后疫情時期工科專業理論與實踐教學面臨的挑戰和對策

李靜和 王洪華 張智

摘? 要 新冠肺炎疫情后時期常態化防控正在持續，地方院校復學進行封閉式管理也將是常態化，由此對理論與實踐教學需要緊密結合的工科專業產生極大的影響。以桂林理工大學勘查技術與工程專業為例，通過后疫情時期本專業核心課程教學面臨的挑戰進行實例分析，指出由于封閉式管理引起的理論與實踐教學脫節、學生上課積極性降低的現實問題。通過設計與實際生產實踐緊密相關的訓練項目環節，結合過程反饋、結題報告等措施，給出后疫情時期工科專業的理論與實踐教學對策，并通過問卷調查、成績對比說明教學改革對策的可行性及有效性，希望研究成果可以為后疫情時期工科專業的理論與實踐教學提供參考與建議。

關鍵詞 工科專業;勘查技術與工程專業;課程體系;實踐教學;教學改革;物探數據處理與解釋

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）24-0110-03

0? 前言

自2020年初新冠肺炎疫情暴發以來，疫情已持續一年有余，進入疫情常態化防控階段。當前，我國疫情在萬眾一心抗疫努力下得到有效控制，但世界新冠疫情擴散極其嚴重，正處于大爆發的邊緣，散發、偶發和境外輸入的風險仍然較高[1]。例如，自2020年4月，我國各地逐漸下調疫情防控等級以來，隨著工業復工、服務行業恢復營業及教育領域復學等，高密集人群群體新冠肺炎突發、擴散時有發生，北京、上海、廣州、成都、新疆、大連等地境外輸入病例持續發生，因此，后疫情時代常態化防控仍會持續相當長一段時期。疫情常態化防控持續進行，對各行各業產生極大的影響，其中對教育行業的影響較為明顯。對于高等院校工科專業疫情期間的教學而言，疫情常態化防控對教學過程、教學方法、教學模式及教學效果的影響更為明顯。

1? 工科專業概述：以桂林理工大學勘查技術與工程專業為例

工科專業泛指如工程建設、水利電力、機械、汽車等研究應用技術的學科和專業。通過結合所需應用基礎理論知識（如物理、數學、化學等），工科專業注重培養學生在生產實踐中學習并積累應用技術領域所需的經驗和技能。以桂林理工大學勘查技術與工程工科專業為例，作為學校的優勢特色專業，勘查技術與工程專業是云南、廣西、廣東、貴州、福建五省唯一一個培養地球物理勘探本科生的專業，是以有色金屬礦產勘探和工程物探為獨特優勢的綜合物探勘查專業，強調以培養具有創新精神和工程實踐能力的高級工程技術人才作為專業培養目標[2]。本專業培養適應我國社會主義現代化建設需要，德、智、體、美、勞全面發展，掌握地球物理學科的基本原理和基礎知識，得到工程師基本訓練，擁有寬廣的專業知識和較強的實踐能力、就業創業能力、創新能力，具備良好的專業素質、社會責任感、一定的國際視野和可持續發展潛力的勘查技術與工程應用型工程技術人才，希望學生畢業后能勝任資源勘查、工程地質勘查、環境地質調查、工程質量檢測等方面工作，成為服務于廣西乃至全國資源、環境、災害、國土規劃、海洋開發以及國民經濟其他相關領域的技術與管理骨干。

勘查技術與工程專業課程體系是依據本專業的人才培養目標，在廣泛研究國內外高校同類專業課程體系，調研當前社會、企事業單位對專業人才知識、能力結構需求的基礎上制定的。課程體系由公共必修課、公共選修課、學科（專業）基礎課、專業必修課、專業選修課與集中性實踐教學環節六大部分構成。課程按修讀性質分為必修課和選修課兩類。其中，必修課為學生必須學習和掌握的課程，包括公共必修課與專業必修課兩部分;選修課為學生根據自己的特長和興趣任意選修的課程，包括公共選修課、專業選修課。課程分為理論課、實驗課、實習、課程設計與社會實踐等類型。本專業學生培養需要配合如復變函數與積分變換、線性代數及微積分、大學物理、地球化學等基礎知識課程選修，同時設置普通地質學實習、電工實習、測量實習及地球物理勘查類實習等諸多生產實踐環節進行經驗與技能的積累。隨著疫情逐漸得到控制，本專業課程從線上純理論知識授課、學生返校封閉式管理化的現場理論知識授課到少數開放的現場實驗教學，逐步恢復正常教學。但是實踐教學環節大部分仍然無法開展，導致教學效果受到嚴重影響。

2? 疫情期間的教學改革研究

對于疫情期間的教學改革，有很多學者開展了相關研究。王敏等[3]開展了地方高校在線教學實踐的個案調查與分析，指出在線教學存在的現實問題，并從高校管理、教師和平臺三個角度對在線教學的實施提出對策。劉可等[4]結合課前、課中、課后三個教學環節，運用數學模型分析，提出基于預習、直播和調動積極性等方面改善學生的在線學習效果。祝智庭等[5]探討了疫情期間全媒體學習生態環境與存在的問題，給出從平臺、監督及經費等方面應對大規模疫情時期上學難題的解決方法。焦建利等[6]針對國家疫情防控“停課不停學”政策，探討在線教學方案及案例的幾個典型方式，為參與線上教學的主體提供有效建議。王運武等[7]研究了在線教育質量提高切實可行的策略，并對未來教育教學形態和學校組織形態的變化趨勢及模式作出預測。黃光生[8]探討了疫情下高校教學范式轉型的被動應對與主動變革。梁慧穎[9]指出，大學教師教學發展正在逐步走向自覺，面對疫情的挑戰，大學教師主體自覺為教學能力提升和自我專業發展提供堅實的改革基礎。孫銀宇等[10]就如何提高新冠肺炎疫情背景下線上教學質量開展研究，基于工科專業課的實際授課應用，構建資源、線上及設計結合的線上教學模式，為工科專業線上教學提供了新思路。

3? 后疫情時期課程教學挑戰實例分析

疫情期間及后疫情時期，高等院校的工科專業授課質量由于理論與實踐教學脫節而受到較大影響，如何在后疫情時期防控政策允許條件下提高工科專業課程的授課質量，是亟待解決的問題。因此，開展后疫情時期工科專業理論與實踐教學的改革探索很有必要。對此，筆者以2020年春季學期的授課課程“地球物理勘探數據處理與解釋”為例進行分析。

勘查技術與工程（地球物理勘探方向，以下簡稱物探）分為野外數據采集、室內數據處理及資料解釋三大環節。物探數據處理與解釋課程包括物探工作流程的兩個環節，重要性不言而喻。地球物理數據處理實習（課程學習、生產實習后單獨安排時間進行）的目的是使學生結合生產教學實踐，掌握地球物理數據（電法、地震、重磁、放射性等）的處理方法、要求、成果展示與解釋等一整套實踐性工作環節，在實習中進一步消化、鞏固課堂中學到的理論知識，提高實踐技能和應用理論解決實際問題的能力，并提高對專業的認識，培養刻苦耐勞的精神，為畢業實習和實踐工作中的數據處理打下堅實基礎。當前教學大綱上規定教師根據學生在實習中掌握的內容以及設計與報告編寫、圖件繪制、野外方法技術的掌握、勞動態度、團結協作精神進行綜合考核，并評定成績。其中專業課程的實驗課分為演示、驗證、綜合、設計、創新等。明確要求通過演示、驗證與綜合實驗，加強學生對理論知識的理解掌握與對實踐技能的鍛煉;通過設計、創新實驗，突出學生對知識與技能的綜合運用和基礎創新能力的培養。可見，勘查技術與工程實習課程通常要求在相關理論課程學習之后進一步鍛煉和培養學生綜合運用理論所學知識能力，并最終提高解決工程實踐問題和進行探索、創新的能力。

由于疫情暴發，傳統物探數據處理與解釋課程涉及的生產實習實踐環節取消，改為理論教學為主與機房上機練習為輔，期望培養符合生產單位需求的應用型人才。在課前及課程授課過程中通過使用問卷星調研工具（發放31人，有效答卷31份），針對學生理論知識與實踐教學方面差異進行調研。首先是對學生自身數理基礎、計算機技能及地質基礎掌握或者運用，以及其他物探專業知識（比如電法勘探、地震勘探等）的接受程度和應用程度進行評價調研。調研結果表明，約50%的物探專業學生認為對數理基礎、計算機技能及地質基礎要求較高;學生在接受物探數據處理與解釋課程授課過程中，對物探專業知識、其他諸多基礎知識的接受程度和應用程度各不相同（約21%較好、29%則為一般）。

此課程采用傳統多媒體教室與機房相結合環境教授，旨在通過多媒體教室的理論教學鞏固及培養學生解決實踐問題能力，再通過機房計算機訓練所學的理論知識。調研結果表明：約93%的學生認為教授內容、教授時段分離的傳統教授模式不可避免地造成他們的認知程度及應用效果存在諸多局限性。物探專業涉及的觀測方法包括重力方法、磁法、電磁方法、地震方法及放射性方法等，這些方法適用的數據處理與解釋理論亦不盡相同。普遍采用的啟發式及互動式教授方法因課時限制，通常以覆蓋物探領域的基礎知識傳授為主，輔助進行針對所有學生的數量有限的實踐訓練項目。由于專業畢業設計通常針對一兩種觀測方法，加之每個學生對專業認知及興趣點不同，有限的實踐訓練項目無法滿足學生興趣需求，導致在有限的上機訓練實踐環節學生積極性不高，或者無法找到學習的動力。而有限的訓練項目需要覆蓋全部學生的學習問題，因而亦無法深入每一種勘探方法的數據處理與解釋的具體技巧學習。另外，還有約7%的學生認為此課程難以運用專業理論知識解決實踐問題。因此，如何在后疫情時期封閉管理化、抗疫常態化形勢下提高學生的實踐訓練能力，有待進一步探索。

4? 后疫情時期教學改革對策

設計學生能夠完成的實踐教學基礎知識鞏固訓練項目，分別為Grapher圖示、Surfer圖示、濾波、正演及反演。訓練項目是模擬實際生產實踐過程采集的數據進行處理，除了沒有實際野外真實操作儀器，其余環節與實踐實際情況一致。教學環節設計反饋環節，即存在問題及收集學生建議，授課教師根據反饋內容及指標，動態調整授課方式及重點答疑部分。通過將學生進行分組，形成團隊，既可以分享各自的學習經驗及方法，也符合物探工作實施過程所需的團隊協作培養要求。經過小組自選及授課教師指導確定理論、實踐綜合訓練項目（包括設計、預處理、處理、解釋及形成報告等），并在合作探究學習方式、動態生成課堂環境輔助下，教師、組員共同完成綜合訓練項目。教師根據學生學習進程表現、綜合訓練項目完成程度進行考核，得到期末成績。

關于本課程在后疫情時期教學改革對策的設計效果，課程結束后再次進行問卷星調查。首先是針對授課過程，教師設置的五個實踐訓練項目環節（Grapher圖示、Surfer圖示、濾波、正演、反演）是否有必要的調查結果表明：100%的學生認為很有必要進行，并且愿意參與實踐訓練環節;約93%的學生認為實踐訓練項目提高了對專業認知及滿足了學習興趣;71%和43%的學生分別認同此舉提高了實踐環節的積極性和找到了學習的動力;還有57%的學生能夠深入課程的具體技巧學習。另外，同一調查問卷對教師設置的結題報告及展示報告環節是否有必要的調查結果表明：86%的學生認可結題報告形式的訓練環節。可見，對策的設計與實施獲得學生高度認可，并激起學生學習的興趣，使得整體學習氛圍沒有因為疫情封閉化管理的弊端而受到影響。

將本文教學改革對策實施的物探專業數據處理與解釋課程期末成績與上一屆學生的期末成績進行對比。由于考試涉及課程的理論知識與實踐知識的考核，僅單方面理論知識與實踐知識掌握程度好不能獲得較好的成績，只有理論基礎與實踐技能兩者都掌握，考試成績才會比較高。統計表明：傳統教學由于多媒體教室與實驗室（機房）授課時段分離問題、授課內容分離問題，學生成績優秀率僅為2%，高達50%的學生成績為及格水平，甚至還有10%的學生沒有通過課程考核。相比之下，本文教學改革教學模式的實踐使得學生成績優秀率高達20%，19%的學生為良好成績，不及格率為0%。因此，后疫情時期教學改革對策的實施取得較好的教學改革效果。

綜上，工科專業課程授課質量的好壞嚴重依賴于行之有效的理論與實踐教學緊密結合的程度。從本專業課程傳統教學存在的問題、后疫情時期封閉式管理的弊端形成的授課挑戰而言，設計與實際生產實踐一致的實踐訓練環節是非常有必要的。筆者注意到，由于訓練項目針對每個學生的掌握程度不一致，教師需要投入額外的時間和精力去跟蹤反饋學生的學習動態。本課程引入多名教師共同參與教學改革，很好地分擔了教師教學的工作量，取得較好的效果。本文教學改革模式經過切換不同工科專業所配套的訓練項目之后，即可應用到其他工科專業后疫情時期的專業課授課過程。

5? 結論

新冠肺炎疫情的常態化防控仍將持續較長一段時期，傳統工科專業理論與實踐教學的模式因后疫情時期常態化防控的影響，將不得不進行探索與改革。以桂林理工大學勘查技術與工程專業為例，基于本專業核心課程后疫情時期教學面臨的挑戰，通過問卷調查結果指出，傳統理論教學與機房實驗授課內容、時段分離教學效果對學生的基礎知識、專業知識的依賴度較高，導致教學效果較差。通過設計模擬實際生產實踐訓練項目，配合過程反饋、團隊協作等措施，極大激發了學生的學習興趣，提高了學生參與課程教學的積極性，最終通過期末成績證明了后疫情時期教學改革對策實施的有效性。■

參考文獻

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