多个步骤。因而在较短时间内，迅速完成线下课程向在线课程的转变比较困难。很多高校教师此前未接受过专业的在线教学培训，对线上教学工具不熟悉或线上教学流程不了解，导致教师无法将自身知识储备与现代教育技术很好结合。同时，在线教学对教学软件的熟练度提出了较高要求，需要教师在短时间内掌握不同媒体平台间的反复切换操作，以保证教学进度和教学质量。由于部分专业课程内容复杂、教学任务重，因而这些课程往往在线教学内容安排过多、讲解过快，并基于传统线下教学方式，由教师长时间讲述，忽略了学生思考的时间，导致部分学生跟不上教学进度，出现了教师对教学规律掌控缺乏规律的现象。另外，理工科类课程，教师需要结合板书进行公式推导，以加强学生对知识点的理解，然而部分在线课程的软件缺乏手写板功能，因而教学效果难以得到保证。

（二） 部分在线教学方法缺乏师生互动，学生积极性不高

师生互动是线下课程的关键环节之一。教师通过课堂提问，调动学生积极性，并及时掌握学生对知识点的掌握程度；教师也常会在课前或课后预留一段时间和学生答疑。然而，在线教学，尤其是录播课程，多以教师直接讲授、学生观看为主，教学效果依赖于学生自觉性，教师缺乏对学生学习状态的把握与掌控，并且缺少与线下课程相似的互动交流，对学生提出的问题也无法及时答复。录播课程也导致部分学生过分依赖视频，从而缺乏线下课程中做笔记、勤思考的活动，仅将观看视频作为完成任务、获得平时成绩的途径，导致学习效率偏低。并且，由于缺少“班级”、“教室”的束缚，部分脱离了学校教学场景的学生，在家学习时缺乏学习氛围，往往产生舒适感与松弛感（例如躺在床上听录播课程），并受到网络、游戏等多种诱惑，学习时间不足，学习兴趣及学习意愿降低。

三 全 英 文 课 程《Environmental Data Analysis》的在线教学经验与体会

《Environmental Data Analysis》是统计学的一门分支学科，是南京理工大学环境科学及环境工程硕士专业的核心专业课之一。该课程内容包括数据的收集、统计指标的类型、实验设计、数据的描述、检验及分析方法等，涵盖了显著性检验、两个总体的比较、概率抽样等，并结合环境案例，借助统计软件介绍方差分析、t检验、F检验、χ2检验等常用统计方法，提高学生对环境数据的分析和统计能力，为学生从事科研工作奠定基础。同时，该课程由全英文授课，因此也是一门面向硕士留学生的专业课。随着全球经济一体化和教育国际化，全英文教学是教育教学改革的重要方向，也是培养具有国际竞争力及国际视野的复合型人才的重要环节。在该专业运用全英文授课方式，对提高学生专业词汇量及论文阅读能力等方面至关重要，学生更易了解国际最新科研动态，培养专业意识，更快融入国际社会。笔者结合本次《Environmental Data Analysis》全英文教学过程中取得的经验，提出全英文在线教学思路及做法，以期抛砖引玉，促进全英文在线教学的深入开展。

（一） 匹配学生英语水平，组织课堂教学

全英文授课模式，必须和学生本身的英语基础相匹配。本课程的此次在线听课学生中23.1%为留学生，其中母语为英语的仅为7.7%；剩余76.9%为中国学生，虽然其中90%的学生已通过大学英语六级，但本课程是他们第一次接触全英文课程，难度较大。所有学生均希望通过此门课程，在提高数据分析能力的同时，提升自我英语水平（不包括母语为英语的学生）。基于此，在进行全英文授课时，笔者多以简单通俗的短句进行知识点讲授，并借助词根词缀对重点单词进行讲解（如binary data和ordinal data中的“bi”“ord”前缀），同时通过对难点进行重点强调、不断重复，加深学生的理解，让学生对所学内容有更深刻的认识，并增加对相关专业词汇的熟悉度、提升词汇量。

（二） 结合专业特色，调整教学内容

统计学是理科专业中一门重要的基础课，涉及到统计学的发展史及常用术语、统计指标及体系、统计资料的搜集整理、统计图标绘制、集中趋势描述、参数估计、假设检验、方差分析、相关与回归分析、综合评价指数等，授课对象通常是统计学、数学、经济或管理等专业的学生，他们在此之前往往学习过微积分、概率论、数理统计、计算机基础等先修课程，并同时学习抽样技术、应用统计软件、统计决策等相关课程，因而具备一定的数学及统计学理论基础。《Environmental Data analysis》不同于统计学，是环境工程与统计学的新兴交叉学科，是将统计学的理论、方法应用于环境治理及环境保护中。授课对象非统计学相关专业，而是环境科学及环境工程专业的学生，这些学生此前接触的数学及统计学相关课程少。因此，在教学中不能生搬硬套“统计学”现有的教学内容，而应根据本专业特点及学生背景对教学内容和方法调整。

目前国内中文版教材较多，然而作为一门全英文授课课程，选择合适的全英文教材是该课程有序开展的必然条件。截止目前，高等教育出版社等国内权威机构尚未出版相关全英文教材，因而本门课参考由美国普渡大学David S. Moore、 George P. Mc Cabe和Bruce A. Craig教授主编W. H. Freeman公司出版的Introduction to the Practice of Statistics（8th edition）。笔者紧密结合专业特点和学生情况，并考虑到全英文原版书价格较高、若学生人手一册负担较重，于是在该书基础上对教学内容进行优化，并制成幻灯片用于授课，减轻了学生教材购买的负担。教学内容总体分两部分，分别为“数据分析基础理论”和“数据分析在环境工程领域的应用”，分别占60%与40%。在第一部分中，由于学生缺乏对统计学相关课程的学习，并考虑到部分学生对科研实验中相关统计方法（如t检验、方差检验）存在较大误区，因此着重补充了相关知识点，并对通过交流了解学生存在的部分错误观点及时纠正。在第二部分中，结合环境领域相关文献，探讨部分热门数据分析处理方法（如主成分分析、响应面分析、荟萃分析、聚类分析等）在环境工程领域中的应用，强化了与环境专业相结合的内容，体现了“环境数据分析”的特点。

（三） 以学生为中心，优化在线教学方法

（1） 雨课堂、腾讯会议及QQ群相结合，提升课堂“归属感”

由于时间限制，笔者针对《Environmental Data Analysis》课程特点和学生背景，选择了灵活且操作简单的雨课堂、腾讯会议与QQ群相结合的方式。笔者利用QQ群发布课堂信息，如上课通知、腾讯会议号等，并利用QQ群对学习任务定时提醒，让QQ群作为学生密切交流的纽带，让学生有与课堂教学相似的“归属感”。课堂上通过腾讯会议共享幻灯片，同时启动雨课堂。学生通过雨课堂二维码用手机微信扫码进入课堂并完成签到，签到信息自动上传至笔者手机，节省了点名所耽误的课堂时间。笔者充分利用雨课堂板书功能，在幻灯片上直接进行重难点标注或公式推导；针对简单知识点，采用雨课堂随机点名回答问题的方式，检测学生是否一直在听课；针对难点，邀请学生打开麦克风发言，提出自己的见解，并对学生进行深入启发；针对易错或易混淆的知识点，利用雨课堂的随堂测验功能，事先设置选择题和填空题，让学生快速完成，通过实时查看答题情况，检验学习效果，基本保证每节课（45分钟/课）完成1-2道题的检测，帮助学生集中注意力，并用于计算平时成绩；利用雨课堂弹幕、腾讯会议的讨论区及QQ群，及时收集学生的反馈和问题，将学生在线学习体验作为改进教学方式的驱动力。教学课件也一直保存于雨课堂中，学生可以随时进行浏览；因而课后，笔者鼓励学生利用雨课堂的复习模式，对所学过的知识点进行巩固，并对有疑问的幻灯片点击“不懂”做上标记，以便笔者在教师客户端了解每页幻灯片标记“不懂”的情况，实时掌握学生学习状况。

（2）开展自学自讲、互相点评的研究性教学

本课程改变了传统在线课程中教师一言堂的教学方式，考虑到授课对象均为研究生，具有一定的自学能力，采用启发引导的方式，在课程开始初期就对学生研究性学习提出了要求，让每位学生在本课程的授课期内，利用课余时间选择一种感兴趣的且与自身课题相关的热门数据分析方法进行自学，并收集该方法在环境工程领域中的应用案例，培养学生独立思考、获取信息的能力。在课程后期安排学生以专题汇报形式参与教学环节，将自学的数据分析方法及相关应用案例用全英文与其他学生分享，争取做到术业有专攻，让所有学生用最少的时间获取最大的收获。同时利用QQ群在线文档编辑功能，由学生选择自己的演讲顺序，充分给予学生自主选择权。并且鉴于大部分学生从未进行过全英文汇报，笔者将文献检索、幻灯片制作、英文演讲技巧等方面的指导穿插于在线教学中，使学生在整个过程中专业知识水平、语言组织能力及英语口语水平均得到了提高。本课程还创新地对汇报内容采用了学生互评模式，在每名学生分享结束后、笔者点评总结前，笔者通过生成随机函数，随机邀请两名学生进行提问和点评，既展示了将数据分析方法应用于实践的实例，又达到学生间互相学习、取长补短的目的，促进了生生互动，提高了学生参与性与积极性，同时有效避免了学生不专心听取汇报或单纯被动接受、缺乏思考的情况。

（3）加强师生互动，根据学生反馈及时调整

每次在线教学结束后，笔者主动与学生交流，包括授课内容难度及教学进度是否合适、全英文授课方式能否接受、学习过程是否遇到困难等；尤其是对课堂互动少、课上测试题正确率不高的学生，单独沟通联系，避免在课堂或QQ群里公开学生信息从而给学生带来精神压力；同时，对学生反映的较难理解的知识点，在下节课中进行再一次讲授。对于学生提出的要求，也积极给予反馈，例如有学生私下联系笔者，希望能将预先设定的专题汇报起始时间推迟一次课，以便有充足时间准备。笔者利用“雨课堂”发起了投票，由学生自主选择汇报时间是否推迟，最终所有学生均同意该生的建议。结果表明，教师只有主动倾听学生心声，重视反馈意见，优化教学方式，才能采取更贴近课程情况及学生背景的在线教学方法，增加师生互动，避免教师单向授课，拉近师生间的距离。

通过学生的反馈，全体学生均认可本次全英文在线教学，认为激发了学习积极性、提高了参与度、扩充了词汇量，希望多开展全英文教学。同时，在线教学中重点强调的单词及反复阐述的知识点，学生均已较好地掌握。部分学生已将所学的统计方法应用于科研实验中，例如在结束对线性回归的讲授后，有学生将标准曲线的绘制方法与笔者交流，包括应变量与自变量的选取、散点图的绘制、数据拟合等；也有学生在学习了荟萃分析后，与笔者讨论将该方法引入课题相关综述论文撰写的可行性及注意事项。环境工程专业是一个应用性较强的专业，学生自主将所学知识应用到课题中，便于他们亲身体会所学方法的实用性，有利于激发学习兴趣，提高解决问题的能力，达到了课程的学习目标。

（四） 目前仍存在的问题及对策

（1）部分地区网络覆盖率低

幸运的是，本次参与本课程学习的学生，未出现明显的网络卡顿、掉线等情况。该学期中，笔者所在的南京理工大学环境与生物工程学院为保证在线教学的顺利开展，向家庭困难学生发放100元/人的专项网络流量补助，以减轻学生的经济压力，有效保证了线上教学的顺利进行。但纵观整个学期的线上教学，确实存在部分学生由于部分地区网络建设或家庭状况等原因，在进行线上学习过程中存在一些困难[7]。因而，教师在组织线上教学中，还应注意信息化建设存在的实际问题。为了确保所有学生获得平等的高质量的学习机会，这就要求教师结合实际情况，在积极准备在线课程的同时，也要准备备选方案，通过其他方式为部分学生提供线下学习资料（如邮寄教材、讲义）并给予一定的指导（如电话、邮件交流等），从而实现线上线下教学的有机结合。

（2）长时间使用腾讯会议带来的网络卡顿

笔者授课初期，发现在线课程中若长时间使用腾讯会议（如超过2小时），有时会出现网络卡顿的现象，这可能是由于笔者及学生均开启摄像头，导致流量压力增加，因而出现网络卡顿延迟的情况在所难免。笔者经过测试，在2节课结束后，所有成员重新登录腾讯会议，可确保第3节课不出现网络卡顿现象。并且，非必要情况下可减少对摄像头开启的需求，以免占用过多的网络流量。

四 结语

2020年春季学期，在线教学成为最重要的学习途径，实现了“停课不停学”的目标，此次变革也势必对今后的教学工作产生深远影响，相信今后在线教学仍然会作为有效的教学方式存在，因此需要教师总结经验教训，不断进行深入思考及总结完善，直面困难，以一流的专业水平及教师素养，真正以学生为本，深化教学改革，保证在线教学效果，不断提升线上教学水平和质量。