研究生专业课程的线上教学与课堂教学之间的协同建设

李 成，樊尚春，万 震

（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191）

0 引言

在新时代教育环境的不断优化下，日渐丰富的网络教学平台、种类繁多的网络课程资源不断冲击着传统的课堂教学模式，且后者的教学不足也逐渐凸显，尤其是受外部不可控因素影响造成无法线下教学的情况，例如2020年至今一直困扰民众生活的新冠病毒，因此，线上线下的混合式教学已成为新的教学发展趋势[1-2]。在这样的背景下，依托新型教育理念和互联网平台，线上教学与课堂教学的协同模式将融合两者的教学优势，不仅可通过网络课程提供丰富的教学资源、可回放的课程知识[3-4]，以及充分的自由发挥空间，从而有助于培养学生独立自主的学习习惯、科学思维，并拓展学生掌握知识的深度和广度，以及知识综合运用与复杂问题的分析及解决能力[5]。当然，线上教学的局限性也是显而易见的。例如，线上教学缺乏学生与学生之间、同学与同学之间的互动，不利于解决问题的协作组织能力、与师生之间的沟通表达能力等方面的培养[6]。同时，教师无法对学生的网络课堂学习行为进行有效监督，在缺乏学习氛围的网络教学模式下，学生需具有较强的自律性、自控力和自主学习能力。再有，线上教学平台的稳定性、互联网上的干扰信息等，极易导致学生注意力不集中、教师互动性不充分或不及时，导致学习质量和效率无法保证[7-9]。

总之，传统课堂教学具有言传身教的优点，可近距离全程感受主讲教师所传递的知识内容与科研文化，而线上教学只占言传，即隐性课程文化无法从中获得，但具有开放性，不受时空限制，可重复学习与深度思考。为此，本文在后疫情时代的背景下，以承担的“新型传感技术”研究生课程为例，针对线上教学与课堂教学的基本特征分析，通过构建线上线下混合式教学模式与评价体系，探索了线上教学与课堂教学之间的协同建设，以支撑具有特色、有比较优势的仪器仪表学科专业核心课程建设与高层次创新人才培养。

1 线上教学与课堂教学冯如模式分析

1.1 线上教学模式

传感器涉及多学科领域，具有品种多、应用广的特点，因此，学生在学习传感器课程时，既要掌握复杂抽象的理论知识，同时也要将掌握的理论知识应用到工程实践，但因教学大纲和教学计划的要求或有限课时的限制，一些背景性基础知识、具体的应用设计、详细的性能测试分析等无法在线下课堂得以充分讲解，甚至某些难点也无法在课堂上充分展开使之不易理解。相对而言，线上教学可有效解决此问题。课程可充分利用网络教学平台及其形成的网络教学资源，以学生为中心，教师作为线上授课的组织者与指导者，以学生掌握知识为目标完成课程的学习。线上教学最大的优势是不受时间与空间的限制，具有很强的灵活性，教师可通过网络平台实施完善的课前预习—课中授课—课后指导的教学体系，同时丰富且优质的课程资源（不能仅局限于教学课件或视频，尽管该部分非常关键）可以激发学生的积极性与主动性，最大程度的提升教学质量[11-12]。但线上教学也存在不足之处，具体体现为：

（1）教师无法对学生的课堂行为进行监督。网络平台虽然便捷，但对学生的自觉性与学习主动性要求较高，易导致学生的两极分化严重；

（2）缺乏面对面的沟通互动。教师与学生、同学与同学之间长时间缺乏面对面的沟通交流，易导致学生的集体意识淡薄，社交能力欠缺；

（3）德育教育严重不足。传统授课方式下，教师承担着传道、授业、解惑的责任，即不单纯进行专业知识的传授，更重要起到价值引领的作用，对学生的价值观、人生观树立一个榜样，而线上教学中教师很难做到对学生的言传身教。

1.2 课堂教学模式

传统的课堂教学以教师与教材为中心，教师讲授为主。对于传感器类课程来说，课堂教学最大的优势就是创造了良好的学习环境，调动积极性差的同学参与学习，同时在课堂中可以及时讨论问题，教师也可以根据学生的表现及时调整教学进度与难度，最大程度的保障了课堂质量[13-14]。

但线下课堂教学的弊端也是显而易见的，集中体现在以下几点：

（1）受时间与空间的限制明显。特殊情况下学生无法在线下参与课程，或无法进行学生的集中教学，易导致课程无法按时完成；

（2）学习中缺乏主动性。传统的课堂教学中存在教师“填鸭式”教学现象，很难调动学生对课程的兴趣与积极性，甚至导致学生将课堂视为负担，教学效果大大降低；

（3）知识自主选择性差，知识更新度低。学生在课堂中被动的接受教师所讲授的知识，受课本的局限性与教师的专业倾向影响；且教材课本的更新迭代速度较慢，落后于发展迅猛的互联网技术信息。

2 线上教学与课堂教学的协同建设策略

线上教学与课堂教学的特点决定了两者之间存在不同的优缺点，但可形成良好的互补关系，如何将两者完美的结合是当下最大的挑战。针对研究生核心专业课程“新型传感技术”在强调理论基础教学的同时，突出传感器课程的教学实践环节，培养学生的动手实践能力，但在有限的教学课时内同时完成理论教学与实验教学具有较大难度，因此在“新冠疫情”的时代背景下引入了线上教学与课堂教学结合的新型教学模式，并在2020年度的春季学期进行了线上教学，2020年度的秋季学期进行了线下课堂教学，线上课程与线下实验构成了完整的课程体系，有效的开展了“新型传感技术”课程的教学活动，对线上教学与课堂教学的协同模式进行了积极探索，并取得良好效果。

为实现新时代背景下的线上教学与课堂教学之间的协同，建议从理论知识教学、实验实践教学、拓展资源教学三方面入手，提出“理论知识+实验实践+拓展资源”协同教学模式，如图1所示。即，积极利用丰富的线上资源和便捷的网络平台，注重对学生的实践能力和自主学习能力的培养，以达到线上教学和课堂教学的有机结合，培养学生的自主学习、创新实践和沟通协作能力。

图1 “理论知识+实验实践+拓展资源”的协同教学模式Fig.1 the collaborative teaching model of “theoretical knowledge + experimental practice + expanding resources”

2.1 理论知识教学

理论知识教学可以充分利用网络平台的便捷性，在课前结合教学内容，提前发布相关学习资料，并有针对性的布置若干预习任务或考核知识点，从而能够掌握学生知识水平；课堂中结合课前预习任务的完成情况，指导学生进行直播或MOOC学习，并辅以 MOOC及时训练题，评估学习效果；课后保留课程录像，供学生反复观看，同时教师可以丰富课堂内容，适当对课上内容进行延伸和扩展。同时，结合固定课时的线下教学，使教师与同学们回归传统的课堂教学，帮助同学们梳理知识脉络，掌握课程学习中的重点、难点内容。

例如，在2020年度春季学期的线上授课中，教师团队针对传感器课程特点及学校特色，将制作的视频课程和电子课件等线上课程资源投入教学，通过“课前预习—课中授课—课后总结”的线上教学模式，完成了传感器理论基础（包括工作原理、测量模型、特性影响）的启发式教学，以及传感器结构设计与系统优化的探究性教学。

2.2 实验实践教学

实验实践教学可通过老师的引导，将理论知识在教学演示性实验、动手实验中进行检验，增强学生对课程知识的理解深度。为此，通过课程网络平台，可提前发布实验题目、实验内容、实验目标等，在线回答学生对实验的疑问，同时学生们可以提前观看仪器使用的演示视频，提前掌握操作步骤，在随后的线下实践中，教师稍加演示与指点，学生便可以熟练掌握操作技巧，可集中时间重点讲解实验中可能存在主要问题，例如实验设备的规范使用、传感器的标定测试流程、实验数据的科学记录与处理、实验过程中需注意的可能误差源等。待实验结束后，教师可以总结学生在实验中所遇到的问题，在线上平台集中解答，总结经验，为学生答疑解惑，使学生实现理论与实践的融会贯通。

例如，围绕传感器教学，结合“精密光机电一体化技术”教育部重点实验室、“惯性技术”国防科技重点实验室以及“航空航天先进传感技术”教育部创新团队的科研优势，将实验内容融入完成的国家级科研项目形成的科研成果和学科建设形成的教学条件与能力，创建了先进传感技术、动态测试与误差分析、信号分析与处理、测控系统等4个实验子平台，体现了“信号发生—信息获取—信息传输—信息处理”的知识主线，并融合了模块化设计的指导思想，既可开设基于通用测控系统的传感器（温度、压力、流量、液位等参数）性能标定实验，也可开设基于远程综合实验环境的提高类和综合类实验。

2.3 拓展资源教学

拓展资源教学可综合服务于课堂教学与线上教学。利用线上网络平台的便捷性，可为同学分享学习方法、科技前沿、学术动态、科研进展等辅助教学资源，并在保持理论教学完整性与科学实验可行性的前提下，强调参与科技项目、培养实践能力。同时，结合学生的兴趣爱好与教师的专业方向，为学生提供有关传感测试及其系统应用的实验条件或技术指导，助力其开展文献调研、问题凝练、实验测试等创新实践能力。

例如，教学团队依托课程教学平台，为学生分享传感器领域内高水平学术论文、学术会议报告、传感器领域相关进展突破与创新成果；同时，充分挖掘传感器作为信息获取源头的关键技术，支持支撑学生开展创新大赛，例如中国（国际）传感器创新设计大赛，以及传感器领域的国内外学术会议等，为学生创造机会，增强学生对传感器技术在仪器科学与技术学科的重要性的切实理解，提升学生的学术性、前沿性和创新性。

3 协同教学模式的评价

由于线上教学与课堂教学的协同教学模式与传统课堂授课模式的差异化，不单纯以考试成绩作为学业成绩的唯一评定标准，而根据课程的不同性质，综合线上和线下考核，制定不同权重的评价体系，达到多元化、分层次的评价标准，从而确定最终学业成绩，如图2所示。

图2 “线上考核+线下考核+加权分值”的综合成绩考核Fig.2 comprehensive performance assessment of “online assessment + offline assessment +weighted score”

为此，依托建立的传感器课程教学平台，为学生提供MOOC教学视频，并配套及时测试题与各章节测试题，这样学生可在线上完成课程相关知识点的学习与评测，并可记入线上考核的平时成绩，而且线上考核还可综合课堂签到次数、课程讨论参与度、课后作业完成度、拓展训练了解程度等环节，进行课程总成绩的占比设置，例如40%的权重；线下考核则同样可多元化、分层次设计，包括课堂互动程度、课后习题作业达成度、课堂设计性作业展示效果，以及实验考核成绩和期末考试成绩，这些可占课程总成绩的60%。需要说明的是，上述课堂互动程度、课后习题作业达成度、课堂设计性作业展示效果等考核环节可充分体现学生的个性化结果，具有分层次考核特点。譬如，针对某课堂设计性作业，学生进行组队汇报，尽管完成的是同一选题，但要求汇报答辩时体现出分工内容，且每部分由负责同学单独讲解与答疑，从而能够准确对每个学生进行相对客观的考核。通过这种多元化、分层次的考核机制，可加强教师对学生学习质量、教学进度与教学方法的全过程评估，确保线上教学与课堂教学的互动深度与推进切合度，并可有利于实现教学考核的公平性，激发学生的学习兴趣。而且，本课程还对选课生进行了线上、线下教学的问卷调查，选取了83名同学的有效问卷。结果表明，有72.29%的学生建议采用线上教学与课堂教学的协同教学模式，表示该授课模式可激发学生的学习积极性与选择性，增强自主学习能力，提高教师的课堂教学效果。

4 结论

基于“互联网+”以及新冠疫情的时代背景下，线上教学与课堂教学协同的新型教学模式是时代需要也是未来教育发展趋势。在便捷的网络平台与丰富的课程资源环境下，充分利用教师团队专业素养与业务能力，积极推进新型教学模式的改革，以达到线上教学和课堂教学的有机结合。传感器课程作为一门应用型课程，涉及多学科交叉，具有品种多、应用广、受新技术推动明显的特点，因此，基于网络技术的现代线上教学是必要的教学手段，并能多角度、多层次、生动直观地将最新的科技动态、科研成果即时转化为教学，以紧密结合仪器类专业多学科交叉、涉及领域广的特点，满足国家对专业人才的多样化需求和学生对自身成长的个性化需求为目标，并与其他学科核心课程相互支撑，助力学生的“个性成长、分类卓越”，实现学生的阶梯式学术达成与育人目标。