全英文研究生課程《Environmental Data Analysis》的在線教學思考

邱爽，葛士建，江芳，謝慧芳，陳守文

（江蘇省化工污染控制與資源化重點實驗室，南京理工大學 環境與生物工程學院，江蘇 南京）

一 引言

因新型冠狀病毒肺炎疫情爆發教育部等多部門明確提出了春季學期“延期開學不停學”的要求[1-4]，各級學校應充分發揮在線教育平臺和互聯網媒體作用，制定在線教學方案、探索在線教學方法。近年來，國家高度重視教育信息化，并已逐步摸索出一條具有中國特色的教育信息化建設之路；然而需要注意的是，網絡在線教育與日常課堂教學中的教育信息化有著本質不同[5]，前者并非只是把已有的信息化資源使用起來，而是將教學內容、教學方法、教學目標、師生互動等多個教學要素都通過網絡完成。因而如何高效且迅速地開展高質量的網絡在線教學、將“停課不停教”真正落在實處，尤為重要。

筆者采用騰訊會議、雨課堂和QQ群相結合的混合教學模式，完成了全英文研究生課程《Environmental Data Analysis》的在線教學工作，取得了良好的教學效果，也收獲了很多體會。因此，本文以高校一線教師的身份，圍繞在線教學過程中課堂的組合形式和師生關系的建立等，分享教學過程中取得的經驗，分析了教學過程中可能存在的問題并提出解決方法，以期為后期在線教學有效開展提供一些啟發。

二 常規在線教學方式存在的問題

以計算機及互聯網為基礎并且融合課堂教學的在線教學方式，包括慕課、空中課堂等，打破了空間約束，學習場景靈活，在線教學的電子作業可同步反饋及分享，是未來教學方法創新的重要方向，有助于教學資源的共享和教學水平的提高[6]。隨著互聯網及各類教學平臺的發展，在線教學已應用于日常學習生活中，但往往只作為一種輔助教學手段，運用于高校常規教學的程度有限。當線下教學受阻，作為一種替代方案，在線教學被重用；在線教學的開展，是教學方式轉變及教學方法創新的重要契機。然而筆者認為，部分在線教學方式主要存在以下兩方面問題。

（一） 部分在線教學方法復雜，教師難以適應

一門優秀的在線課程（如慕課）需要數月甚至數年的時間周期予以建設，包括課程策劃、大綱制定、編寫腳本、課程拍攝、后期制作、作業設置、平臺維護等多個步驟。因而在較短時間內，迅速完成線下課程向在線課程的轉變比較困難。很多高校教師此前未接受過專業的在線教學培訓，對線上教學工具不熟悉或線上教學流程不了解，導致教師無法將自身知識儲備與現代教育技術很好結合。同時，在線教學對教學軟件的熟練度提出了較高要求，需要教師在短時間內掌握不同媒體平臺間的反復切換操作，以保證教學進度和教學質量。由于部分專業課程內容復雜、教學任務重，因而這些課程往往在線教學內容安排過多、講解過快，并基于傳統線下教學方式，由教師長時間講述，忽略了學生思考的時間，導致部分學生跟不上教學進度，出現了教師對教學規律掌控缺乏規律的現象。另外，理工科類課程，教師需要結合板書進行公式推導，以加強學生對知識點的理解，然而部分在線課程的軟件缺乏手寫板功能，因而教學效果難以得到保證。

（二） 部分在線教學方法缺乏師生互動，學生積極性不高

師生互動是線下課程的關鍵環節之一。教師通過課堂提問，調動學生積極性，并及時掌握學生對知識點的掌握程度；教師也常會在課前或課后預留一段時間和學生答疑。然而，在線教學，尤其是錄播課程，多以教師直接講授、學生觀看為主，教學效果依賴于學生自覺性，教師缺乏對學生學習狀態的把握與掌控，并且缺少與線下課程相似的互動交流，對學生提出的問題也無法及時答復。錄播課程也導致部分學生過分依賴視頻，從而缺乏線下課程中做筆記、勤思考的活動，僅將觀看視頻作為完成任務、獲得平時成績的途徑，導致學習效率偏低。并且，由于缺少“班級”、“教室”的束縛，部分脫離了學校教學場景的學生，在家學習時缺乏學習氛圍，往往產生舒適感與松弛感（例如躺在床上聽錄播課程），并受到網絡、游戲等多種誘惑，學習時間不足，學習興趣及學習意愿降低。

三 全 英 文 課 程《Environmental Data Analysis》的在線教學經驗與體會

《Environmental Data Analysis》是統計學的一門分支學科，是南京理工大學環境科學及環境工程碩士專業的核心專業課之一。該課程內容包括數據的收集、統計指標的類型、實驗設計、數據的描述、檢驗及分析方法等，涵蓋了顯著性檢驗、兩個總體的比較、概率抽樣等，并結合環境案例，借助統計軟件介紹方差分析、t檢驗、F檢驗、χ2檢驗等常用統計方法，提高學生對環境數據的分析和統計能力，為學生從事科研工作奠定基礎。同時，該課程由全英文授課，因此也是一門面向碩士留學生的專業課。隨著全球經濟一體化和教育國際化，全英文教學是教育教學改革的重要方向，也是培養具有國際競爭力及國際視野的復合型人才的重要環節。在該專業運用全英文授課方式，對提高學生專業詞匯量及論文閱讀能力等方面至關重要，學生更易了解國際最新科研動態，培養專業意識，更快融入國際社會。筆者結合本次《Environmental Data Analysis》全英文教學過程中取得的經驗，提出全英文在線教學思路及做法，以期拋磚引玉，促進全英文在線教學的深入開展。

（一） 匹配學生英語水平，組織課堂教學

全英文授課模式，必須和學生本身的英語基礎相匹配。本課程的此次在線聽課學生中23.1%為留學生，其中母語為英語的僅為7.7%；剩余76.9%為中國學生，雖然其中90%的學生已通過大學英語六級，但本課程是他們第一次接觸全英文課程，難度較大。所有學生均希望通過此門課程，在提高數據分析能力的同時，提升自我英語水平（不包括母語為英語的學生）。基于此，在進行全英文授課時，筆者多以簡單通俗的短句進行知識點講授，并借助詞根詞綴對重點單詞進行講解（如binary data和ordinal data中的“bi”“ord”前綴），同時通過對難點進行重點強調、不斷重復，加深學生的理解，讓學生對所學內容有更深刻的認識，并增加對相關專業詞匯的熟悉度、提升詞匯量。

（二） 結合專業特色，調整教學內容

統計學是理科專業中一門重要的基礎課，涉及到統計學的發展史及常用術語、統計指標及體系、統計資料的搜集整理、統計圖標繪制、集中趨勢描述、參數估計、假設檢驗、方差分析、相關與回歸分析、綜合評價指數等，授課對象通常是統計學、數學、經濟或管理等專業的學生，他們在此之前往往學習過微積分、概率論、數理統計、計算機基礎等先修課程，并同時學習抽樣技術、應用統計軟件、統計決策等相關課程，因而具備一定的數學及統計學理論基礎。《Environmental Data analysis》不同于統計學，是環境工程與統計學的新興交叉學科，是將統計學的理論、方法應用于環境治理及環境保護中。授課對象非統計學相關專業，而是環境科學及環境工程專業的學生，這些學生此前接觸的數學及統計學相關課程少。因此，在教學中不能生搬硬套“統計學”現有的教學內容，而應根據本專業特點及學生背景對教學內容和方法調整。

目前國內中文版教材較多，然而作為一門全英文授課課程，選擇合適的全英文教材是該課程有序開展的必然條件。截止目前，高等教育出版社等國內權威機構尚未出版相關全英文教材，因而本門課參考由美國普渡大學David S. Moore、 George P. Mc Cabe和Bruce A. Craig教授主編W. H. Freeman公司出版的Introduction to the Practice of Statistics（8th edition）。筆者緊密結合專業特點和學生情況，并考慮到全英文原版書價格較高、若學生人手一冊負擔較重，于是在該書基礎上對教學內容進行優化，并制成幻燈片用于授課，減輕了學生教材購買的負擔。教學內容總體分兩部分，分別為“數據分析基礎理論”和“數據分析在環境工程領域的應用”，分別占60%與40%。在第一部分中，由于學生缺乏對統計學相關課程的學習，并考慮到部分學生對科研實驗中相關統計方法（如t檢驗、方差檢驗）存在較大誤區，因此著重補充了相關知識點，并對通過交流了解學生存在的部分錯誤觀點及時糾正。在第二部分中，結合環境領域相關文獻，探討部分熱門數據分析處理方法（如主成分分析、響應面分析、薈萃分析、聚類分析等）在環境工程領域中的應用，強化了與環境專業相結合的內容，體現了“環境數據分析”的特點。

（三） 以學生為中心，優化在線教學方法

（1） 雨課堂、騰訊會議及QQ群相結合，提升課堂“歸屬感”

由于時間限制，筆者針對《Environmental Data Analysis》課程特點和學生背景，選擇了靈活且操作簡單的雨課堂、騰訊會議與QQ群相結合的方式。筆者利用QQ群發布課堂信息，如上課通知、騰訊會議號等，并利用QQ群對學習任務定時提醒，讓QQ群作為學生密切交流的紐帶，讓學生有與課堂教學相似的“歸屬感”。課堂上通過騰訊會議共享幻燈片，同時啟動雨課堂。學生通過雨課堂二維碼用手機微信掃碼進入課堂并完成簽到，簽到信息自動上傳至筆者手機，節省了點名所耽誤的課堂時間。筆者充分利用雨課堂板書功能，在幻燈片上直接進行重難點標注或公式推導；針對簡單知識點，采用雨課堂隨機點名回答問題的方式，檢測學生是否一直在聽課；針對難點，邀請學生打開麥克風發言，提出自己的見解，并對學生進行深入啟發；針對易錯或易混淆的知識點，利用雨課堂的隨堂測驗功能，事先設置選擇題和填空題，讓學生快速完成，通過實時查看答題情況，檢驗學習效果，基本保證每節課（45分鐘/課）完成1-2道題的檢測，幫助學生集中注意力，并用于計算平時成績；利用雨課堂彈幕、騰訊會議的討論區及QQ群，及時收集學生的反饋和問題，將學生在線學習體驗作為改進教學方式的驅動力。教學課件也一直保存于雨課堂中，學生可以隨時進行瀏覽；因而課后，筆者鼓勵學生利用雨課堂的復習模式，對所學過的知識點進行鞏固，并對有疑問的幻燈片點擊“不懂”做上標記，以便筆者在教師客戶端了解每頁幻燈片標記“不懂”的情況，實時掌握學生學習狀況。

（2）開展自學自講、互相點評的研究性教學

本課程改變了傳統在線課程中教師一言堂的教學方式，考慮到授課對象均為研究生，具有一定的自學能力，采用啟發引導的方式，在課程開始初期就對學生研究性學習提出了要求，讓每位學生在本課程的授課期內，利用課余時間選擇一種感興趣的且與自身課題相關的熱門數據分析方法進行自學，并收集該方法在環境工程領域中的應用案例，培養學生獨立思考、獲取信息的能力。在課程后期安排學生以專題匯報形式參與教學環節，將自學的數據分析方法及相關應用案例用全英文與其他學生分享，爭取做到術業有專攻，讓所有學生用最少的時間獲取最大的收獲。同時利用QQ群在線文檔編輯功能，由學生選擇自己的演講順序，充分給予學生自主選擇權。并且鑒于大部分學生從未進行過全英文匯報，筆者將文獻檢索、幻燈片制作、英文演講技巧等方面的指導穿插于在線教學中，使學生在整個過程中專業知識水平、語言組織能力及英語口語水平均得到了提高。本課程還創新地對匯報內容采用了學生互評模式，在每名學生分享結束后、筆者點評總結前，筆者通過生成隨機函數，隨機邀請兩名學生進行提問和點評，既展示了將數據分析方法應用于實踐的實例，又達到學生間互相學習、取長補短的目的，促進了生生互動，提高了學生參與性與積極性，同時有效避免了學生不專心聽取匯報或單純被動接受、缺乏思考的情況。

（3）加強師生互動，根據學生反饋及時調整

每次在線教學結束后，筆者主動與學生交流，包括授課內容難度及教學進度是否合適、全英文授課方式能否接受、學習過程是否遇到困難等；尤其是對課堂互動少、課上測試題正確率不高的學生，單獨溝通聯系，避免在課堂或QQ群里公開學生信息從而給學生帶來精神壓力；同時，對學生反映的較難理解的知識點，在下節課中進行再一次講授。對于學生提出的要求，也積極給予反饋，例如有學生私下聯系筆者，希望能將預先設定的專題匯報起始時間推遲一次課，以便有充足時間準備。筆者利用“雨課堂”發起了投票，由學生自主選擇匯報時間是否推遲，最終所有學生均同意該生的建議。結果表明，教師只有主動傾聽學生心聲，重視反饋意見，優化教學方式，才能采取更貼近課程情況及學生背景的在線教學方法，增加師生互動，避免教師單向授課，拉近師生間的距離。

通過學生的反饋，全體學生均認可本次全英文在線教學，認為激發了學習積極性、提高了參與度、擴充了詞匯量，希望多開展全英文教學。同時，在線教學中重點強調的單詞及反復闡述的知識點，學生均已較好地掌握。部分學生已將所學的統計方法應用于科研實驗中，例如在結束對線性回歸的講授后，有學生將標準曲線的繪制方法與筆者交流，包括應變量與自變量的選取、散點圖的繪制、數據擬合等；也有學生在學習了薈萃分析后，與筆者討論將該方法引入課題相關綜述論文撰寫的可行性及注意事項。環境工程專業是一個應用性較強的專業，學生自主將所學知識應用到課題中，便于他們親身體會所學方法的實用性，有利于激發學習興趣，提高解決問題的能力，達到了課程的學習目標。

（四） 目前仍存在的問題及對策

（1）部分地區網絡覆蓋率低

幸運的是，本次參與本課程學習的學生，未出現明顯的網絡卡頓、掉線等情況。該學期中，筆者所在的南京理工大學環境與生物工程學院為保證在線教學的順利開展，向家庭困難學生發放100元/人的專項網絡流量補助，以減輕學生的經濟壓力，有效保證了線上教學的順利進行。但縱觀整個學期的線上教學，確實存在部分學生由于部分地區網絡建設或家庭狀況等原因，在進行線上學習過程中存在一些困難[7]。因而，教師在組織線上教學中，還應注意信息化建設存在的實際問題。為了確保所有學生獲得平等的高質量的學習機會，這就要求教師結合實際情況，在積極準備在線課程的同時，也要準備備選方案，通過其他方式為部分學生提供線下學習資料（如郵寄教材、講義）并給予一定的指導（如電話、郵件交流等），從而實現線上線下教學的有機結合。

（2）長時間使用騰訊會議帶來的網絡卡頓

筆者授課初期，發現在線課程中若長時間使用騰訊會議（如超過2小時），有時會出現網絡卡頓的現象，這可能是由于筆者及學生均開啟攝像頭，導致流量壓力增加，因而出現網絡卡頓延遲的情況在所難免。筆者經過測試，在2節課結束后，所有成員重新登錄騰訊會議，可確保第3節課不出現網絡卡頓現象。并且，非必要情況下可減少對攝像頭開啟的需求，以免占用過多的網絡流量。

四 結語

2020年春季學期，在線教學成為最重要的學習途徑，實現了“停課不停學”的目標，此次變革也勢必對今后的教學工作產生深遠影響，相信今后在線教學仍然會作為有效的教學方式存在，因此需要教師總結經驗教訓，不斷進行深入思考及總結完善，直面困難，以一流的專業水平及教師素養，真正以學生為本，深化教學改革，保證在線教學效果，不斷提升線上教學水平和質量。