基于移动互联网的“新工科”多方协同“立体教学”模式研究

王英辉， 王肖红

(1.石家庄铁道大学 经济与法律学院，河北 石家庄 050043；2.石家庄铁道大学 管理学院，河北 石家庄 050043)

多方协同“立体教学”模式指的是将工程理论的课堂教学、工程企业的一线实践、工程领域的专家在线点评以及学生课堂互动融为一体的立体教学模式。多方协同的“立体教学”模式与传统的教学模式不同，传统的教学方式是以课堂为中心、教师讲授为主导形式的教学方式，而“立体教学”模式则是利用互联网技术将课堂教学与工程一线的实践进行对接，并通过第三方专家的现场点评对学生形成多元化的知识点刺激的教学方式。这种教学模式更有助于学生将所学的知识与具体实践进行融合，提高学生对知识的掌握度。

继教育部组织“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”并完成了“新工科”建设的“三部曲”后，2018年6月教育部又发出了开展“新工科”研究与实践的通知，在该通知中明确提出各高校创新“新工科”人才培养模式的要求。开展深化“产教融合”“校企合作”的人才培养机制是高等工程教育改革的进一步推进。在“新工科”建设背景下，工科高等院校探索出一条与企业、研究机构多方协同“立体教学”的模式成为必要。

在多元化教学模式创新方面，已经有学者专家开始进行探索。清华大学韩锡斌等人提出了基于网络教学平台的教学情境，在此背景下构建相应的学习分析模型[1]。沈忠良等提出了基于model平台的师生学习共同体的概念[2]。许德宏提出学校应该从混改教学的顶层设计上加强校内外合作，提高混合教学的效率[3]。龚雪文等人探讨了线上线下混合教学模式在气象学课程中的应用，并阐述了线上线下混合式教学的构建步骤[4]。张增强等人构建了基于教育大数据的线上线下混合式教学设计与评价模型[5]。李丹岚等人通过研究OBE理念引导下教学过程的闭环反向设计,构建了网络教学平台与传统课堂深度融合的混合式教学模式[6]。Mingming Shao等人探索了基于网络平台的网络课程教学方法在实验课中的应用[7]。韩立华等人提出了智能“推模式”学习决策模型，来实现个性化学习的设计[8]。卢春丽应用大数据的评价方法等对后疫情时代的线上教学提出针对性的改进建议[9]。而尉耀元等人则从教学管理机制、平台使用、互动形式、过程训练考核等方面对后疫情时代的线上教学提出了针对性的解决对策[10]。Wei Feng等人在研究中利用互联网和信息技术，建立了大学校园网网络教学平台[11]。通过近几年教学创新领域的研究[12-14]发现，在“新工科”建设背景下，工科高等院校探索出一条与企业、研究机构多方协同“立体教学”的模式符合社会教学模式的发展趋势，也是后疫情时代下教学模式的一种创新方式。

一、移动互联网下“新工科”多方协同教学的背景及需求

第一，“新工科”建设对学生理论与实践结合能力方面有了更高的要求。目前将理论与实践相结合的教学环节主要为实验室的实验课程和集中实习。如果能够在每一个教学环节都有紧密相关的工程现场操作来验证和体现教学内容，并由专家进行点评和互动，那么就能让学生体会所学知识技能在现实工程中的真实应用。这将对提高学生的实操能力有更直接的效果。

第二，移动互联网已经具有支持多方协同“立体教学”的可能性。2021年普遍商用化的5G技术将会提供更高效率的信息传输支持，“课堂教学”“工程现场”“专家点评”和“学生互动”同屏已经不在具有技术障碍。

第三，多方协同“立体教学”模式可以通过流程和环节设计满足教学要求。除了硬件上将“工程现场”“课堂教学”“专家点评”等内容结合课程教学要求进行设计以外，还需要开课院系、施工企业和专家签订合作协议，建立工程实时信息库、专家库，以便在课程需要的时候，任课教师可以遴选教学工程实践项目及环节，保证与课程讲授环节进行立体配合。

第四，“新工科”教学模式创新是高等工程教育提高教学效率的要求。在AHP分析的准则层中，“教学效果”的权重为0.637，超过了半数。说明在课堂教学评价中，教师应以学生为中心，开展情境性教学，增强学生对所学知识的认知。

二、多方协同“立体教学”基本设计理念与课程模式

(一)多方协同“立体教学”教学法的设计理念决定了教学效果

工程理论课堂教学、工程企业一线实践、专家在线点评在移动互联网与教学平台支持下与学生组合成多方协同的“立体教学”模式，让学生在实践问题的引导下深入思考，在教师理论教学指导下学会知识技术，在专家指点下提升创新思维，以达到“新工科”建设要求创新教学模式的目的。

(二)多方协同“立体教学”模式创新了教学形式

该模式应该能协调“教学”“工程施工”“专家评析”“学生互动”4个场景的整合，形成“临场感”的立体教学效果，根据教学大纲，将要教授的教学内容分别设计成：“课堂部分”“现场部分”“专家点评部分”“互动部分”。4部分是相互支撑，依次衔接的立体教学方式，主要形式包括4种类别：①以“现场”及“专家”为主，“课堂教学”为辅，穿插教师补充讲述的模式；②以“课堂教学”与“工程现场”同步进行，专家最后点评模式；③以“工程现场”与“互动”为主，教师补充讲授为辅的模式；④以“专家”与“互动”为主，“工程现场”展示为辅，最后以“课堂教学”方式安排教师进行知识总结的模式。

(三)多方协同“立体教学”教学组织与教学平台创新

以与专业课程知识相关的工程公司为教学实践依托，根据教学大纲确定与工程企业经营内容关联度高的课程。由高等学校的院系建立“新工科”教学创新小组，负责与工程公司进行对接，建立教学与工程企业信息共享的紧密合作关系。由于A大学与中国铁道建筑总公司关系一直比较密切，是工程类课题的来源企业，是该校毕业生的主要就业领域。因此，很容易获得中国铁道建筑总公司及各集团公司的配合。该校与中国铁道科学研究院及其他铁道科研院所也保持常年合作关系，建设铁路施工企业专家库也能做到水到渠成，可以根据专家特长划分为不同的专家库，作为多方协同“立体教学”的专家团。

在此基础上，确定动态的工程项目过程信息汇集机制，以保证能时时获得工程进展的信息。MOOC和SPOC平台在高校教学实践中的已经有所应用，借鉴这些平台的技术方法，融合多方协同“立体教学”思维，在计算机信息学院研究人员的支持下研发、应用多方协同“立体教学”平台。

三、多方协同“立体教学”平台的构建

(一)课程的选择

主要涉及到“新工科”建设的课程应该是具有应用性和知识实操性相结合的专业课程，比如工程类专业的土木工程经济与项目管理、测量工程、桥梁工程、隧道工程等。这类课程的基本特点是理论教学与实践教学的紧密贴合性。“临场感”教学效果的追求就是为了让学生在学习中形成立体的多维刺激，形成持久的记忆，以便在未来工作中能够迅速回想起教学情境，增加学生们的实操能力。

(二)建立工程进程信息库与信息汇集机制

收集所有与课程相关的工程企业的工程进展信息，建立动态信息汇集机制。各个专业可以根据专业不同建立各自独立的工程信息响应机制。在院系与工程单位签订工程进程信息共享合作协议中体现出动态合作的要求。随着移动媒体的智能化，研发的多方协同“立体教学”平台可以实现移动终端的信息响应功能，比如可以利用现有的微信群和QQ群，进行响应。在专业任课教师需要讲授与工程环节联系紧密的知识时，可以由任课教师在课程开始前通过移动终端提出信息实时共享请求，获得应答后，确定信息提供方响应时间和进程要求，通过移动终端APP，任课教师能高效率的选择课程教学的工程进程环节。

(三)建立专家库与专家点评响应机制

工程进程信息的实时展示只能让学生了解到技术与知识的应用情境，是理论到实践的第一个环节。因此，需要汇集与课程专业相关的专家信息，建立专家库及专家响应机制，通过教师发出工程实践点评要求，获得相关专家响应后，教师协同点评专家安排点评，或者由专家对工程环节的理论与实践进程进行评价和总结，也可以将相关的问题进行归类评价。

(四)四方互动系统与机制的设计

四方为“学生”“教师”“一线工程技术人员”以及“专家”。实时立体教学平台应该具有这样的功能：在教师理论教学结束，实践信息视频推送完成，专家点评终结之后，设定四方的互动机制。由任课教师主持，通过控制互动环节及发言人的时间，让学生能够将现场和专家的意见进行消化和咨询，让教学知识有一个反馈型再认识。让学生能够将理论学习与现场应用中的疑问与专家和工程一线人员进行互动交流，使学生完成对教学内容深入理解和掌握。

(五)多方协同“立体教学”模式形成的流程设计及平台功能

教学主管单位首先和施工企业就相关教学课程内容所需要的工程配合环节进行协商，确定合作内容和信息共享方式，教学主管单位与工程单位、研究机构或专家签订协议，根据教学内容确定聘用的点评专家。多方协同“立体教学”模式的流程设计如图1所示。

多方协同的“立体教学”模式尤其需要重视的是多方教学的实施部分：如何让多方协同“立体教学”实现教学课堂、施工现场、以及研究专家的实时切换、同屏、互动是核心内容。多方协同“立体教学”模式应体现立体教学平台功能的优化与创新，在教学平台研发出来以后，需要教学合作各方沟通合作流程，保证在教学实施环节做到多方同步，保障教学效果，移动互联下多方协同“立体教学”平台见图2。

图2 移动互联网下多方协同立体教学平台

四、多方协同“立体教学”模式的应用——以A大学土木工程经济与项目管理课程为例

本文以A大学经济管理学院工程管理专业的土木工程经济与项目管理课程为例进行“立体教学”模式的设计，流程设计按照图1步骤进行。土木工程经济与项目管理课程是A大学经济管理学院工程管理专业所开设的一门专业基础课程，要求学生掌握工程经济学中的资金时间价值、等值计算、项目经济评价与风险分析等知识及方法，以及项目管理中的系统理论、组织论、建设工程项目管理模式及挣值法分析等知识与方法；从而培养学生基本的工程经济思维及项目管理能力。该门课程中的系统论、组织论、项目管理模式等利用多方协同的“立体教学”模式更能获得良好的教学效果。在本部分内容中,以土木工程经济与项目管理课程中的组织论知识为例，从课前、课中、课后3个方面进行“立体教学”模式设计。

(一)课前准备阶段

由于多方协同“立体教学”模式需要任课教师对课程的掌控和协调能力要求比较高。因此，首先遴选出高水平的授课教师；组建土木工程经济与项目管理课程师资团队，对多方协同“立体教学”课程进行设计。土木工程经济与项目管理课程的老师要提前对课堂内容进行教学安排，在“立体教学”平台上安排项目现场相关课程知识的具体展示时间，并和铁道科研院所的组织论专家约定课程点评时间，一般专家点评在工程现场展示完成后进行。教师以教学平台为舞台，以导演兼演员的角色将教学知识、工程信息、专家评述信息等内容进行主导性编排设计，教师负责协调完成多方协同“立体教学”的教学安排规划，进行问题设计及教学内容推进的总体设计。老师可利用学校现有的教学平台提前向学生发布教学计划和学习资料，学生利用网络资源和老师提供的资源自主学习，在此过程中，老师要引导学生对所要讲述的课程知识进行初步了解认识，并培养学生的自主学习能力。

(二)课中实施阶段

教师根据对学生的了解和课程安排，以教师提前和合作公司确定的“地铁项目组织结构图”为实例，展开相关组织论知识的讲解，课堂上教师引导学生并讲解该知识点的注意事项和重点内容。在教学环节讲解完成后，及时与工程项目端进行连线，通过平台教师可以将工程项目端的信息及时导入课堂教学，使正在讲授的知识能在工程实际组织中进行验证和应用。此时工程端的课程负责人可通过“教学平台”带领学生们参观该地铁项目的各个组织部门及各个部门的任务分工和各项职责，并进行现场讲解。在此过程中，教师可根据具体情况做补充和引导。工程现场组织结构讲解完成后，老师在A大学项目组织理论的专家库中根据专家的实时动态信息，发出项目组织实践点评要求，获得响应后，安排专家对项目组织的理论与实际操作安排进行评价和总结，教师也可对项目现场实际组织操作和专家点评作进一步的总结，此时可安排项目现场的管理人员、专家、教师、学生进行互动，并鼓励学生进行提问。最后教师组织学生将知识转化成应用成果，让学生更加深刻地明白在实际工程组织过程中应如何设置项目结构，如何安排项目部门，如何界定各个组织单位的职责与分工等内容有清晰地认知。

(三)课后强化阶段

针对课堂讲解知识，老师布置相关例题让学生进行课后练习，并将课堂上项目现场的实践讲解和专家点评视频发送到课程学习群，让学生课下加强巩固，教师可以在班级群里进行课后答疑，也可以结合一些工作场景，讲解一些应用案例，鼓励学生积极发言，在此阶段，学生将所学知识灵活应用于实际中，进一步巩固所学知识。教师也可以鼓励学生积极参与工程现场虚拟仿真实验、组织技能竞赛、新型工程现场组织方式等活动，进一步提升学生对组织论知识的应用能力。

五、多方协同“立体教学”模式的效果评价

传统教学利用平时考勤、作业、期末考试等形式考核教学效果，已不能满足实际教学需求。多方协同“立体教学”模式的教学效果评价需要从多方面进行考虑，从平时学习测试结果、课上学生满意度体验、学生与教师专家以及技术人员的互动、实习课的效果、期末成绩等进行多维度、全方位评价。本文中多方协同“立体教学”模式主要以学生满意度和成绩两方面进行效果评价。

本文对A大学学习土木工程经济与项目管理课程的学生所搜集的572份问卷数据进行统计，结果如表1所示。由表1可以看出，大部分学生对多方协同“立体教学”的教学模式满意度更高，说明学生对该模式的上课兴趣更浓厚，更好地提升了课堂教学效果。

表1 传统教学模式和多方协同“立体教学”模式的学生满意度统计

本文对A大学土木工程经济与项目管理课程4个班级的平时成绩和期末成绩进行汇总如表2所示，其中Class1、Class2为实行四方协同“立体教学”模式的班级，Class3、Class4为实行传统教学模式的班级。由表2可以看出，实行四方协同“立体教学”模式的Class1、Class2班级无论是在理论成绩还是在实践组织操作成绩上都比传统教学模式中Class3、Class4班级的平均成绩要高，说明多方协同“立体教学”模式带给同学们“临场感”的上课体验，可以让学生更好地将理论与实践进行融合，让学生对理论知识理解得更透彻，同时对真实项目现场的组织安排也掌握得更扎实。

表2 A大学土木工程经济与项目管理课程4个班级的平均平时成绩和期末成绩汇总

六、结语

多方协同是一种教学手段，利用移动互联网技术可以将施工现场的信息与教学过程相结合，让学生有一种学习的临场感。这对于工科学生掌握理论与实践结合密切的课程具有突出贡献。多方协同“立体教学”模式目前探索性地应用在工程管理专业、机械工程专业、土木工程专业、交通工程专业、电气工程专业。未来，通过进一步探索可以在更广泛的专业领域进行应用，最终推广到“新工科”建设的各类工科专业。多方协同的“立体教学”模式改革是高等工程类院校教学的一种创新。随着这种教学模式效果的提升，其应用的专业范围将更加广泛。