以教师为中心的星型拓扑线上教学面临的挑战及其应对

郭 桐，汤胜辉，任好玲，林添良，陈其怀

（华侨大学机电及自动化学院 福建 厦门 361021）

在疫情防控常态化的背景下，线上课堂在教学中的作用愈发重要。如何有序开展线上教学工作，保质保量地完成教学任务，确保学生良好的学习效果是摆在每个一线教师面前的一道必答题。

1 线上教学的特点及其问题

本文所讨论的线上教学特指疫情防控期间暂时取消课堂集中式教学，教师、学生分散在办公室、家中或宿舍通过网络开展的教学形式。在传统课堂中，“教”和“学”在时空上是一体化的，而在线上课堂中，“教学共同体”则被分隔开来了，形成了以教师为中心的“星型拓扑”结构。教学结构的复杂化，使得教学活动所涉及的中间环节增多，而这些环节中的差错都将对教学质量产生负面的影响。若要通过改进教学设计来提高教学质量，首先需要厘清线上教学的问题所在。本文以线上教学所导致的教学体系结构的改变为脉络，将所产生的新问题、新挑战划分为教学硬件、网络平台、教学方法、学习状态以及教学互动五个方面。

1.1 教学硬件

开展线上教学时，师生之间主要借助电脑、手机、平板电脑或电视实现远程的视频、语音的播发和接收。为了提高教学效果，教师还常常需要配备专业的音、视频采集设备、电子黑板以及写字板等来完成高质量教学资料的制作。在配置、使用这些设备时，可能出现硬件兼容性差、故障或丢失等问题，这些问题都可能导致教学过程的停顿或中断。

1.1.1 硬件匹配、兼容性问题

教师在开展线上课程时一般以电脑作为主要设备。为了提高语音和视频的清晰度，教师常常需要配备专业话筒、摄像机或视频摄像头等设备；为了在授课过程中引导学生的注意力、勾画教学重点以及讲解公式推导过程等，教师还需要配备写字板等教学工具。不同设备间的兼容性有所差别，使得线上课程硬件系统在组建和使用过程中，存在断线、掉帧、卡顿等风险，可能导致课程中断。学生所采用的电脑、手机或平板电脑等设备一般能够满足观看课程的需求，但在课堂互动中，也存在由于音、视频采集设备不兼容所导致的提问、交流等无法开展的问题。

1.1.2 硬件耗损、故障或电量不足问题

通常一个教学学时为40～50 分钟，教学设备长时间连续工作存在发热、老化以及电量消耗等问题。尤其是教师采用无线麦克风等无源设备进行直播授课时，可能存在麦克风电量耗尽等问题导致课程中断。

1.1.3 硬件遗漏或丢失

在疫情时有反复的背景下，教师、学生的出行可能会受到影响。在突发情况下，存在因未能随身携带教学设备而导致无法开课、上课或教学效果不佳等问题。特别是教师或学生在异地隔离期间，往往无法正常完成线上授课或学习。

1.2 网络平台

目前，常用的网络直播授课平台包括腾讯课堂、腾讯会议、雨课堂、超星学习通、中国大学慕课、QQ 群课堂等。随着疫情防控的常态化推进，各平台在功能和稳定性上日臻完善，师生也逐渐适应和熟悉了平台的使用方法。目前仍存在的问题包括偶见的软件故障（卡顿、掉线、闪退等）和学生在不同课程的不同平台间跨转导致学习形式一致性差、学习资料整理难度大，等等。

1.3 教学方法

教师开展线上教学时，以录播或视频直播为主。其中，录播课程适合于内容固定且章节段落分隔明确的课程，视频时长大多为10―30 分钟。这类课程通常可发布在课程网站上，以知识点为标题，便于学生随时观看自学。录播课程通常需要教师精心准备并反复练习，且在录制结束后进行适当的编辑以获得更好的播放效果，具有短小精悍、内容全面、准确且系统性强的特点。但是录播课程的受众针对性较弱，且缺乏灵活的课程互动，一般不能作为线上课程的主要教学方式，适宜以参考资料的形式作为辅助教学方式。

视频直播教学能够开展一定程度的师生互动，且教学内容能够根据课程进展及时更新和调整，相较于录播课程更接近于正常的课堂教学，因此是主要的线上教学方式。但是在教学过程中，教师难以实时掌握学生的学习状态，并针对学生的疑惑及时给予提醒、强调和补充。此外，互动的不便也将导致教学节奏的不自觉加快，因此需要在教学内容设计上予以调整，并采取措施适度把控教学节奏。

教师开展线上教学时，表达方式主要为课件和口头语言，传统课堂中的肢体语言、面部表情等表达方式则几乎无法采用。这使得线上教学的生动性、趣味性大大降低。若无法针对性地调整教学语言，则学生的参与度可能严重不足。

此外，实物观摩、操作等相关的教学内容无法由线上课堂完成，因此，需要在教学设计中做出调整，并在恢复课堂教学后，恰当地与线上内容相衔接。

1.4 学习状态

学生是教学活动的终端，教学质量的高低集中体现在学生的学习效果上。相对于教师在教学上遇到的难题，学生所面临的问题和困难更加突出。

第一，师生之间的知识传递路径不仅在时间和空间上被延长，而且增加了知识形式的调整转换、人机交互、网络传输等多个界面和环节，提高了学生接受知识和反馈学习效果的难度。

第二，脱离教室的教学环境，学生面临的干扰因素增多，包括环境噪音、他人打扰以及自控力不足导致的分心等。本文作者在所教的“液压传动与气动”课程班级中开展的调查显示：学生自评在线上课堂中注意力的集中度平均只相当于线下课堂的62%，总体学习效果相当于线下课堂的77%。注意力的不足从根本上影响了教学效果的改善和教学目标的达成。

第三，学生在教学活动中的主动性较低，影响教学设计和教学计划的开展。教学形式转至线上后，学生更加难以主动影响教学安排，往往只能被动接受。此外，当不同课程在多平台交替开展时，学生往往应接不暇，疲于应付，进一步增大了学习难度。

1.5 教学互动

开展线上教学时，教师难以直接观察学生对教学内容的反馈，且受网络及软件平台的限制，课堂提问通常只能采取点对点的形式，效率较低，占用课程教学时间较多。由于答疑、研讨也须通过网络完成，相较于线下课堂，学生间难以通过高效的内部交流解决当堂课程的疑问，教师的解答同样也具有滞后性，可能造成学生对知识点掌握不牢甚至遗漏。

2 解决线上教学问题的思路

针对线上教学的特点和局限，以学生为中心，以学习成果为导向，是教师制订线上教学计划、设计教学环节和开展线上教学活动的总体思路。作者结合“液压传动与气动”课程的教学实践，从课前准备、课堂讲授和课后交流三个方面探讨线上教学设计的具体做法。

“液压传动与气动”是一门典型的工程基础课，既要求学生对液压传动基础理论、液压元件和回路的基本原理有充分理解，还要求学生能够利用所学理论知识，分析液压机械装备的基本工作过程、性能特点、常见问题和解决办法等，并能够根据工程需求设计出合理的液压系统。

2.1 课前准备

相较于课堂教学，线上教学需要使用更多的软件、硬件设备和电子资料，充分的课前准备是确保课程顺利开展的重要前提。

2.1.1 硬件教学设备

较为完善的基础教学硬件系统包括：能够联网的台式电脑主机或笔记本电脑、摄像头、话筒以及手写板等。对于有特殊需求的专业，还需要配备能满足相应需求的特殊硬件设备和教具。教师应当在课前将所有需用的教学设备正确安装并调试到最佳工作状态，同时确保网络稳定、设备电量充足。此外，教师还应备有满足基本教学需求的最小的硬件系统，即至少应备有能够联网的笔记本电脑或平板电脑，在主要设备故障或缺失的情况下应急使用。

2.1.2 软件准备

线上教学软件包括网络直播平台、课件放映软件等。课前教师应当确保各软件平台软件兼容良好，课件放映正常，并提前将上课方式及其链接发送给学生。为了确保课程顺利开展，备用设备上也应安装所有教学相关软件，并保存软件安装文件的备份。在“液压传动与气动”等工程应用相关课程的教学中，还应安装有三维建模、仿真分析以及数据处理等软件，用以辅助教学内容的演示。

2.1.3 教学资料

教学资料包括电子课件、教学大纲、教案、讲义、习题、参考书、程序代码和图纸等。为了便于学生复习和查询，部分教学资料应上传至学生可访问的网络课程平台中。离线资料应当妥善分类管理，重要资料应当保存备份，以在文档被破坏时应急使用，且备份资料应当定期更新。

2.2 课堂讲授

课堂讲授是线上教学中最重要的环节。只有充分认识到线上教学的特点和局限性，并在教学设计、授课语言、授课节奏和问答方式上做出相应调整，才能有针对性地弥补线上教学的不足，改善教学效果。

2.2.1 教学设计

线上教学一方面改变了教学一体化的课堂环境，另一方面也模糊了课上与课下之间的界线，学生可以通过观看课程录像等线上资料的方式完成预习、学习和复习。

由于脱离了课堂环境，学生的注意力更易分散，且在缺少教师直接关注的情况下，学生难以重新跟上教师的讲授进度。因此，教师在教学设计上宜注重相对独立的教学内容的完整性，不妨在不同的章节中对相关基础内容予以必要的重复，便于学生在观看重播学习或复习时，能够一次性完成一个完整教学单元的学习，而不必在章节之间跳转。

线上直播教学内容的详略需求有别于课堂教学。由于线上教学时教师难以通过观察直接获得学生学习效果的反馈，因此，对于教学中的重点、难点，教师可增加讲解的强度和时长，促进学生对知识点的充分理解。重点内容讲授时长的增加可能挤占其余次要内容的课时，因此，教师可考虑将难度较低但内容较多的知识点设置为自学内容，自行录制或整理选用国家精品线上课程等开放资源提供给学生，对于这部分低难度内容，在直播课程中，教师可通过课堂提问了解学生的学习情况，并以答疑的方式加深学生对知识点的理解。

2.2.2 授课语言和节奏

在线上教学中，教师的主要表达方式局限于口头语言和课件。为了提高教学内容的准确性和生动性，教师的发音应更加清晰，语速可适当减缓。在讲授重点、难点教学内容时，设置适当停顿，给学生充足的思考时间。此外，教师应尽量保存线上教学的全程录像，一方面可发送给学生用于复习，另一方面也可通过回看来总结授课过程中的经验和不足，为后续课程的调整和优化提供参考。

2.2.3 课堂问答

如前所述，线上教学呈现一种以教师为中心的星型拓扑结构，教学内容以广播式的形式传递给学生，教师难以直接观察学生的即时反应。课堂问答是教师了解课堂教学效果最具时效性的方法，但学生可能由于收音设备故障或配置不当而无法通过语音回答问题，导致课程中断和时间浪费。对此，教师可通过如下方法提高课堂问答效率：①可将问题提前制作成课件并在提问时展示，减少叙述问题的时间；②可在课前或课间提前展示复习题或思考题，或将问题在课前分发给学生，并按一定的顺序提问；③点名提问或学生通过软件的举手功能回答问题时，若遇故障则终止提问，由教师带领学生梳理相关知识点并解答问题。

2.3 课后交流

课后交流是教师了解学生学习情况的重要手段，也是调整后续课程教学方法的重要依据。课后交流可采用的手段包括超星学习通等线上课程平台、QQ 等即时通讯软件以及电子邮箱等等。课后交流内容包括教师向学生分发教学资料、收集和批阅学生作业、开展问卷调查以及回答学生疑问等。

2.3.1 发布教学资料和批阅作业

教师发布的课程资料是学生学习和复习的主要材料，应具有系统性和完整性，避免资料缺失、损坏或版本错乱。教师采用超星等专业的线上教学平台发布课程资料有利于保证资料体系的逻辑性，且便于学生随时通过网络访问。通过QQ 等即时通讯工具或电子邮件发布教学资料，虽然较为便利，但却易因文件名编号不统一而给查找和整理带来麻烦。超星等专业的线上教学平台还具有作业工具模块，能够大大提升收集、统计和批阅作业的效率。

2.3.2 课程调查和答疑

通过问卷调查，教师可以较为系统地掌握学生的学习情况以及对课程的看法和建议。课程中期和课程结束后的问卷调查能够为教师调整课程后半段以及下一教学周期的教学方法和教学计划提供重要的依据。在不涉及隐私的情况下，可采用多种网络问卷工具开展调查；当问卷内容较多或涉及隐私时，宜通过邮件等非开放的方式分发和收集问卷。

课程答疑通常是师生间点对点开展的，线上教学的课程答疑可通过语音电话、电子邮件等方式开展。其中通过电子邮件答疑，应尽量使文字表达准确、精炼。此外，利用邮件开展答疑还有利于对学生关注的难点内容进行整理，对于其中的重点内容可通过向学生共享答疑文档的方式，进行统一的知识点强化。

3 总结

在疫情常态化防控的背景下，线上课堂在教学中发挥着越来越重要的作用，应当受到每位教师的重视。相较于传统的集中式课堂教学方式，在线上教学中，师生分处不同的地理空间，呈现一种以教师为中心的星型拓扑结构。教学内容传递方式的改变带来了如下问题：

（1）硬件复杂，可能的故障点多，需要教师投入更多精力提前配置和调试，并配备硬件备份，防止因紧急情况导致的课程中断；（2）网络教学平台存在学习成本高和不同软件平台体系一致性差等问题；（3）教师在开展网络教学时需要做更多的课前准备工作，且难以直接观察学生的学习状态，影响授课内容的可达性；（4）学生通过网络参加课程学习时，参与感差且易受外界干扰，专注度和总体学习效果低于线下课堂；（5）线上课堂的教学互动效率低，师生间、生生间难以通过高效的交流和讨论及时解决课程中遇到的问题。

针对线上教学的特点，本文分别从课程开展的不同阶段提出改进教学效果的思路。

①课前准备：教师应分别配备完整的教学硬件系统和最小教学硬件系统，以分别满足理想环境和应急环境下的教学需求；教师应在课前完成教学软件平台的调试和教学资料的整理，保存各类资料的备份并定期更新；②课堂讲授：教师应当针对线上教学的特点调整教学内容的详略，侧重于重点和难点内容，较简单的教学内容可安排学生通过提前录制的教学视频自行学习；教学语言应当准确，并增加形象具体的案例，以使学生保持足够的专注度；③课后交流：教师应认真细致地开展课后交流，系统而完整地整理教学资料，通过线上课程主页、电子邮件等方式发布给学生。由此，教师就可利用线上教学平台或邮件系统，高效收集和回复学生疑问，针对共性问题，及时完成知识点总结和教学强化。