數(shù)字學習空間在高校工科教學中的應用淺析

王昕 陳劍波 姜昕 呂靜 曲明璐

摘 要 “互聯(lián)網(wǎng)+”對高等教育教學管理體制和教育教學理念帶來了革命性的變化，探索在線課程建設路徑與模式，是傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)適應新經(jīng)濟發(fā)展的必須反饋。文章以《空調(diào)工程》在線課程設計為例，對數(shù)字學習空間環(huán)境下的高校在線課程模式的構(gòu)建展開研究，包括課程構(gòu)架設計、線上線下耦合設計、教學內(nèi)容網(wǎng)絡體現(xiàn)設計、以及學習過程反饋大數(shù)據(jù)分析設計。文章以7級程度量表調(diào)查278名學生對課程設計和教學效果的評價。結(jié)果表明，學生對課程設計給予較高或高的評價，新的課程設計、教學內(nèi)容和方法提高了學生的學習興趣，促進了學生個性化學習。

關鍵詞 工科專業(yè) 在線課程 自主式學習 學習過程評價

1問題的提出

隨著新一輪產(chǎn)業(yè)革命的快速發(fā)展，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等應用迅速擴展，對當前工程領域全鏈條化發(fā)展提出了前所未有的需求，從而推動未來工程領域?qū)崿F(xiàn)重要變革。“改革發(fā)展教育先行”，社會的高速發(fā)展對傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型“新工科”人才，他們不僅在某一學科專業(yè)上學業(yè)精深，而且還應具有“學科交叉融合”的特征;他們不僅能運用所掌握的知識去解決現(xiàn)有的問題，也有能力學習新知識、新技術(shù)去解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題，對未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領作用。可以說，新經(jīng)濟對人才培養(yǎng)提出的新的目標定位與需求為“新工科”提供了契機。

在線課程是通過互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)課程教學內(nèi)容與教學活動的總和。其中，教學內(nèi)容是在教學目標的指導下對教材內(nèi)容的選擇、組織與加工，呈現(xiàn)與傳遞教學思想;教學活動是為了實現(xiàn)教學目標，運用正確的教學方法將教學內(nèi)容與教學流程進行科學的組織與實施，通過教學活動可以動態(tài)地控制整個學習過程。在線課程設計中需要注重課程教育與行業(yè)企業(yè)現(xiàn)狀掛鉤，補充學生在專業(yè)素養(yǎng)、綜合素質(zhì)與知識結(jié)構(gòu)方面的短板，充分利用在線課程的技術(shù)優(yōu)勢。

2在線課程設計的理論基礎分析

協(xié)作式在線課程是當前在線教育的主要形式，注重學習者在協(xié)同交互中構(gòu)建知識體系，主要依靠混合學習理論、交互影響距離理論及在線協(xié)作學習理論。

2.1混合學習理論

混合學習（Blended Learning）是充分利用在線學習和面對面教學的優(yōu)勢，將在線學習和面對面教學混合在一起的新的學習方式。混合學習理論主要包括以下幾個方面：（1）在學習過程中，強調(diào)教師的主導作用，兼顧學生的主體地位;（2）教學混合，如線上和線下學習、自定頻率和實時協(xié)作學習等;（3）注重在線平臺的選擇，以達到低投入、高效率的目標。

依據(jù)混合學習理論，在進行在線課程設計時，首先建立混合學習環(huán)境，合理設計線上線下學習時間，充分發(fā)揮網(wǎng)絡資源多樣性，利用課堂教學中的真實互動，彌補在線學習的孤獨感;其次，利用在線學習平臺，支持學生自定學習步調(diào)方式，鼓勵個性化學習;最后，為學習者提供實踐指導。與完全在線課程相比，同樣的學習課程，混合學習理論指導下的在線課程設計，更加鼓勵教師對學生學習需求的關注，對于提高學習效果的助力作用很明顯。

2.2交互影響距離理論

交互影響距離理論，是遠程教育領域具有代表性的理論之一，并提出遠程教育的結(jié)構(gòu)有兩個維度、三個變量。兩個維度是交互距離和自主學習，指學習者與教師之間的心理與交往的距離及學習者積極主動控制調(diào)節(jié)自己的學習。三個變量是對話、結(jié)構(gòu)和自主性。“對話”是指教師與學生之間通過互動與交流，解決疑惑;“結(jié)構(gòu)”是指教學設計在允許的范圍內(nèi)可改變可調(diào)整的程度，包括教學目標、教學方法、教學評價等;“自主性”是學生對學習進程的自我控制程度，即學生在確定學習目標、學習方法之后，對學習進展的自我調(diào)整和把控。提倡師生間的交流互動，特別是針對學生學習需求的對話，同時也鼓勵學生自主學習的獨立性。

2.3在線協(xié)作學習理論

在線協(xié)作學習理論是以社會建構(gòu)主義、協(xié)作和知識建構(gòu)為理論基礎的在線課程設計理論。在線協(xié)作學習理論主張立足于社會交互和協(xié)作的教學法，是優(yōu)質(zhì)教育、知識的建構(gòu)、知識分享和社會進步的關鍵，強調(diào)教師或支持人員幫助學習者開展討論和協(xié)作的重要性，其核心是同伴討論。在線協(xié)作學習理論的關注點是學生的學習觀點，以及在觀點交互基礎上產(chǎn)生的新觀點。在線課程平臺應該是一個觀點交流互動的平臺，一個新觀點產(chǎn)生的沃土，但顯著很多在線課程只是簡單地把課堂教學知識點放到在線平臺上，學生協(xié)同合作交流的學習環(huán)境還需要更多教學設計的研究與探討。

3構(gòu)建數(shù)字學習空間環(huán)境下在線課程模式

為了在網(wǎng)絡平臺上體現(xiàn)教學內(nèi)容與教學活動，借課程教學過程，實現(xiàn)“新工科”人才培養(yǎng)目標，文章以《空調(diào)工程》為例，闡述《空調(diào)工程》作為建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)主干專業(yè)課程，其在線課程設計與實施的具體過程，探討工科人才培養(yǎng)過程中在線課程設計與創(chuàng)建的模式與路徑。

3.1以學生為中心

堅持以學生為中心，是“新工科”教學設計、實施和評價必須遵循的一個核心理念，體現(xiàn)了“新工科”人才培養(yǎng)理念的核心價值，即教學內(nèi)容主要取決于學什么，教學方法主要取決于怎么學，教學評價主要取決于學得怎么樣。需要在《空調(diào)工程》課程建設中實現(xiàn)以教師為中心的教學向以學生為中心的教學轉(zhuǎn)變。

3.2反向設計

反向設計是“新工科”教學設計必須遵循的一個核心理念。以《空調(diào)工程》為例而言，反向設計是從需求開始，由需求決定培養(yǎng)目標。這時“需求”既是起點又是終點，從而最大程度上保證教育目標與結(jié)果的一致性。從職場人的視角切入，尋找課程知識點與行業(yè)關注熱點焦點的關聯(lián)，注重課程教育與行業(yè)企業(yè)現(xiàn)狀掛鉤，補充高校學生在專業(yè)素養(yǎng)、綜合素質(zhì)與知識結(jié)構(gòu)方面的短板。好的課程需要兼顧知識傳承、學生素質(zhì)和能力培養(yǎng)兩方面，適當?shù)貜耐ㄗR課程的視角設置課程內(nèi)容，吸引更多土木類、機械類學生選學課程。

3.3基于在線課程的學習反饋評價過程

持續(xù)改進是“新工科”教學評價必須遵循的另一個核心理念。《空調(diào)工程》的教學評價是形成性的，是一個動態(tài)的評價過程，是在課程、教學和學習過程中使用的系統(tǒng)評價活動，要求評價者把教學過程看作是一個整體系統(tǒng)，而這個整體系統(tǒng)包括許多子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系和影響，彼此之間通過形成性測驗為對方提供信息。課程借助在線平臺強大的記錄數(shù)據(jù)的功能，用數(shù)據(jù)描述學生平時的學習軌跡，解決了傳統(tǒng)課堂期末考核中平時成績難以準確評估的難題。

目前，中國已成為名副其實的工程教育大國，但工程教育人才培養(yǎng)模式較為傳統(tǒng)。工程教育改革必須要跟得上未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，及時推進新工科的發(fā)展，對接新興產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)新工科人才，以滿足新經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求。

構(gòu)建新工科人才培養(yǎng)新模式，是中國工程教育緊密對接國家、產(chǎn)業(yè)和科技領域重大需求，面向未來因勢而動的必然趨勢。只有大力推進當前工程人才培養(yǎng)模式改革，才能支撐未來工程新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)的需求。借助新工科建設契機，構(gòu)筑工程人才培養(yǎng)新模式的先發(fā)優(yōu)勢，培養(yǎng)大批高素質(zhì)新興工科人才，才能實現(xiàn)中國從工程教育大國向工程教育強國的歷史性轉(zhuǎn)變。

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