高校“互聯網+工科專業課”的教學改革

成曉倩，王雙亭，劉 培

(河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南 焦作 454003)

2015年3月5日，李克強總理在第十二屆全國人民代表大會的政府工作報告中首次提出制定“互聯網+”行動計劃，自此在全國掀起了“互聯網+”的行動熱潮，各行各業紛紛打破行業常規，引入“互聯網+”思想實現創新。“互聯網+”不是簡單的相加，而是跨界，將互聯網與各行各業產生理念火花的碰撞。教育行業也不例外，在時代發展中，將互聯網引入到傳統教育行業中也是必然趨勢，如何讓互聯網思想與傳統教育理念在碰撞中實現契合，是廣大教育工作者值得深思和研究的重點。

傳統的教育模式就是一所學校、一間教室、一位老師、一群學生，學生的所有知識均來源于所處學校的老師。互聯網的普及打破了這種模式，一張網、一個移動終端，幾百萬學生，學生可以任意挑選學校和老師進行網上學習，這就是“互聯網+教育”的模式[1]。這種新穎的模式將來是否會取代傳統模式呢？互聯網與教育如何有機結合在一起？互聯網如何進入傳統課堂？教師在“互聯網+教育”中扮演何種角色？廣大教育工作者圍繞上述問題進行了探索，如中山大學王竹立指出“互聯網+教育”不是簡單的相加，其本質是知識的碎片化與重構化，應采用包容性思維利用互聯網對知識進行碎片化學習，然后對知識重構復原，實現“零存整取”，其教學團隊還在如何開展“互聯網+課堂”方面進行了探索[2-4]。王勇民從課堂教學方式、課程設置、教學手段和教學管理4個方面分析了“互聯網+”對高校教學的影響[5]。李鸝對“互聯網+”背景下高校課堂教學模式的變與不變進行了論證[6]，黃鍇借助“微平臺”對高校思政課程教學模式進行了改革探索[7]。鄭娟等從“互聯網+教育”的核心理念出發提出了“智慧教育”理念，并分析了智慧教育模式的特點及所面臨的挑戰[8]。但大多研究并未結合高校工科專業課程特點進行分析，大多是從教育模式、教育理念等角度進行分析。本文首先分析高校工科專業課課程特點，然后闡述當下“互聯網+教育”的弊端，最后以“攝影測量學”課程教學為例，舉例說明如何將互聯網引入工科專業課程教學中，為高校工科專業課教育工作者提供參考。

1 工科專業課課程特點

高校專業課與基礎課相比有很大的不同，而工科專業課又具有鮮明的特色，充分認識高校工科專業課課程特點,有利于教學方法的正確運用。歸納總結,當下工科專業課具有以下顯著特點：

1.1 內容與學時不匹配

新時期的本科人才培養模式是以“加強基礎，淡化專業”為指導思想的“寬口徑、厚基礎、復合型”模式[9]。這種培養模式在促進學生全面發展的同時也給專業課的教授帶來不小的沖擊。在“寬基礎、淡專業”的教學改革思想指導下，高校在加強通識教育的同時大大縮短了專業課的課時數和學分數，專業課課程比重明顯降低。如何在有限的課時內講授較多的內容，且融入不斷更新的專業前沿信息是困擾當下每位專業課老師的一個問題。

此外，大多數專業課不僅包含理論知識授課，同時還有一定比例的課堂實驗。但由于實驗設備數量與學生人數不匹配或學生基礎知識的限制，課堂實驗學時數往往不夠用，如何有效地解決上述問題值得專業教師思考。

1.2 課程實踐性強

工科專業課是專業基礎理論在實踐中的綜合應用，其課程目標就是培養學生解決實際工程問題的能力，因此要求專業課教師在知識教授中理論聯系實際，盡量圍繞實際工程案例進行展開，培養學生的基本工程素質。

1.3 專業知識更新快

現代工業技術的飛速發展使得專業內容變化很快，遠遠超出教材內容。作為一名工科專業教師，必須隨時關注本專業的發展動態，掌握最新的技術發展資料，及時在課程教學中給予補充，讓學生實時掌握專業最新動向，拓寬學生專業視野。

1.4 學科交叉性強

專業課是基礎知識的綜合應用，學科交叉性強，涉及眾多基礎課程，如筆者教授的攝影測量學涉及高等數學、測量平差、攝影與空中攝影、數字圖像處理、數字測圖與原理、程序設計等眾多課程的部分內容，知識面廣且銜接緊密[10]。尤其是大多工科專業課與數學聯系緊密，邏輯性強，學生往往一見公式心先怯，如何增強學科趣味性，提高學生學習主動性值得教師研究。

2 “互聯網+工科專業課”下的課程教學改革

2.1 “互聯網+教育”對教學帶來的影響

“互聯網+教育”是把雙刃劍，它給高校教育改革帶來機遇的同時也帶來了沖擊與挑戰。王竹立曾指出，“互聯網+教育”的本質就是碎片化學習，這種學習方式使得教育不再局限于課堂，學生可以隨時隨地通過網絡獲得知識，打破了以往教學模式時空的限制。且這種學習方式往往是針對某個知識點展開的，內容短小、簡單，學生易吸收。但隨著網絡碎片化信息的泛濫，碎片化學習的弊端日益突顯：①它破壞了學科知識體系的完整性，弱化了知識之間的聯系性。學生雖然學了很多，但知識鏈不連貫，知識深入不夠。②網絡上碎片化信息五花八門，甚至有大量的虛假、不正確的信息存在，海量信息降低了學生學習的專注度和學習深度，同時對學習者辨別信息真偽的能力提出了巨大的考驗。③碎片化學習使得許多學生越來越依賴網絡、依賴手機，同學之間流行著“有困難，找度娘”的俗語，遇到問題不是積極思考，而是第一時間在網絡上尋找答案，顛覆了學習的本質。大多同學知識的學習不是理解性掌握，而是被動接收，流于表面。④碎片化學習給課堂教學帶來極大的困擾，課堂上低頭看手機的現象屢禁不止。微課、網絡公開課、線上課堂的出現使得學生厭煩教室，課堂教學的重要性和吸引力大大被減弱。⑤碎片化學習減少了師生間的互動、交流，教師不能通過學生的微表情掌握實際教學情況，不宜實現“因人而異，因材施教”。

2.2 教學改革實例

“慕課”“翻轉課堂”是教育界在“互聯網+”時代下的產物，但對于工科專業課而言，完全采用線上課程方式代替傳統課堂并不現實。如何將互聯網跨界引入工科專業課課堂是筆者極力在思考的一個問題。筆者和筆者所在團隊嘗試將互聯網引入到遙感專業課“攝影測量學”課程教學中，在課堂教學、過程考核、實踐教學等方面進行改革探索，并取得了較好的效果，具體措施如圖1所示。

圖1 “互聯網+工科專業課”課程教學

2.2.1 “互聯網+”下的課堂教學

將基于網絡的學習平臺Sakai引入攝影測量學課堂教學中，將傳統課堂教學發展為“課前+課中+課后”形式。課前教師準備的資源(PPT、小知識點視頻)和問題通過平臺提前發布，學生在課前通過Sakai平臺查閱資源完成預習，帶著疑問參與課堂；課中教師采用討論式和設問式教學方式與學生積極互動，提高學生課堂參與度；課后針對課堂表現以作業或測驗形式鞏固課堂效果。PPT制作應簡潔，多圖片、動畫、公式，少文字，無公式推導。每節的準備知識以視頻形式出現，視頻長度不超過30 min，視頻末部通過設問引出新知識，讓學生掌握知識的用處，做到前后相連，增強知識體系完整性。如在教授共線條件方程章節時，課前將該章PPT、準備知識視頻(坐標系)發布，設置問題“坐標系間如何轉換？如何將像點坐標與物點坐標相連？”。課中教學首先讓學生討論公式推導思路，然后教師補充說明，引導學生自我總結，明白共線條件方程推導思想即為“兩點兩系”問題，其中以“點的旋轉變換”為橋梁，從而完成最后的推導。學生的高度參與，教師的層層設問引導，極大地提高了學習的效率，此方法得到了學生的認可和好評。

除此之外，為了增強課堂趣味性，有些知識點可在課中通過游戲環節進行完成。如在立體觀察和立體成像章節中，課前設問：單眼觀察和雙眼觀察的區別是什么？單眼能判斷物體遠近嗎？生活中有無實例？課中通過“畫地為牢”的小游戲完成解答。“畫地為牢”即請每位同學準備好筆、紙，在紙張上畫一個直徑為1 cm的圓，在明視距離下判斷，讓筆垂直落入圓內，請學生在單眼和雙眼不同條件下進行判斷，最后通過統計落入圈內的點數讓學生自己感受兩者的區別，真正做到邊學邊玩。

2.2.2 “互聯網+”下的實踐教學

為了在有限的學時條件下將實踐教學最大化，可將任務逐步分解，通過網絡提前發放，在有限的學時里進行任務的整合。如攝影測量學中的“單像空間后方交會”涉及文件的讀與存、矩陣的運算及最小二乘解算等，而多數同學對程序語言的掌握并不熟練，每次實習在語言回顧方面耗時較長，導致實習時間不夠用。針對上述情況，團隊將任務分解為3步：文件的讀與存、矩陣乘與逆矩陣函數編寫、迭代求解。其中前兩步通過Sakai平臺作為作業進行發布，讓學生在實習前完成。而迭代運算是“單像空間后方交會”的核心思想，在實習時將此步與前兩步整合，既能節省時間，還能讓學生對知識點系統化理解。

2.2.3 “互聯網+”下的過程考核

任何課程的學習離不開考核，將互聯網引入考核機制中是種趨勢。為了全面地考查學生對知識的掌握程度，團隊將課程考核分為兩部分：過程考核(40%)和期末考核(60%)。如圖2所示，其中過程考核分為三部分：日常考勤(30%)、課程表現(60%)、素質拓展(10%)。日常考勤不再使用點名方式，而是通過二維碼掃碼形式進行統計，既節省了時間又提高了效率。課程表現包括線下活躍度和線上活躍度。線下活躍度是指課中討論的參與程度、實習表現及作業；線上活躍度是指課前資源查閱度、話題準備程度和課前測驗。素質拓展為自由環節，學生通過網絡“慧平臺”或其他平臺信息，自由選擇主題，個人或小組以PPT或實驗形式完成一個主題的探索，期間通過QQ或微信形式與相關教師交流，并通過線上形式提交成果。這種考核機制大大提高了學生的參與度，考核更人性化、更合理。

圖2 課程考核形式

3 結 語

本文分析了工科專業課的課程特點和“互聯網+教育”的不足，同時以攝影測量學課程為例，闡述了在課堂教學、實踐教學和過程考核3個環節中引入互聯網的具體操作，完成互聯網到工科課程的跨界。綜合教學評價表明，本文的改革取得了較好的效果，為廣大教育工作者提供了實例參考。但每門專業課的課程特點是不一樣的，互聯網與課程的契合是一個十分復雜的過程，如何根據課程特點將互聯網最大化引入到課程教學中仍值得廣大高校教育工作者深入探討。