孫淑光 孫穎慧
摘? ?要:針對(duì)線上教學(xué)學(xué)生遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)效果實(shí)時(shí)反饋難的問題,文章以《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》的線上教學(xué)為實(shí)驗(yàn)手段,緊密圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)效果,遵循成果導(dǎo)向教育(OBE)理念,選擇超星教學(xué)平臺(tái)與ZOOM視頻會(huì)議相結(jié)合的方式,通過課程直播,結(jié)合教學(xué)視頻及圖形化數(shù)理公式的直觀描述進(jìn)行課程內(nèi)容的傳授,借助課后測(cè)驗(yàn)、作業(yè)以及擂臺(tái)賽,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的短周期鞏固和長周期內(nèi)化,利用智能組卷確保學(xué)生知識(shí)考查的全面性,同時(shí)實(shí)現(xiàn)考試的公平性與合理性。結(jié)果顯示,該方法能有效促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),達(dá)到了較好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:線上教學(xué);成果導(dǎo)向教育;教學(xué)效果
中圖分類號(hào):G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1673-8454(2021)14-0057-05
一、引言
2020年,突如其來的新冠肺炎疫情打亂了新學(xué)期的教學(xué)計(jì)劃,常規(guī)的線下教學(xué)模式突然被迫暫停,匆忙轉(zhuǎn)入線上教學(xué),就像一輛緩緩前行的馬車突然闖進(jìn)了高速公路,不管是教師還是學(xué)生,都在匆忙地面對(duì)各種陌生和不適,探索著教與學(xué)的模式。
《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程作為中國民航大學(xué)電子信息工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課程,對(duì)學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)要求較高,并伴有各種復(fù)雜的力學(xué)推導(dǎo)、矩陣變換[1],同時(shí)還要面臨高年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的問題,如何確保遠(yuǎn)程教學(xué)中另一端看不見、摸不著的學(xué)生能夠認(rèn)真上課并掌握相關(guān)知識(shí),成為課程教學(xué)當(dāng)中亟需解決的問題。
由于學(xué)校在開學(xué)前就已經(jīng)定下新學(xué)期的課程采取線上教學(xué)的方案,課程組在開學(xué)前兩周開始進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授課的課前準(zhǔn)備,并在教學(xué)過程中持續(xù)與其他課程教師進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流,密切關(guān)注教學(xué)效果,根據(jù)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題不斷調(diào)整教學(xué)模式與教學(xué)方法,經(jīng)過一學(xué)期的摸索,《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程最終探索出一套適合線上教學(xué)的面向成果導(dǎo)向的后驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法,確保了教學(xué)效果。
二、超星平臺(tái)+ZOOM視頻會(huì)議的組合教學(xué)實(shí)施過程
授課手段是保障教學(xué)效果的第一要素?!秾?dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程組在開課前認(rèn)真對(duì)比了智慧樹以及超星教學(xué)平臺(tái)的運(yùn)行模式及教學(xué)資源,考慮到該課程是行業(yè)類專業(yè)特有的課程,可借鑒的平臺(tái)資源少、相關(guān)度低,而超星平臺(tái)可以方便地選擇并鏈接各種參考文獻(xiàn),最終決定選用超星平臺(tái)進(jìn)行錄播授課,再通過微信群進(jìn)行實(shí)時(shí)答疑交流。
課程教師在開課前就準(zhǔn)備好適應(yīng)網(wǎng)課錄播的教學(xué)PPT,并撰寫了講稿腳本,借助錄屏軟件進(jìn)行教學(xué)視頻的錄制,并對(duì)錄制的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了反復(fù)試聽、修改。教師在開課之前錄制了十幾節(jié)課的內(nèi)容,上傳到超星教學(xué)平臺(tái),學(xué)生上課期間可以直接登錄平臺(tái)進(jìn)行課程學(xué)習(xí),并通過微信群進(jìn)行實(shí)時(shí)課堂、課后答疑。但開學(xué)后的第一次課,由于大量高校學(xué)生同時(shí)使用授課平臺(tái),導(dǎo)致平臺(tái)出現(xiàn)了擁堵癱瘓,學(xué)生登錄不上或錄播課程卡頓,課程內(nèi)容完成度不高。
此外,授課教師還發(fā)現(xiàn),雖然錄播課程可以提前撰寫腳本、重復(fù)錄制,準(zhǔn)備比直播更充分,但根據(jù)前期的試聽,課程教師發(fā)現(xiàn)錄播的課程容易陷入演講表演的播音模式,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)陷入一種非實(shí)時(shí)狀態(tài),易出現(xiàn)平淡疲勞,且由于教學(xué)內(nèi)容一直在網(wǎng)上,容易給學(xué)生造成后邊隨時(shí)可以看,不著急的假象,造成學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度滯后,學(xué)習(xí)效果不佳。而且錄播課程無法確保學(xué)生確實(shí)在聽課,也無法實(shí)時(shí)推進(jìn)學(xué)生對(duì)講授內(nèi)容的理解,學(xué)生不明白的地方有時(shí)即使重復(fù)觀看也難以解決問題。
因此,從第二次課程開始,課程組轉(zhuǎn)變授課手段,使用ZOOM視頻會(huì)議直播,直播借助PPT課件和ZOOM的白板功能,可以隨時(shí)切換教學(xué)環(huán)境,對(duì)需要推導(dǎo)或詳細(xì)講解的部分利用白板進(jìn)行手寫講解;實(shí)時(shí)聊天區(qū)域便于學(xué)生及時(shí)提問,教學(xué)環(huán)境接近線下現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。同時(shí),每個(gè)學(xué)生獨(dú)立電腦的學(xué)習(xí)環(huán)境使得所有學(xué)生都成為第一排學(xué)生,視覺效果良好,網(wǎng)絡(luò)聊天的便捷也使得大部分原本課堂不愿意發(fā)言的學(xué)生積極參與到課堂討論中,教學(xué)參與度明顯提高。根據(jù)學(xué)生反饋,直播授課教學(xué)效果明顯好于錄播授課。
由表1可以看出,ZOOM視頻會(huì)議軟件可以較好地實(shí)施“類現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)”的功能,但無法實(shí)施教學(xué)管理,而超星平臺(tái)專門針對(duì)線上教學(xué),具有優(yōu)良的課程管理及學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的跟蹤功能,因此,課程最終采用超星平臺(tái)+ZOOM視頻會(huì)議的組合教學(xué)實(shí)施過程。
三、OBE的課程教學(xué)管理與實(shí)施
課程內(nèi)容傳授只是教學(xué)的第一步,學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握與消化才是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。無論是直播還是錄播,都無法很好地實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督與督促,因此,課程的后期管理對(duì)于線上教學(xué)的課程尤其重要。為確保學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》采取了后驅(qū)動(dòng)措施,利用超星平臺(tái)的強(qiáng)大課程管理功能,通過課后測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、擂臺(tái)賽以及智能組卷考試等手段加強(qiáng)學(xué)生課后學(xué)習(xí)的管理。
1.學(xué)習(xí)目標(biāo)明晰化
對(duì)大多數(shù)學(xué)生而言,課程就像是“在水一方的伊人”,有心向往之,下決心溯洄從之,怎奈遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去,道阻且長,不由心生畏懼退縮之意,追逐的步履自然蹣跚而踉蹌,又由于身邊的誘惑頗多,課程學(xué)習(xí)的過程最終往往變成一道飄飄忽忽、且近且遠(yuǎn)的風(fēng)景,時(shí)而明晰、時(shí)而糊涂,最終的結(jié)果大多是考試成績(jī)勉強(qiáng)通過,而學(xué)習(xí)的內(nèi)容則在考試過后以最快的速度歸還教師。因此,如何在課程的傳授過程中引導(dǎo)學(xué)生保持追尋“伊人”的熱情與好奇,使他們能夠真正理解所學(xué)習(xí)知識(shí)并將之付諸實(shí)踐,就成為教學(xué)的目標(biāo)與首要任務(wù)。
學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度,首先取決于其對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的基本了解及需求程度,即學(xué)生需要有明確的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)[2],同時(shí)需要知道針對(duì)目標(biāo)所應(yīng)該達(dá)到的程度,這樣才能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。因此,《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》的第一課重點(diǎn)講述課程的目的意義及其對(duì)學(xué)生職業(yè)發(fā)展的重要意義、學(xué)習(xí)要求、融匯課程思政元素,為學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)觀(見圖1)。
學(xué)習(xí)目標(biāo)的提醒僅在第一次課中提及是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還需要在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中不斷強(qiáng)化。因此,在課程講授過程中,授課教師不斷穿插工程實(shí)際問題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題分析,要求學(xué)生撰寫分析報(bào)告或設(shè)計(jì)方案,保證學(xué)習(xí)目標(biāo)引領(lǐng)不斷線。針對(duì)學(xué)生作業(yè)質(zhì)量不高的問題,授課教師專門進(jìn)行了一次課外專題講座,引導(dǎo)學(xué)生分清事實(shí)與觀點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生批判性、創(chuàng)造性思維,通過什么是事實(shí)、什么是觀點(diǎn),如何利用事實(shí)形成自己的觀點(diǎn)、如何科學(xué)決策的引導(dǎo),促使學(xué)生系統(tǒng)化地改進(jìn)自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣與思維模式。
2.知識(shí)學(xué)習(xí)全局化
工科學(xué)生專業(yè)課學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是工程思維的養(yǎng)成。課程的教學(xué)過程就是“伊人容貌明晰化”的過程。通常的教學(xué)進(jìn)程中,課程開始于概論,簡(jiǎn)單介紹課程的內(nèi)容、發(fā)展歷史、技術(shù)現(xiàn)狀、應(yīng)用情況等,不同的課程稍有差別,但差別不大。根據(jù)授課教師多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)大多數(shù)學(xué)生來說,概論遠(yuǎn)不是教師所以為的那么簡(jiǎn)單明晰,因?yàn)樗麄兇蠖鄾]有相關(guān)課程、相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系與背景,在教師眉飛色舞的介紹中,他們可能一頭霧水,不知所云。
為避免這種情況的出現(xiàn),《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程從上課之初就以研討的方式引導(dǎo)學(xué)生課堂參與,讓學(xué)生真正融入到教學(xué)中。從與學(xué)生探討飛機(jī)在空中如何才能飛到目的地開始,分析討論飛機(jī)所應(yīng)具備的功能、功能的類型與特點(diǎn),可用于描述功能的參數(shù)等。通過這些討論,使學(xué)生了解導(dǎo)航的基本功能、在整個(gè)航空電子系統(tǒng)中的作用與地位,與其他飛機(jī)系統(tǒng)之間的關(guān)系,由此從全局的角度認(rèn)識(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)。
課程的講授過程就是一個(gè)清晰描繪“伊人溯洄路線”的過程。要讓學(xué)生高屋建瓴,有全局觀念,從而輕松把握學(xué)習(xí)過程。工科的專業(yè)課程與基礎(chǔ)課程有很大的不同,專業(yè)課程通常是針對(duì)功能實(shí)現(xiàn)和對(duì)象的。如果學(xué)生在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中繼續(xù)基礎(chǔ)課程的做練習(xí)、背題的學(xué)習(xí)方法,則往往會(huì)被淹沒在各種原理、公式中,或通過背題應(yīng)付完考試卻完全不知自己學(xué)了什么。
為避免這種情況的發(fā)生,《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程的教學(xué)過程從功能需求出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生討論,自主提出對(duì)系統(tǒng)的各種功能需求,然后根據(jù)功能需求來考慮實(shí)現(xiàn)方法,用工程設(shè)計(jì)的理念來引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。例如,在大氣數(shù)據(jù)部分的學(xué)習(xí)中,首先拋出一個(gè)某型飛機(jī)的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)在飛行測(cè)試中出現(xiàn)的告警現(xiàn)象(設(shè)計(jì)問題),來分析大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)所應(yīng)具備的各種功能、面臨的問題,然后針對(duì)這種需求尋求解決方案,給出技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線,進(jìn)而給出大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)所應(yīng)該采用的方法以及波音、空客飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)思路。通過自上而下的分析引導(dǎo),使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容有深刻的理解。
3.知識(shí)鞏固持續(xù)化
孔子曾說“溫故而知新”。知識(shí)的鞏固需要及時(shí)重現(xiàn)以及熟悉[3]。為確保學(xué)生切實(shí)執(zhí)行所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)鞏固,《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程通過課后測(cè)驗(yàn)、章節(jié)作業(yè)的形式實(shí)現(xiàn)知識(shí)鞏固的短周期鞏固和長周期內(nèi)化。知識(shí)的短周期鞏固利用超星平臺(tái)的課程測(cè)驗(yàn)?zāi)K,每次課的課后都會(huì)有6—15道選擇題,以隨機(jī)的形式發(fā)放給學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。隨機(jī)發(fā)放確保了每個(gè)學(xué)生的測(cè)驗(yàn)各不相同,避免了互抄答案的現(xiàn)象。測(cè)驗(yàn)時(shí)間限定在本次課程結(jié)束和下次課程開始之間,測(cè)驗(yàn)時(shí)間限定20分鐘,確保學(xué)生在下次上課前完成對(duì)前一節(jié)知識(shí)的鞏固。章節(jié)測(cè)驗(yàn)共25次,覆蓋全部課程內(nèi)容。圖2是章節(jié)測(cè)驗(yàn)的部分信息及測(cè)驗(yàn)成績(jī)統(tǒng)計(jì)。
知識(shí)的長周期內(nèi)化利用超星平臺(tái)的作業(yè)功能,每一個(gè)章節(jié)結(jié)束后,都會(huì)布置一次課程內(nèi)容分析總結(jié)或飛行事故分析的作業(yè)。通過綜合化分析,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的長周期梳理鞏固。圖3為學(xué)生的課程學(xué)習(xí)總結(jié)。學(xué)生通過分析總結(jié),利用思維導(dǎo)圖,將所學(xué)知識(shí)從功能、工作原理、儀表構(gòu)成、誤差分析有機(jī)融合,形成一個(gè)完整的體系圖,體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體把握。
飛行事故分析的其中之一是選取災(zāi)難記錄片《空中浩劫》第一季中的“flying blind”,以秘魯603航班空難為例,通過視頻觀看引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí),分析在靜壓孔被膠帶密封之后,大氣壓力的變化,導(dǎo)致高度、空速的變化,高度表、空速表的告警表現(xiàn)以及對(duì)飛管系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)的影響。學(xué)生在觀看視頻和事故原因分析的過程中,需要對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整體梳理,同時(shí)還要結(jié)合內(nèi)外因分析,既鞏固應(yīng)用了課堂知識(shí),也增強(qiáng)了責(zé)任心與使命感。
4.知識(shí)內(nèi)化趣味化
麻省理工學(xué)院的Charles M. Vest強(qiáng)調(diào):“學(xué)生是由激情、好奇心、參與和夢(mèng)想而驅(qū)動(dòng)的。盡管我們不能準(zhǔn)確知道應(yīng)該教給他們什么,但我們能夠把注意力集中在他們學(xué)習(xí)的環(huán)境和背景,他們的動(dòng)力、想法和靈感,為他們提供充分展示自己的空間”。知識(shí)的獲取與內(nèi)化需要學(xué)生的意志力及學(xué)習(xí)興趣的保持[4]。學(xué)生興趣的引導(dǎo)在教學(xué)過程中可以由教師主導(dǎo),《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程采取抽象理論直觀化、知識(shí)交流趣味化的形式進(jìn)行,分別從教與學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行引導(dǎo)。
借助自行設(shè)計(jì)的視頻文件以及網(wǎng)絡(luò)資源,將系統(tǒng)原理、數(shù)理推導(dǎo)等部分學(xué)生理解較困難的知識(shí)點(diǎn),通過動(dòng)畫或形象化擬合展現(xiàn)給學(xué)生,使學(xué)生能充分理解實(shí)現(xiàn)原理和公式的物理含義,真正理解所學(xué)內(nèi)容的工程內(nèi)涵。系統(tǒng)原理動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)主要有陀螺儀原理、無線電導(dǎo)航原理、慣導(dǎo)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等。圖4為DME測(cè)距機(jī)的原理動(dòng)畫和伯努利方程的推導(dǎo)過程及物理含義的示例。70%以上的相對(duì)抽象的關(guān)鍵導(dǎo)航原理或公式都可以實(shí)現(xiàn)可視化演示。
動(dòng)畫演示給學(xué)生直觀感覺與理解,但深入學(xué)習(xí)興趣的引導(dǎo)更多在于學(xué)生自身的參與,為實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)研究的浸入式體驗(yàn),課程設(shè)計(jì)了擂臺(tái)賽,以打擂比武的形式引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深層內(nèi)化。擂臺(tái)賽以引導(dǎo)學(xué)生深入研究某一導(dǎo)航專題為目標(biāo),通過方案設(shè)計(jì),以挑戰(zhàn)別人的方案完善本組方案的方式,使學(xué)生學(xué)會(huì)多角度、多維度地分析解決問題。擂臺(tái)賽的基本原則如表2所示。
擂臺(tái)賽極大地促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與研究興趣,學(xué)生自行組隊(duì),各小組選擇自己擅長或感興趣的研究對(duì)象,擂臺(tái)賽的題目及守擂小組如表3所示。
整個(gè)擂臺(tái)賽持續(xù)一個(gè)多月,學(xué)生發(fā)起或回復(fù)討論76條,全部討論共計(jì)117條,涉及幾乎所有的導(dǎo)航參數(shù)或系統(tǒng)。部分問題的解決方案遠(yuǎn)超授課教師的預(yù)期,出現(xiàn)了可喜的效果。
5.知識(shí)考核靈活化
課程學(xué)習(xí)效果最直觀的表現(xiàn)形式為考試成績(jī)。課程考試采用網(wǎng)上考試,為確??荚嚨墓叫砸约翱荚噧?nèi)容的廣泛性,《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》建立了課程題庫,涵蓋所有課程章節(jié)。具體題型包括選擇題、簡(jiǎn)答題、名詞解釋以及論述題[5]。其中,簡(jiǎn)答和論述題需要學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)舉一反三,建立自己的分析思路。例如:根據(jù)你所學(xué)過的衛(wèi)星導(dǎo)航的知識(shí),分析中國北斗二代系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш叫枰鉀Q哪些關(guān)鍵問題,如果要將其應(yīng)用于民航飛機(jī)的導(dǎo)航,需要采取那些措施之類的開放性問題。題庫內(nèi)相關(guān)題型的數(shù)量及分布如圖5所示。
課程考試采用線上考試方式。為確保學(xué)生的學(xué)習(xí)效果與質(zhì)量,保證考試的公平性與合理性,期末考試?yán)闷脚_(tái)智能組卷功能,隨機(jī)組卷20套,選課學(xué)生65人,平均每3人一套題,杜絕了學(xué)生考試期間相互傳遞答案作弊的可能。
在考題難易程度基本與往年一致的情況下,從卷面考試成績(jī)來看,考試結(jié)果好于往年??荚嚦煽?jī)分布如圖6所示。
四、結(jié)論
整體來看,《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》課程線上教學(xué)通過ZOOM視頻會(huì)議直播形式進(jìn)行課堂教學(xué)過程的實(shí)施,配合班級(jí)微信群的課后答疑實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容的傳授,利用課后測(cè)驗(yàn)以及作業(yè)確保課程內(nèi)容的及時(shí)鞏固,配合綜合性作業(yè)和擂臺(tái)賽實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主知識(shí)內(nèi)化,超星平臺(tái)智能組卷的靈活考核方式確??荚嚨暮侠硇耘c內(nèi)容考查的廣泛性,整體效果良好。但仍有少量學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳,可在后期的線上教學(xué)中針對(duì)這部分學(xué)生進(jìn)一步改進(jìn),提高教學(xué)效果,滿足課程教學(xué)目標(biāo)。
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(編輯:李曉萍)