葛繼偉

（南京郵電大學通達學院，江蘇揚州225009）

自動化類專業(yè)是以自動控制為基礎，涵蓋了高等數學、復變函數、自控原理、微機技術、單片機技術、DSP技術、電機系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、編程技術等現代高校理工科課程中既有高深理論又有動手實踐、既有硬件又有軟件的多領域全方面教學內容。在筆者所工作的高校自動化類專業(yè)包含了自動化及電氣工程及其自動化兩個具體專業(yè)[1]。前者更偏向自動控制，而后者更偏向電力系統(tǒng)。自動化類專業(yè)因其廣而雜固然有較好的就業(yè)面，但也帶來學習遷移難度大等缺點，學生難以舉一反三，部分課程甚至屬于老大難問題，素以教者棘手，學者掛科率高而聞名。

不幸的是，2020年一場突如其來的危機打斷了正常的線下課堂教育，迫使包括筆者在內的教育工作者與學生不得不進行一場前無古人的教育實驗——以網絡教育代替線下課堂教育。通過活生生的教學實踐，教育工作者獲得了僅僅通過理論研究所不能獲得的教學經驗，并將其升華為一般性的教育理論。該文基于網絡教育的實踐，針對應用型高校這一背景，提出了若干意見，并通過實踐過程獲得了令人滿意的效果。

1 應用型高校自動化類專業(yè)培養(yǎng)目標與教學體系

應用型高等院校培養(yǎng)的學生被認為應該是具有一定理論知識的應用型人才。應用型人才培養(yǎng)目標不同于理論型人才培養(yǎng)目標，以為國家與社會培養(yǎng)一大批合格的工程技術人員為教學方向，為地區(qū)經濟發(fā)展添磚加瓦，為我國企業(yè)發(fā)展壯大、進軍國際頂尖地位提供生力軍。因此，應用型高校應基于應用型人才教育這一基本背景，發(fā)揚“工匠精神”，以提升實踐能力、充實應用技能為主要的教學目標，探索新型應用型電氣工程師的人才培養(yǎng)模式，建構起基于應用型學院現實的獨具特色的教育教學模式，在打好學生基本功的前提下，教會學生具有更強的綜合技能運用和實踐創(chuàng)新能力[2]。

鑒于應用型高校的人才培養(yǎng)目標以培養(yǎng)具有相應技能的電氣工程師為方向，其第一步便是培養(yǎng)學生具備扎實的職業(yè)基礎，教學體系也應以此為首要目標。所謂扎實的職業(yè)基礎不僅指理論知識的學習，還應具備自動化類專業(yè)領域思維層次與表達能力的提升，學生應不僅熟悉在課堂上學到的理論知識，還應能夠將一個應用型人才所需的思維方式和習慣深深地嵌入于大腦之中，并且能通過實踐與語言將其有效地表達出來。因此教育工作者在實際教學過程中應以所在高校的實際情況為基礎，借鑒國內外優(yōu)秀應用型高校的教學經驗，貼近信息化與人工智能大發(fā)展的時代背景，注重包括網絡教學在內的多種形式，打造獨具特色的應用型高校教學模式，著力培養(yǎng)提高學生應用知識思維能力、終身技能學習能力、人際溝通與理論知識表述能力。

2 網絡教學的優(yōu)勢與弊端

2.1 網絡教學的優(yōu)勢

網絡教學是指基于互聯網技術，以電子計算機，智能手機和平板電腦等電子設備作為教學工具，通過網絡媒介將知識傳遞給學生。在知識傳遞過程中突破了線下接觸的限制，理論上可在地理上極其遙遠兩地傳遞知識[3]。所傳遞的知識也可突破板書或幻燈片投影的限制，可以在極近距離內以聲光電的形式呈現于學生眼前[4]。

2.1.1 網絡教學更加便捷

網絡教學具有便捷性，學生可不受學校圍墻甚至國界的影響來學習課程。學生也無須親自前往教室聆聽教師講課，而是可以在家中或是在宿舍完成課堂學習且即使身體不適也可進行。教育工作者可將自己的教學視頻或是名師的教學錄像推介給學生，方便學生在課后對其疏忽的知識點加以鞏固。通過使用諸如QQ、騰訊會議、電子郵件、雨課堂等網絡工具，教師可以與學生進行更密切地接觸與互動。學生之間也可以在教師指導下進行課堂討論，增加了彼此間的了解與默契。

2.1.2 網絡教學更具表現力

網絡教學因為使用電子設備與相關軟件進行授課，在教育工作者具備一定的能力與資源的前提下，可以實現比線下授課更好的課堂表現力。所謂課堂表現力是指在授課過程中通過教師的課堂表現，激發(fā)學生的學習興趣，確保知識準確傳遞，達到預定教學目的的過程。在網絡授課過程中，教育工作者可突破線下課堂的限制，通過諸如仿真軟件、Matlab控件等手段與學生進行實時互動，使得理論知識不再枯燥與割裂，而是與應用知識相結合，提升了課堂表現力，也符合應用型人才培養(yǎng)的宗旨。

2.1.3 網絡教育可引入豐富的在線資源

在當今日新月異的互聯網世界，網絡教學資源已經并不罕見。諸如美國的哈佛大學、麻省理工學院在內的許多世界名校均已將其本科教學內容加以錄制并公之于世，供各國師生加以學習研究。在目前的互聯網上，甚至已經有專門的網絡學習平臺如中國大學MOOC（慕課）、愛課程網等對高校網絡教學資源加以收集并展示。教育工作者亦可自行制作教學視頻并發(fā)布于上述網絡學習平臺上。因此，如何最大化地利用互聯網豐富的教學資源并將其有機嵌入于教育工作者自身的教學實踐，是每一個教育工作者都應該思考的方向

2.2 網絡教學的弊端

網絡教學在帶來極大的便利的同時，也存在著與生俱來的弊端。然而在其發(fā)展過程中，由于因客觀原因缺乏過渡周期及對新生事物缺乏了解，現階段網絡教學因此或多或少會縮小其優(yōu)勢放大其弊端，因此，教育工作者應感知其弊端并在教學實踐活動中盡可能地減少其不利影響[5]。

2.2.1 課堂安排有待創(chuàng)新

網絡教育區(qū)別于線下教育或許有多個方面，但課堂安排的區(qū)別無疑是最顯著的區(qū)別。如何精心安排課堂時間一直是最需要考慮的方面。在線下教育中，目前已經有了比較成熟、行之有效的課堂時間管理結構即一般情況下一節(jié)課45 min中，前5～10 min用于復習回顧與新課導入，中間20～30 min用于課堂內容講解，最后10 min用于課堂反饋與總結。在師生互動關系上，一般是教育工作者在講臺上講演而學生在課下聽的知識單向傳播模式，不利于學生主動性的發(fā)揮。

2.2.2 考核機制亟待探索

基于應用型高校的生源素質，在網絡教育過程中必須時刻注意考核機制的運用情況。在大多數高校，考核機制可分為理論課程平時考核、實踐課程考核以及期中期末考核3部分，在線下教育中三者目前也有了切實可行、成熟有效的考核方法，可有效杜絕逃課、作弊等情況。

然而，當前的網絡教育考核機制如何保證具有與線下封閉的全日制高等教育同樣的效力，學生在平時上課的投入程度很難把控，因為學生極易在上課時頂不住誘惑在電腦上打開后臺程序做自己的事情，甚至于出現掛機等情況。平時的線下作業(yè)無須動筆書寫僅需要會復制粘貼便可完成。在期末考試時，網絡教學顯然更難以保證學生的誠信程度。以上種種情形均說明，構建一套完善的網絡教育考核機制仍是當代教育工作者需要思考與回應的問題。

3 自動化類專業(yè)網絡教學的實施策略

3.1 完善網絡教育的課堂結構安排

網絡教育的課堂結構針對線下教育的弊端，結合自身特點，自然應揚長避短，有所舍取。第一，在時間安排上，大部分高校的情況（包括筆者所在的高校）是依然遵循線下教育的模式即兩節(jié)課共90 min外加5 min課間休息時間共計95 min。因此合理安排時間顯得尤為重要。在此可將自動化類課程大致分為理論型課程與應用型課程兩種類型，前者偏向于數學計算與公式推導，對學生數理基礎要求高，包括自動控制原理和現代控制理論等；后者則偏向于某一特定具體實物進行教學，多數可利用仿真軟件進行模擬仿真，對學生實踐能力要求較高，包括計算機控制技術與DSP技術與應用等。兩類課程有不同的時間安排：理論型課程可安排為開始5 min導入，之后20 min講解一知識點，再之后5 min用于布置課堂練習，時間一到便停止作答，將作答情況記入平時成績，最后在下一節(jié)課開始時講解課堂練習。如此往復循環(huán)，95 min的時間便可分為學生注意力所能集中的三部分，避免了傳統(tǒng)線下教育學生注意力在一節(jié)課開始30 min以后注意力難以集中的缺陷；應用型課程因考慮到仿真軟件與實物視頻教學的應用而需要留有更多的時間冗余，因此時間安排也要有相應的調整即95 min可分為5 min導入+45 min理論知識+45 min仿真軟件應用，意即更接近于傳統(tǒng)的線下教育模式。

3.2 完善網絡教育的課堂考核機制

線上教育具有容易匿名難以監(jiān)督的特點。考慮到應用型高校的生源素質，在平時教學時可考慮將學生依據學生學號的奇偶性分為兩組，分別布置不同的題目，從而達到考核學生的課堂聽課情況，以杜絕作弊。學生的課后作業(yè)應強調手寫完成，拍照或是掃描上傳，至少應杜絕上交作業(yè)時將他人作業(yè)簡單粗暴的復制粘貼。期末考核時應要求學生手寫作答，在其座位前方安置攝像頭并在考試時錄像并上傳，教師可通過騰訊會議等軟件實時監(jiān)控學生動態(tài)，對于少數重點對象可要求其設置一前一后雙攝像頭，以便能夠比較徹底地杜絕作弊情形，維持網絡教育期末考核時所需要的紀律。

3.3 網絡教育應注意互動性

網絡教育雖然沒有線下教育的人與人面對面接觸的親切感和真實感，但卻能夠最大限度地利用當代科學技術的進步來營造師生互動的情境。例如，當前的網絡教學平臺普遍具有發(fā)送彈幕的功能，教育工作者在教學授課過程中，可不時地開啟彈幕，注意學生匿名反饋的信息，即使有些寫的并不恰當也應以表揚為主，避免打擊學生積極性，通過師生互動可以事半功倍地收獲1+1>2的效果。

3.4 創(chuàng)新打造教學工具

在網絡教學過程中，教育工作者還需注意教學工具的創(chuàng)新。筆者在教學實踐過程中，一定程度上運用到了以下若干教學工具的創(chuàng)新。第一，在理論型課程教學過程中，公式推導顯然占據到了及其重要的比重。傳統(tǒng)的公式推導過程一般通過課堂上的大黑板一步一步完成，具有簡單可靠，一目了然的優(yōu)勢。然而在網絡教學過程中，公式推導過程往往依托PPT翻頁一步到位式地給出，推導過程只要稍微復雜，學生很容易一頭霧水，不知所云并進而難以跟上課程進度，產生厭學情緒。解決方法可分為3種：（1）為PPT加入動畫效果。（2）運用手寫輸入板一步步輸入手寫信息。目前市面可在淘寶網等電商平臺上較為容易地買到多種手寫輸入板。（3）運用小黑板，通過攝像頭拍攝的方法寫出公式推導過程。筆者所采用的便是這一方法，圖1筆者于小黑板上推導公式。

圖1 運用小黑板進行公式推導

第二，在自動化類學科網絡教學中，如果能夠熟練使用Matlab控件顯然將會是大有成效的。運用Matlab控件具有以下優(yōu)勢：（1）強化學生參與感。傳統(tǒng)教學方式，無論是板書還是PPT，均存在學生在學習過程中缺乏主體性的問題。而由學生親自使用計算機運用Matlab控件將會避免這一問題。學生通過親自使用Matlab控件調節(jié)系統(tǒng)參數，將使其能夠直觀感受到自動控制原理這門課程的魅力，獲得了探索感與滿足感，避免了單調乏味。比如，在自動控制原理中的二階系統(tǒng)響應的教學過程中，在Matlab控件中通過對阻尼比的調節(jié)，借由直觀的響應曲線圖像演示，學生能夠一眼看出其對系統(tǒng)響應的影響。此時教育工作者應不失時機地穿插相應理論知識的講解，便可以有效加深學生的理解。（2）部分動手能力強、好奇心重的學生會試圖打開控件源文件，了解背后的代碼，甚至在教育工作者鼓勵與支持下加以改進。如此，便可獲得讓教育者所期望的教育遷移的效果，使得自動控制原理與編程知識相結合，收到更好的效果。

第三，創(chuàng)新教學工具還包括演示模式的創(chuàng)新。傳統(tǒng)教學演示工具一般使用PowerPoint（PPT）進行。而目前已出現了多種新興的演示工具諸如Focusky和Prezi等。Focusky是一款國人開發(fā)的免費、高效的演示軟件，它具有操作方便，易用性好，可挖掘性強，可利用無限縮放/旋轉/移動的切頁方式，使網絡教學變得生動有趣，并且效果專業(yè)。Prezi則是一種通過縮放/快捷動作使演示更為高效的軟件。它以跳躍性的方式從一個頁面轉向另一個頁面，極富視覺沖擊力。較之于PPT，以上兩款軟件均具有更好的視覺效果表現力和更加豐富的功能，在教育工作者網絡授課過程中應注意加以使用[6]。

第四，在備課階段，為適應智能手機所帶來的當代生活智能化，學生注意力愈加難以集中的趨勢，可引入在微博中常用的長圖片形式對課堂所學知識點加以總結并于課后發(fā)放給學生。這樣可以方便學生對所學內容加以回顧，充分利用碎片化時間達到高效復習的目的。

4 結語

在當前特殊時期，不論教育工作者的主觀意愿與客觀條件，網絡教學已經成為唯一一種可行的教學手段，因此亟須教育界全體人士進行廣泛而又專門的研究。在當前教育部關于教學改革的綱要中，已明確提出了杜絕水課，打造金課的目標。自動化類專業(yè)課程多抽象艱深、理解不易的特征，極其容易陷入教育工作者在講臺上空講，學生卻無人聽課的水課經典狀態(tài)。該文針對特殊時期自動化類專業(yè)網絡教育所應注意的問題，提出了四方面的改進方法，從而響應教育部號召，提高應用型人才培養(yǎng)高校的教學質量，為培養(yǎng)國家下一代應用型人才而服務。