疫情背景下在线学科教学新模式：“1+N 集中导学”*

彭双阶 郑高峰 李 波 徐章韬

（华中师范大学 数学与统计学学院，湖北 武汉 430079）

一、疫情背景下在线学科教学面临的问题

一场突如其来的新冠肺炎疫情扰乱了社会的正常运转,新学期被迫延期开学,但教学还得继续,因此在线教学走进了教师的课堂中。 各级教育主管部门号召各级各类学校利用网络平台“停课不停教,停课不停学”。 疫情之下我国教育信息化受到了最严格的“考验”,无论教师对在线教学这种方式理解不理解、认同不认同,在这种特殊背景下,为了不耽搁正常的教学进度,在线教学不得不开展。 这种在线教学方式不同于非疫情状态下的教师自主尝试,而是各级各类学校、各门学科齐上阵,所有学生一起上线,这种规模实属罕见。在线教学刚开始的一个多月里,出现了各式各样的问题。 如何正确地认识这些问题、研判这些问题、解决这些问题,确保在线教学的质量不低于传统课堂教学的质量,不仅是教育管理者应关注的问题,而且还是教学硬件、软件支持平台,一线教师应关心的重大问题。 正确认识这些问题有助于我国教育信息化进程的升级换代。

在线教学是一场长期的变革,给教师教学方式的选择带来了很大的“冲击”。 在线教学不只是把传统的物理课堂教学“搬到”了网络,在线教学方式很丰富,有在线视频直播、在线语音直播、在线录播, 学习线上慕课, 专属在线课程（SPOC）,利用平台学习课程资源,在线会议等多种方式。 一时间,在线教学恨不得把所有的教师变成“主播”。 面对丰富多彩的在线教学方式,没有心理或技术准备的教师不得不仔细思索,究竟该选用哪种教学方式。 如果有与传统实体课堂教学相近的在线教学方式,教师的教学经验就可以迁移过去,绕过技术的门槛,教师将不再“畏惧”在线教学。 从在线教学第一个月的实践来看,有的教师在直播与录播、视频资源学习与文本材料学习等方式之间举棋不定,或者说,不知道如何选择最佳的在线教学方式。 故“不提倡、不建议每一位教师都制作直播课”。 经过一个多月的在线教学实践出现了6 种优化组合方案［1］:视频会议直播+即时社交软件,如腾讯会议+微信；视频会议直播+课程平台,如ZOOM+云班课；直播课程平台,如课堂派；网络在线课程+即时社交软件,MOOC+QQ；电视空中课堂+即时社交软件,如电视直播+QQ；录播+即时社交软件,如视频资源+QQ。 哪种教学方式适合哪门课程,教师适合哪种教学方式,还需要教师不断地探索。

在线教学对教师的教学方法带来了严重的挑战。 教学方法从根本上说有两种:一是讲授法,二是发现法。 其他各种教学方法,可以看成是在这两种方法基础上生成的,是这两种教学方法之间的一种张力。 在线教学更需要教师出色地运用启发式讲授法、基于问题驱动的发现法。 而启发式讲授法对教师有着较高的要求,要求教师更多考虑“如何讲”“讲什么”。 “如何讲”是教师要精心设计讲解的底稿,如同影视配字幕一般,要十分讲究,每句话字数不要太多,信息量不要太大,吐字清晰,语速不能太快。 在逻辑上要层次分明,要点分明,重点突出,不能把学生讲晕了。 “讲什么”要求教师不能仅以信息传递为目的,而是要时时监控学生对知识的掌握,不断调控自己的授课进程。 不同于传统实体线下课堂,教师可以自顾自地“满堂灌”,在线教学要求教师以学生为中心,以问题驱动为抓手,时时把学生吸引在线上。

在线教学需要软硬件平台的支持,平台对教师信息化教学手段的运用带来了很大的“制约”。经过多年的信息化建设,已有多种课程资源平台、社交平台可供教师选择。 如QQ、UMU、ZOOM、CCtalk、VoiceThread、微信、钉钉、云平台、雨课堂、腾讯课堂、优酷学堂、微师学堂、超星直播客户端、超星学习通同步课堂、智慧树、超星尔雅、学堂在线、中国大学MOOC、优课联盟、优学院、高校邦平台、好大学在线、国家虚拟仿真实验教学项目共享平台等教育部推荐的23 个在线课程平台,以及一些商业网络视频平台,如哔哩哔哩（B 站）等。 这些众多的软硬件平台中,有的是商业公司为商业目的开发的,有的是高校或高校联盟开发的,有的是教育公司研发的,有的适合直播,有的适合录播、有的适合互动。 手段丰富,意味着技术先进,有多种选择,但同时也意味着有时不知哪种平台或手段更有利于在线教学,更适合自己。 从在线教学实践来看,教师对多样化的信息化教学手段并不完全适应,有的还处在摸索阶段。

在线教学还需要一些网络软硬件条件的支持。 从在线教学的教学实践来看,服务器容量不够大、居家网络宽带不给力、卡顿、掉线、各种终端设备软硬件的兼容性、高峰期用户数和并发数太大,导致软件系统平台不够稳定等无序和混乱情况时有发生。 还有少数学生没有终端设备进行线上学习,或在线学习时间过长,成天处于云平台、网络、手机客户端、电脑终端的视音频、文字图片等各种融媒体的包围之中。 这些情况的发生影响了在线教学的效果,没有用在线教学的丰富手段吸引学生进入正常的学习状态,“锚”定在思考问题上。

由于教师缺乏信息技术环境下的面向具体学学科教学的TPACK［2］,在线教学中出现诸多问题在所难免。 在这次疫情中,出现许多勇于变革的教师,他们超前谋划,主动求变,开创了在线教学的新局面。 根据A.Bandura 的社会认知学习理论,榜样的力量是巨大的。 榜样提供了可以借鉴、模仿的对象,深入研究典型个案,推动在线教学的有效发展,具有十分重要的现实意义。

二、“1+N 集中导学”模式在行动

“1+N 集中导学”模式,简言之,就是教师主讲一个主课堂,同时,在智慧教室同步运行N 个子课堂的模式。 “1+N 集中导学”模式不是此次疫情催生的在线教学模式,此模式由湖北省大学数学教学团队率先在智慧教室中摸索出来,并已运行多年,取得了一些较为成熟的做法。 此次疫情检验了这个模式的可行性。

（一）组建教学团队，集体攻关备课，名师授课

“1+N 集中导学”模式,按“协作分工、集体备课、资源共享、名师导航、规模效益”的方式进行运行。 依托省级“大学数学教学团队”,充分发挥基层教学组织的协同攻关能力,教研室同仁们制作了丰富的电子教学资源,在starC 云平台上运行,供同学们随时随地使用。 电子资源包括教学课件、案例、高等数学图形系统（MathGS）工具与案例、电子教材、与高等教育出版社共同开发的新形态电子练习册、数学模型动画演示资源、数学之美欣赏资源等许多拓展性教学资源。

在线教学由大学数学教学团队某位副教授主讲,在本文中称之为“A 老师”。 教学督导评价A老师授课“能深入浅出,边画边讲,将枯燥抽象的数学理论具象地娓娓道来,启发学生的数学思维,让听者总有恍然大悟之感”。 A 老师还是省青年教师讲课比赛一等奖获得者、省五一劳动奖章获得者,科学网曾报道过其事迹。 让热爱教学的教师做教学,让更多的学生接近名师,产生规模效益是“1+N 集中导学”的重要特点。

（二）在线教学的内在逻辑起点是在线教育，关爱学生

重大疫情灾难引发了我们对人与自然、人与社会、国家治理体系和能力建设等诸多方面的思考。 在线教学若仅仅立足于知识点讲深讲透的授受型讲课是不全面的,还要立足在线课程思政的教学。 A 老师总是早早地进入在线课堂,播放音乐来迎接同学们的到来。 课间休息也会播放音乐让同学们放松,课程结束后,也会播放音乐欢送同学们。 整个学习过程轻松愉快。 课堂开始时,A老师总会根据当前的抗疫形势,结合数学在线教学的特点,不失时机地进行在线课程思政教育,疏导学生心理,对学生进行生命安全、公共安全、心理健康、学会感恩等方面的教育,给同学们以慰藉和安抚。 同学们都觉得A 老师讲课时精神饱满、态度热情、有亲和力,能吸引大家的注意力。 A 老师运用多种教学策略,较好地解决了“战疫”期间非学校化教学环境下和谐关系的重构［3］。

在线教学与传统线下课堂的最大不同点是教师学生不见面,降低了教师吸引力,或者说教师对课堂的掌控力在下降。 除了采用比传统课堂教学更丰富的技术手段进行交互,吸引学生注意力外,更要激发学生的使命感和责任感。 国家和人民正在经受前所未有的磨难,我们不思努力求学,不长报国之志,不增报国之才,是多么得不合时宜！ 这正是对学生进行价值塑造、理想信念教育、化“危”为“机”的好时机。 在数学课堂教学中不失时机又不生硬地进行课程思政教育正是知识增值升华的应有之义。 关爱学生,走进学生心里是最佳的教学起点。

（三）在线教学的动力运行过程重在信息技术与学科课堂深度融合，重在师生互动

信息技术和课程教学整合需要吸收传统课堂教学的优点。 完全把传统实体课堂教学搬到网络上,其效果可能还不如传统课堂教学。 自2014 年起,A 老师和数学分析课题组就致力于数学学科的信息化教学,融合微课、慕课的特点,探索出了信息技术与学科课程深度融合的新路。 教学督导评价道:“本课程的教学形式充分体现了数学学科的特点,使用数位板将板书直接引入在线教学,边演算推导边讲解,启发学生的思维过程。 在板书的过程中,还自如地引用数学工具软件生成几何图形,熟练地手绘三维图形等,说明授课老师使用这些工具好像如臂使指,已经将信息技术完全融入到课堂”。 “粉笔+黑板”的教学有一个重要优点,就是板书的节奏与学生思维的节拍正好是同步的。 使用信息技术进行教学,要吸收传统板书的优点,恰当地使用PPT。 A 老师使用数位板配合日记本文档,边讲边写,就如同传统的“粉笔+黑板”一样。 课后,所有板书都可以生成一个PDF 格式的文档。 还可生成一个录播视频,供同学们反复观看。 本学期共生成98 课时49 次板书文档及相应的视频课件。

信息技术和课程教学整合需要深度融合,使数学变得更容易理解。 数学教师不反对信息技术与课程教学的整合,但不认同完全用普适信息技术代替学科工具,反对把“粉笔+黑板”能讲清楚的内容搬到屏幕上。 使用信息技术的目的是为了使学生更好地、更容易地理解数学。 这正是张景中院士教育数学所倡导的。 张景中院士也主张信息技术要深入学科［4］。 大学数学不同于高中数学,其抽象性强,不能以抽象讲抽象,应化抽象为具象,进而培养学生的抽象能力。 学科工具正是为数学教学量身打造的,符合数学的思维特点,教师使用起来也方便。 这就要求教师认真研读教材,找准信息技术和课程内容有机融合的结合点,把合适的信息技术用在合适的地方。

在线教学要时时抓住学生,使之不走神,互动交流是非常重要的手段。 学生反映:“在直播讲课过程中,A 老师也时刻关注着我们的弹幕,一旦发现我们有疑惑的时候,会放慢脚步,‘手把手’耐心地为我们解答。 A 老师偶尔也会在直播的时候开一些玩笑,活跃了直播时的气氛。 他不仅是我们的老师,更像是一位知心朋友一样,让我们能轻松、愉快地学习知识。 这种直播课不仅让我们收获了知识,也结识了一位朋友。 走过路过不要错过！”这是学生的心声。 有互动的教学才是有效的教学。

（四）在线教学的适切检验点在于成效

在线教学不应看作疫情背景下的无奈之举,而应看做教育信息化深度融入课程教学、进行终身学习、实现教育公平的一个契机。 终点是在教学过程中,通过精心设计有层次的认知问题、有成效的互动中逐步达成的。 在教学过程中,A 老师会提出一些问题,请同学们即时回答。 直播界面上可以显示同学们的答案,使教师实时掌握课堂动态与学生的掌握情况。 A 老师还会发布一些客观题,请同学们即时作答,答题的统计结果以直方图的形式呈现。 根据显示结果,有针对性地进行讲解,取得了良好的效果。 同学们非常喜欢这种时时互动,用问题驱动学生去聚焦任务、专注思考的教学。 还有同学评价道:“A 老师讲课真的很特别,讲课很有方法,也很有思想、有逻辑,总是能做出有关知识的联想和迁移,能够将知识系统地整理起来。 而且A 老师也不止一次地告诉我们数学的公式和知识点不是用来背的,这点我真的很认同。 只有自己理解了知识才不会遗忘,甚至能够加强自己对于知识的理解和巩固,真的羡慕化院的同学,我觉得这样上课可能反而效果更好。”基于教师经验的评价与基于数据的评价在过程性评价中互相支持教师的教学决策。 J.Dewey 有一句名言:教之于学,犹如卖之于买。 没有人把东西买走,不能说把东西卖掉了。 同理,学生没有学会,老师不能说自己教过了［5］。

学生认为有成效的课才是好课。 这种效果并不一定是统计数字表达出来的,这也确保了在线教学的效果不低于实体课堂教学。

三、在线学科教学的新常态机制

疫情带来的是检验与挑战,也带来了传统在线教学的升级换代。 随着教育信息化2.0 的推进,将带来很多观念上的变化。 如思维类型观念的变化,从工具型思维转向计算思维、人工智能思维；教育技术观的变化,教育技术不能仅停留在学习环境的营造上、教育场景的变更上,而是要渗透到学习系统、教学系统、教学决策之中,形成水乳交融的关系。 在线教学升级换代对师范大学具有重要意义。 师范大学肩负着培养基础教育师资的重要使命和责任,师范大学教师的在线教学,不仅仅在于完成了规定的教学任务,更重要的是发挥了引领示范的作用,为未来教师胜任新形态教学树立了可以模仿的榜样。 基于典型个案,探讨在线教学的新常态机制具有十分重要的意义。

信息技术的软硬件基础应渗透到学习系统、教学系统、教学决策之中。 流畅的网络环境是开展在线教学的前提。 目前在线教学遇到的最常见问题是网络卡顿。 建立互联网、电信网、广电网、物联网联通的多链路高带宽的教育专网,大幅度提升网络质量,提高网络平台的稳定性、流畅性、智能性,构建能自动应对不良复杂环境的动态网络系统,是5G 移动通信服务教育的努力方向之一。 营造数字化、个性精准化的泛在网络平台,使之易接入、资源丰富、专业性强、互动性强,家长师生放心,又能自动记录、分析学生的学习过程等特点,是学习、教学不可缺的平台。 A 教师使用的平台是自己多次使用的专属课堂教学平台,吸收了传统实体课堂“粉笔+黑板”的长处。

探索人工智能、大数据技术与教育的深度融合,用人工智能、大数据技术支持、引领传统教育与时俱进。 人工智能、大数据技术不但要把教师从一些重复性、事务性的工作中解放出来,而且还要当好教师的“参谋”。 “因材施教”“以学定教”都要求教师的教学有针对性和个性化,而这也正是传统教学做得不好的地方。 教育人工智能要能分析、计算建模每位学习者学习心理与外在行为表现之间的关系,为学习者提供及时有效的反馈,使学习者能自我反思,回答深层问题,解决认知因惑,提出有价值的问题；基于知识图谱生成个性化的学习内容,帮助学生尽可能地发挥自己的潜能。教育人工智能针对学习者个体的用户建模,了解学习者的个性化学习需求、个性化学习诊断、个性化学习进程,使学习者以最适合的方式向正确的方向前进。 教育人工智能还要对教学过程进行监控,捕捉学生的面部表情、姿态语言等,进行面部识别,给学习者画像,即时向教师报告教学过程中学生的学习状态,使教师实时调整教学节奏,使教师既能基于经验诊断学生的学习情况,又能基于数据诊断学习的学习进展情况。 教育人工智针对学习者群体建模,使教师能从整体上更精准地调控教学进程,做好教师的智能助教。 教育人工智能还要能检测学习效果,建立学习者学习结果与学习内容、学习资源、教师教学行为之间的关系,帮助教师了解学习者的实时学习状态,使教师获得更多的反馈信息,对教学过程进行再组织和优化［6］。

加强崇尚教学的校园文化建设。 随着破“五唯”的深入,SCI 论文不再至上,以本为本、回归本分正在成为广大教师的内在认识和行动。 崇尚教学要正确处理好教学和科研之间的关系。 没有科研支持教学是肤浅的教学,是没有深度的教学；不指向教学的科研是没有目标的科研,是没有效益的科研。 人才培养、科学研究是大学的重要功能,片面地强调研究或教学都不可取,要统筹兼顾。学校一贯重视课堂教学、教学研究、教学创新,一贯致力于信息技术与教育教学的深度融合。 信息化是学校发展规划的重要内容,学校应超前布局信息化教学工作。 国家数字化学习工程技术中心为在线教学开发的云平台,已成为教师创建课程教学空间,进行资源发布、在线作业批改、互动交流的重要平台。 已建成一百多间智慧教室,教师运用智慧教室进行教学已成为新常态。 为帮助教师掌握信息化教学能力,教学发展中心广泛聘请国内外专家对教师进行专题培训。 A 教师正是在这种氛围下成长起来的教学骨干。 教育大数据研究中心致力于互联网、人工智能背景下教师学生教学行为大数据的研究,基于智慧教室中运行的数据,跟踪参加“1+N 集中导学”模式的学生学习数据,进行学习预警,收到了良好的效果。

加强基层教学组织、团队建设,分工协同,合力攻关,追求有效益的教学。 不可否认,在线学习的劳动强度远高于实体课堂的学习,学生很容易疲倦,制作粗糙的视频,没有激情、没有逻辑地授课,无异于催眠曲。 在线授课更应追求教学的艺术性。 追求教学的艺术性,就要打磨在线教学的每一环节,从课程标准的拟定,学情分析、教学起点的切入,教学过程中的问题设计,教学目标是否达成的检测,教学平台、手段的选用,教学资源的配备,均需发扬工匠精神,精益求精。 以一己之力完成上述工作,吃力不一定讨好。 以制作精美影视剧为例,首先是作家提供优秀的剧本,其次是编剧改编成适宜表演的底本,然后总导演、各种分导演、剧务给演员提供指导和服务,最后是后期艺术性的制作。 在线教学是一个系统工程,要发挥基层教学组织、团队的协同能力,合力攻关。 数学教学要上通数学研究,下达学生心理。 长于数学研究的教师,可以主动请缨,把前沿数学研究问题转化为以资教学之用的训练性问题；长于教学研究的教师,可以把教学之用的训练性问题编成校本课程教材；教研室的教师们坚持集体备课,相互听课,进行公开课、研究课研讨,相互切磋,增进了解,共同提高；长于信息技术的教师发挥长处,制作各种动画、电子模具；长于表达、表演的、醉心于教学的教师把这些研究成果在讲台上精彩地演绎出来；长于影视频制作的教师,可以把精心打磨过的优质课,精心剪辑,建成系统的课程资源库。 进行基层教学组织、团队的培育、建设是形成合力,打造金课,教学研究与创新的组织保障形式。 在这种机制的运行下,每位教师的能力得到了各得其所的发挥,每位教师的积极性都得到了激发,每位教师都得到了发展,教学质量得到了保障。 另外,学校基于自身办学优势,聚焦国家教育信息化2.0 时代的重大使命和需求,整合校内学科资源,成立人工智能教育学部,促进人工智能与教育的融合创新,力争搭建“人工智能+教育”领域国家技术创新中心,培养更多优质的未来教师。

四、在线教学和传统课堂将互促互补，促进教学组织形式的变革

新冠肺炎疫情带给人们的不能仅仅是伤害,还应该是一场深层次的反思,一场深刻的纠错。后疫情时代将带来高校教学范式的转型［7］,教师教学发展将逐步走向自觉［8］。 推进在线教学的必要性不是为了取代传统课堂教学,也不是为了说明在线教学更有效,而是说各种教学组织方式都有存在的理由,都有各自的功用。 在线教学也有许多传统课堂教学所没有的特点,但它的时空跨越性、反复播放性、受众性多等特点,为有心向学的学生、为优质教学资源的传播提供了极大的便利。 而这种便利性显然不是为这场疫情设置的,但却克服了应对因此带来的教学不便,验证了这种教学组织形式的便利性。 以典型样例驱动在线教学的新常态机制研究,促进线上线下教学互通、实体虚拟教学空间优势互补,变革在线教学模式,使在线教学做得更好,是研究者及教学者的共同期待达成的目标。