特殊防控背景下的线上教学模式探索与实践——以“工程材料”课程为例

邢占文

（苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215021）

引言

2022年恰逢开学之际，苏州受到新冠肺炎疫情的冲击，学生尚未到校。随后各地突发疫情，返校复学工作又一次被紧急推迟。可以预测，即使能够返校复学，学生也难以同时到校，因而存在一部分学生接受线上教学的可能性。另外，随着国家新防疫政策的出台，今后处于隔离状态的学生可能会更多，避免密集式线下课堂教学，转而全体和部分学生进行线上学习的教学模式将成为常态。要做到防疫学习两不误，探索特殊时期防疫新形势下的线上教学尤为重要。

对于理论与实践结合紧密的机械类工科专业课程而言，在复杂的防控形势下如何开展教学需要持续不断的理念和模式突破。笔者以本学期主讲的“工程材料”课程为契机，开展新形势下的线上教学实践。该课程是面向机械工程和机械电子工程专业开设的专业必修课，目标在于向相关的机械设计者和制造者传授必须具备的材料知识和有关的基本理论，并以实例说明如何根据机械零件的服役条件和性能要求合理地进行选材。从教学内容上看，该课程既包含基础理论知识，如公式推导、图形演示，也需要介绍相关工程分析实例，契合中国制造和工匠精神的内涵。尽管线上教育技术平台如MOOC、微课、直播等在工科教学过程中进行了尝试，但仍然存在诸多难点与需求，并随着疫情形势的变化对线上教学的开展提出了新问题和新挑战。本研究以授课的本科生群体为调查对象，开展线上教学相关问题的调查问卷，对调查结果进行系统分析，并提出线上教学在未来发展的一些意见与看法，进而为线上教育研究提供更多思路与方向。

一、研究对象与方法

2022年2—3月，选取苏州大学机电工程学院机械电子工程专业的24名本科生为研究对象，其中男生20名，女生4名。专业必修课“工程材料”在疫情期间线上教学的主要方式是任课教师通过腾讯会议直播授课，师生课后互动的工具主要为QQ和微信。

采用资料收集的研究方法，通过调查问卷分发的形式收集材料，分发前向学生说明研究目的和方法，问卷设置如下中心问题：（1）请谈谈你的线上学习情况。（2）你对自己的线上学习效果是否满意？（3）影响线上教学效果的因素有哪些？（4）你认为哪些措施可以提高线上教学效果？受访者以文字、不具名的形式提交问卷。

资料分析方法采用Colaizzi现象学资料七步分析法，包括：仔细阅读调查问卷，提取有重要意义的陈述，对反复出现的有意义的观点进行编码，将编码后的观点进行汇集，撰写详细、无遗漏的描述，辨别相似的观点，升华主题概念，返回受访者处求证。

二、研究结果与分析

参与问卷调查的24名学生均表示线上教学的效果不理想，分析影响学习效果的因素形成6个主体，即学习环境因素、学习者因素、教学者因素、师生互动因素、课程因素、学习资源因素。

1.学习环境因素。（1）干扰因素多：如家庭琐事干扰、网络游戏诱惑、短视频吸引等。（2）缺乏监督：在线上教学过程中，教师对屏幕后学生的学习情况很难监督。最直接的表现即为线上课程结束后，仍有学生经常性未及时退出课堂，并且点名无回应（见图1）。

图1 典型线上无回应状态

2.学生主观因素。（1）自主学习能力欠缺，部分学生自制力差。（2）受疫情及线上教学的影响，心态发生变化。没有学校教室的授课气氛，没有群体氛围的相互激励和促进。

3.教学者因素。（1）由于看不到学生表情，教师的授课速度似乎比线下教室讲授要快。（2）教师对着屏幕讲课，容易缺少激情。（3）师生都易于给对方不真实、难以触及的感觉。

4.师生互动因素。（1）师生、生生交流互动受限，互动时看不到彼此的表情和肢体动作，对课堂的把控较困难。（2）互动时，易出现人不在或者软硬件故障等问题，沟通不畅，耽误时间，效率低下。

5.课程因素。之前学生接触机械类课程较多，“工程材料”课程相关的知识储备不够，难以理解；在教学过程中教师主要针对重点和难点进行讲解，知识点零散、不连贯，难以串联。

6.学习资源因素。主要为硬件设施不到位，影响听课质量；学习内容零散不系统，学生来不及记笔记，课后复习比较困难，学习效果差。

三、线上教学提升策略

线上教学虽然是特殊时期疫情防控下的应急之策，但也为新的教学模式发展带来良机。以“工程材料”课程线上教学为例，一方面，教师不断更新优化教学内容，以保障授课内容的权威性和新颖性，及时补充教科书中缺乏的能反映学科前沿的新概念与新成果；另一方面，教师需要着重从教学思维、师生交流途径和学生自主管理方面展开探索。

（一）转变教学思维，调整师生心态

针对工程应用类的课程，在线上授课时，教师和学生要跳出传统教与学的思维，摆正心态，适应变化。由于真实距离的限制，缺乏学习和探索的氛围。在客观条件限制的前提下，教师与学生仍然可以用积极的心态适应线上教学过程。对于学生而言，要想线上教学达到理想效果，就需要主动参与，积极互动，借助网上资源对课程内容进行深入探讨；对于教师而言，即使是线上教学，同样可以参照线下学习激发学生的求知欲望，并根据学生上课时的各种信息反馈，随时调整上课节奏。最终，借助过程化的考核评价方法，对教学效果进行客观评价，并做出及时的教学反思。以内燃机组件为例，如图2所示，区分其内部的典型零件，依据工况要求确定选材及工艺规范，从而引导学生将各类材料及使用性能（受力状态、载荷性质、工作温度、环境介质）的关键知识点串联，实现课程内容的掌握吸收，同时鼓励学生课后借助相关内燃机工作视频资料理解各构件要点。

图2 内燃机的典型组件选材及工艺规范实例

（二）教学交流途径多样化

尽管与已有研究结果类似，相对于录播的方式，学生更喜欢教师进行屏幕共享的线上直播模式。但是，屏幕共享的直播方式也存在诸多问题，需要吸取传统线上教学的课前、课中和课后的提升策略。因为从理论上来说，教学过程始终遵循有目的、有计划地认识过程，经过引导学生获得感性知识、引导学生理解知识、指导学生进行实践作业、检查和巩固知识四个阶段。因此，对于课前引导学生主动探索学习而言，借助电子资料的预先推荐，可以提前代入教师的引导角色。实际上，该课程涉及的关键知识点在国家重大需求导向中均得以展现，通过相关问题导向，梳理问题解决思路，引入本课程相关的基础理论知识，引导学生预先思考关键问题，不失为一种专业化的预习交流途径。虽然并未置身线下课堂，但通过国家科技问题导向，同样可以交流与感受专业认同感和责任感，搭建师生之间的互动桥梁。这种方式作为贯彻高等教育思想政治课堂的引领形式，在提升学生学习兴趣的同时，发挥了课程思政的功能。

以工程材料的增材制造专题为例，详细阐明理论与前沿技术的结合。授课教师大多从事树脂、金属和陶瓷增材制造领域的科学研究，以亲身的研究经历和成果讲授新兴智能制造技术在工程材料制造领域的最新进展，如图3所示。进一步，在增材制造成型之后，对于工程材料力学性能提升方面的理论知识，也能够结合打印后处理进行讲授。例如，激光选区熔化钛合金构件经热等静压处理后，其拉伸综合性能将得到明显改善，实现了与传统工程材料相当的优化效果，从而在教材重要知识点中的关于力学性能和热处理的经典理论中实现了新兴技术的运用。

图3 新兴智能制造技术在工程材料制造领域实例

在工程材料制造领域实例接下来，在线上课程讲授过程中，要求所有学生在规定时间内打开视频模式，方便教师看到学生的表情与肢体动作。课中点名学生回答核心点和关键点问题，以了解学生的学习效果，并加入练习，穿插有竞争性的活动，比如抢答、弹幕和连麦。对于涉及较多理论知识的章节，通过短视频或动画演示的方式，结合经典的应用案例，增加课堂的趣味性，并促进学生理论知识的吸收。在重点知识点的讲解上，帮助学生拓展知识点在现代专业领域中的应用场景，提升学生掌握理论知识点的积极性。针对大家的薄弱环节，基于学生的实时回答情况，有针对性地开展进一步分析讨论，提升课堂的效率。对于最后的检查和巩固知识而言，鼓励学生课后留言反馈。例如，师生可以在QQ群讨论答疑，并在下一堂新课之前集中讨论，共同解决。最终，结合出勤率、学习进度、参与度、互动度和作业完成质量等贯穿整个线上教学环节的交流完成教学效果评价。

（三）学习状态自主管理

在线上教学过程中，笔者采取了点名考勤与提问结合的方式防止学生出现线上学习精力不集中的问题。相较于初等教育，高等教育的目的不仅是传授知识，更重要的是学习能力的培养。所有本科生都必须借此机会重新审视自身的学习状态，并且意识到进入高等教育阶段，学习的自主性应成为该阶段的重中之重。根据自身情况掌握学习步调，从而完成知识的内化，是每一位接受高等教育的成年人必须具备的自主管理能力。

新冠肺炎疫情的特殊防控背景促进了全世界对教育的反思与创新，使线上学习成为一种与线下学习并行的教育模式，成为一种互相补充的学习常态。只要师生齐心协力、排除万难、调整心态、拥抱变化，教师更好地教，学生更好地学，线上教学必将在今后的教育和学习中更加完善，师生双方的教学体验也将更加富有新意，能更好地弥补学生无法返回大学校园上课的不足。