基于“雨課堂”的運籌學課程線上線下混合式教學模式探討

徐 晶 孔 珂 盧龍彬 劉玉玉 武 瑋 于欣艷

（濟南大學水利與環境學院 山東·濟南 250022）

運籌學是我校水文與水資源工程專業的一門重要的專業基礎課，其先修課程是高等數學、線性代數與空間解析幾何等基礎課，后續課程是水環境保護、水資源規劃與管理等專業課程。通過本課程的學習，希望學生能夠樹立系統觀念，提高數學建模能力，了解學科發展的前沿動態，能夠系統全面地看待水資源問題并且將模型化的思路和方法運用于水資源規劃、管理、開發利用等工程問題。本課程具有對數學基礎要求高、計算量大、數學模型的構建和求解困難等鮮明特征，僅靠傳統的“滿堂灌”授課模式，很難讓初學者快速并牢固掌握核心知識點，并形成相對完整的理論知識體系，這就導致“教”和“學”的效果都大打折扣，影響了水利專業人才的培養，同時也難以滿足工程教育專業認證對水利類課程的要求。因此，積極探索新的基于現代網絡教學平臺的混合式教學模式對于學生的培養、學科的發展以及教師自身能力的提高都具有重要的意義。

“雨課堂”是2016年由學堂在線與清華大學共同研發的新型線上教學軟件，將PowerPoint、慕課和微信融為一體。通過“雨課堂”，在課外和課堂教學兩者之間建立溝通橋梁，讓課堂互動永不下線。“雨課堂”具有兩大優勢，能夠解決傳統教學模式存在的一些問題，實現智慧教學：一是學生為主體，多維化互動，讓學生成為課堂的主角，由注重教學效果向注重教學過程轉變；二是數據化決策，個性化引導，讓教師可以通過平臺的數據分析，及時掌握每位學生的學習情況，因材施教。本文基于運籌學課程的教學現狀，探討基于“雨課堂”網絡教學平臺的運籌學課程線上線下混合式教學模式，對運籌學的課堂教學進行教學改革。

1 運籌學課程教學現狀分析

運籌學作為一門用來解決實際問題的課程，它的應用非常廣泛，不僅應用于工商企業、軍事部門、民政事業等研究組織內的統籌協調問題，在水資源系統管理及分析等方面也具有重要的作用，如水源的調度、水資源的優化配置等等。但就目前運籌學課程的教學來水，還是存在一些問題的：

1.1 教學手段比較單一

運籌學課程的教學普遍存在著教學手段比較單一的問題。在授課過程中，還是偏向使用以教師課堂教授為主的傳統教學模式，然后配以教材+PPT。并且教師在講課過程中為了完成教學大綱的教授任務，必須在課堂上滔滔不絕地進行講解，要在有限的時間內完成內容龐雜的艱巨教學任務，這樣幾乎沒有給學生留下足夠的練習和思考時間，因此教學效果是很理想。

1.2 師生缺乏溝通交流

由于運籌學對學生數學知識尤其是線性代數相關知識掌握要求比較高，計算量大，教學內容偏多，課時安排有限，導致課程進度比較快，學生聽課比較被動；對于課堂互動，即使老師在課堂上提問，由于時間限制，學生的發言也不是很積極，并且也顧及不到每位學生，這也使得學生的專注度、積極性不高。因此，僅利用傳統的教學模式，教師在課堂中講完課之后，對于每節課學生們的掌握程度以及課后學生們的復習情況掌握不及時，缺乏師生之間的交流互動。

1.3 實踐教學環節薄弱

實踐教學是檢驗理論知識掌握程度的有效途徑，也是提高學生解決問題和實際動手能力的重要教學環節。但就現實情況而言，運籌學課程主要還是采用課堂教學為主，對于實際問題的應用較少關注。因此，一些學生盡管通過了課程的考試，但是一旦遇到實際問題就無從下手，不知所措。而我們學習運籌學的最終目的就是希望學生可以利用學習的相關理論知識，來解決大家在實際生活中遇到的各種數學問題。因此，相對于理論教學來說，運籌學在實踐教學環節還是比較薄弱的。

1.4 課程考核方式較為單一

目前，運籌學課程采用的考核方式與其他課程基本一樣，課程最終成績多是以30%平時成績+70%期末成績組成，其中平時成績又以考勤和作業提交情況為主。這樣最終的課程成績不能很好地體現學生的課堂表現、自主學習情況等。

因此，為了提高運籌學的教學質量和效果，培養綜合性創新型人才，并滿足工程教育專業認證對水利類課程的要求，我們急需去探索新的教學模式，改進考核方式，構建新的考評體系。

2 運籌學教學改革措施

2.1 探索線上線下混合式教學模式

基于“雨課堂”將學生課下的學習活動與教師課上的教學銜接起來。通過“課前預習—課上講授答疑—課后反饋評價”的全周期教學的全景數據獲取，以期實現以學生為主體、師生高效互動的線上線下混合式教學模式。課前，教師將提前準備好的課件、講義以及相關音視頻通過“雨課堂”的手機端或電腦端發送給學生，并通過課前測試題等方式讓學生提前預習；課上，學生通過微信掃碼進入課堂，可以對課堂上的課件進行保存，教師將學生課前預習情況反饋給學生，這樣學生就可以在上課過程中更好地關注到教學內容的易錯點和自己預習時的問題所在，讓聽課更有針對性；在每節課講解新內容之前，還可以通過幾個簡單的題目，檢測學生對上節課內容的掌握程度；上課過程中也可以通過“彈幕”“隨機點名”“發紅包”等方式實現師生的實時交流，不僅能夠實現師生的高效互動，還能夠活躍課堂氣氛；并隨時利用課堂小測驗來更好地了解學生對知識點的掌握程度；課后學生可以根據線上提交的測驗等數據進行有針對性的復習和鞏固，教師則可以根據大數據分析和評價學生的出勤、回答問題、測驗等學習過程。

2.2 增設實踐教學環節

運籌學課程增設實踐教學環節的手段主要可以考慮開設實驗課，我們主要考慮開設課內實驗，也就是將實驗課穿插在理論教學過程中，不單獨開設實驗課，邊講授理論知識，邊讓學生進行實踐應用，這樣可以讓大家利用實驗課來進一步鞏固理論知識點的鞏固、學習。我們主要選用了較為簡單也較為常用的Lingo軟件（全稱是LinearInteractiveandGeneralOptimizer，是一款用來求解線性和非線性優化問題的工具）來進行模型的求解。首先讓大家初步了解并學習Lingo軟件的簡單操作，然后通過設計相關的水資源領域的題目，比如某地區水資源的優化配置問題等，讓大家嘗試利用Lingo軟件來求解線性規劃、整數規劃等問題。學生通過自己編寫程序、求解問題，能幫助學生更好地理解相應的算法，提高學生利用計算機解決實際問題的能力。

2.3 改進考核方式，構建新的考評體系

課程可以通過增加平時學習過程的考核比重，加入實踐教學環節的表現，同時增加期末考試試題中綜合類型的題目，構建更加全面、科學的考評體系。因此課程最終的成績可以主要由三部分組成：平時成績、實驗成績以及期末成績，各占最終成績的25%、15%和60%。其中平時成績不僅包括傳統的考勤以及作業提交情況，還包括“雨課堂”中預習測驗、隨堂測練成績、課堂及課后的表現等；實驗成績主要包括實驗課的出勤、課堂表現、課堂上程序的編寫以及最后實驗報告的提交。新的考評體系不僅可以增加學生整個學習過程的考核比重，并且有助于學生更加靈活地運用所學的理論知識的能力、獨立自主思考和學習的能力。

3 結論

“智慧教學”時代已經開啟，線上線下混合式教學模式較為先進，更加重視的是教師的引導作用和學生的自主學習能力，目前也是受到了廣泛的推廣。運籌學作為水文與水資源工程專業的一門重要專業基礎課，由于課程本身的理論性和對數學運算能力的要求較強，因此傳統的“滿堂灌”授課模式已不適用于運籌學的教學，必須進行新的教學模式的改革。本文基于“雨課堂”這一網絡教學平臺，探索了運籌學線上線下混合式教學模式，以期打破師生之間時間和空間上的限制，讓學生更加充分地參與到教學過程中，提高學生的學習主動性；并對原有考核方式進行了改進，構建了新的考評體系，希望可以有效激發學生的學習興趣和積極性，提高教學效果。當然，想要真正發揮新的教學模式的作用，還需要我們不斷地探索與實踐。