后疫情时代计算机教学策略

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摘要:面对疫情以来的线上教学实践,探讨黑龙江省高校在线教学的发展状况,从计算机类课程的基本特点出发,分析传统课堂教学的单向性、封闭性等教学方法的不足。结合线上教学的特点和优势,提出改变教学观念,遵循以学生为中心的自主学习教学理念。结合现代教学技术,介绍线上线下混合式教学模式的构建,以重建后疫情时代计算机教学的解决方案。

关键词:疫情;高等教育;计算机教学;在线教学

突如其来的疫情给全世界的教育打了个措手不及,据联合国教科文组织(UNESCO)的统计,截至2020年3月30日,肺炎疫情已经导致全球15.3亿学生停课,占在校学生的87.6%。面对如此重大公共突发事件,教育该如何应对?这是摆在每一位教育工作者面前的重大问题。一学期的实践证明,在不能采取人群聚集式的课堂教学情形下,在线教学是不可替代的可行方案。师生不能谋面,如何能达到教育部“保证在线学习与线下课堂教学质量实质等效”的要求,是需要深入思考和仔细探究的。虽然高校计算机课程的在线教学有其自身的优势,但是如何发挥其特点,需要具体研究并勇于实践。

1疫情下在线教学开展情况

据教育部统计,截至2020年4月3日,全国在线开学的普通高校共计1454所,95万余名教师开设94.2万门在线课程,上了713.3万门次在线课程,参加在线课程学习的学生达11.8亿人次。2020年第一季度,春季在线课程平台上慕课增加了5000门,其他在线课程增长了1.8万门。正如教育部高层司司长吴岩所说,在这次疫情期间,中国大学积极应对,进行了一场史前无例的大规模在线教学实践。以黑龙江省高校疫情期间的教学实践为例,其在线教学过程已平稳顺利地完成。2020年3月4日(第1教学周)—2020年6月14日(第14教学周)3个多月共14周运行数据统计见表1(数据来源:黑龙江省高校在线教学指导委员会的“黑龙江省普通高等学校在线教学工作简报”)。1)在线课程开设情况。按照黑龙江省教育厅的要求,在条件允许的情况下,尽量使用直播课的方式进行在线教学,多数教师响应号召,在线直播课程在开学的两周内迅速攀升,占比70%~80%,基本实现了传统课堂教学的在线化,教师按时讲课,学生按时听课。2)学生到课率。学生上课出勤持续处于高位(见表2),甚至比在传统的课堂上还要高,这一方面是学生对新的上课形式的新鲜感,另一方面是教师担心远程教学难以约束学生的学习行为,便加强了学生的听课要求。例如,第8周的到课率明显下滑,究其原因是学生对在线教学的新鲜感消失,随后几周又恢复到高到课率状态,便是各学校加强了教师对学生的上课要求。3)教学资源。从黑龙江高校在线教学的教学资源分布来看,随着在线课程的推进,各类教学资源的利用有一个从扩张到收缩的周期性变化过程,反映出在线教学的特点,即前期资源填充和利用较多,然后逐渐进入瓶颈期,即教学资源饱和且被利用的程度逐渐下降。另一方面也可看出,利用本校慕课的占比较少(实际占比只有6.53%),反映出疫情前黑龙江省内各高校的慕课建设开展得不够充分,现制作慕课已经来不及,因此绝大多数课程借用他校现有慕课并结合本校的大纲要求重建SPOC课程。4)教学活动。绝大部分在线课堂上使用的是直播讲解,同时伴随PPT/文字课件的使用。录播讲解占比较小,一方面是前期录播内容占比较小,更重要的是现在采用的在线教学方式仍然沿用传统课堂教学理念,老师现场讲解,学生现场听课,否则会被认为在线教学难以把控。从数据分布来看,在线实时互动占比较大(平均为81%),这是一个好现象,但也不排除有加强教学管理的原因,把互动当成了了解学生是否听课的手段。总之,如此大规模的在线教学对任何人都是第一次,本质上是被动使然,由于打破了传统的课堂教学生态,其实践意义是第一位的。在实践中不仅要总结经验教训,更重要的是要探索在线教学在整个教学中所发挥的作用,因为随着科技的不断进步,在线教学必将成为未来教学的重要手段和组成部分,如何发挥在线教学的优势,需要对其深入思考和转变观念。

2对在线教学的深入思考

早在2000年,美国麻省理工学院教授委员会的“终身学习委员会”提出了开放课程(OpenCourseWare,OCW)的概念[1],并于2002年面向社会首次了OCW开放课程,使全世界的网民都可以获得该校的优质教学资源,可视为人类的一次教育革命;到了2012年,Coursera、Udacity、edX三大在线平台相继推出了慕课(MassiveOpenOnlineCourses,MOOCs)[2],使得在线课程更加系统完整,在线教育逐渐走向规范化和体制化;而现如今可交互在线教育平台、移动教育平台的推出使得在线教育蓬勃发展,同时也为人类应对这场公共危机提供了一定的教育准备。虽然在线教学是人类历史上一次伟大的教学革命,但是在线教学本身并不会带来教学成效,正如教育家克拉克(1985)所说:媒体本身并不能产生教学成效上的差异,只有不同的教学策略才会有不同的教学效果。很多学者都看到了当今在线教学所面临的问题,同时也对在线教学抱有极大的希望。文献[3]中认为虽然在线课程正在被大学所接受,但是教师的在线教学技能既不系统又不全面,为了提高教学质量,需要进一步研究和总结在线教学的方式方法。文献[4]中也讨论了从面对面学习到在线教学所遇到的挑战,并提出在线教师的能力应包括在线教学方法及方法论、在线教学策略设计、在线教学管理工具的运用4个方面。文献[5]中分析了移动教学技术的基本特征并预测了其发展前景。文献[6]中通过分析澳大利亚和中国的样本数据,认为移动学习技术以其丰富的交互性和自由度必将成为未来教育的一种趋势。在线教学中,师生之间只能在虚拟环境中进行沟通,相互之间获得的信息通道狭窄,这给教学管理带来不便。从传统的教学理念出发,这是极大的不利因素,因为教师的权威和掌控力会被大大削弱,但如果改变教学观念,让学生成为学习中的主导,教师成为辅助和引导的角色,即采用学生自主学习的方式进行教学,就完全化解了这种管理上的不利。换言之,为了适应在线教学的管理虚拟化,教学应该回到教育的本源,做到以学生为中心,因材施教。传统的标准化的教学模式源自工业文明对人才的大批量、标准化需求,随着信息时代的来临,人类社会越来越需要具有创新精神的个性化人才,这在客观上促使大学教育做出相应的改变,当然这首先是教育观念上的改变[7]。正如美国教育学家多尔认为的那样,现有的教学多是训练我们成为预定“真理”的被动接受者,而不是知识的创造者[8]。后现代主义认为对知识的解释是多重性的,真理并不具有确定性和权威性。此外,知识并不是固定在那里等我们发现,而是通过反思性行为才能不断地扩展和生成。由此认为,教学的目的不再只是传授已有的知识,而是用已有的知识创造新的知识,从而实现学习者自身的转变,也就是说,网络教学的艺术在于帮助学习者发展自己的创造性和组织能力,而教学者的作用便是引导学习者将正在学习的学科结构转化为其自身考察事物的方式,从而使学习者得到内在的成长。

3线上教学策略

在线教学通常是利用计算机或手机的网络通讯完成的,主要传递的是视频、动画、图片、文本以及其他可在计算机上承载的文件信息,本质上是一个信息处理和信息通讯的过程。计算机学科所讲授的课程大部分也是做信息处理和信息交流的,因此计算机课程实现线上教学有其天然的优势,但作为大学课程它也应遵循相应的课程教学理念和方法,也会面临与其他课程相同的困难和瓶颈,需要做出更好的设计以实现更好的效果。

3.1理论教学

在在线教学平台上组织教学包括设置教学环节、上传教学视频、发放课程练习素材、提出教学要求、开设讨论区、规定各教学项目的评分标准等,学生根据自己的能力和教学需求在课外自主选择学习内容和学习顺序。以在线教学平台为中心设置课程方案的好处在于课程资料“永久”存在,学生可以反复利用学习,所有课程讨论记录“永久”存在并可让所有学生看到,学生所有的学习痕迹也都被记录下来,便于判断学生的学习状态。1)直播课堂。直播课堂是每周的固定时间上课,类似于传统课堂上课的时间。在这段时间里,教师不会系统讲解课程内容(因为完整的课程内容已经通过录播的方式上线供学生课外学习),而是讲解学生在自主学习时所遇到的通性问题,也要通过提问检查一周以来学生自主学习的情况,发现好的作业并让学生在课堂上讲解设计与实现的方法,供大家共同学习。实践证明,这种在课堂上让学生讲解自己作品的方法既可以鼓励学生学习的积极性,又可以鼓励其他学生,激发他们的学习热情。另外,也有教师采用做题抢答、任务接龙、多人合作等方法调动学生的学习积极性并提高课堂参与度。2)答疑解惑。在课程设计中采用以学生为中心的自主学习策略,这就要求教师以辅助者和引导者的角色帮助学生学习。学生随时可以在课程群中提出与本课相关的问题,教师在看到问题的第一时间给予解答,当然也鼓励学生之间相互解答。整个一学期的教学实践表明,教师在课程初期参与解答的次数会较多,随着部分学生的学习进步,相近的问题学生之间积极解答,从而也激发了学生互助学习的精神。

3.2实验教学

计算机课程实验分为软件操作、程序设计、硬件操作等内容,其前两类内容可通过共享屏幕功能实现远程指导,硬件操作需借助于虚拟实验在线实现,这也表明构建虚拟实验按“能实不虚”的原则,或仅对高风险、高污染、高成本的实验进行虚拟化是远远不够的,从在线教学的角度看,每一个教学中的实验都有虚拟化的必要。在教学实践中,即时通讯工具中的共享屏幕功能帮了大忙,软件操作课程和程序设计课程的相关实验均采用此工具实现,其面临的主要问题是有些学生身边没有电脑,没办法进行实验操作。解决方案是让无电脑的学生与有电脑的学生合作,无电脑的学生语言描述实验过程,有电脑的学生共享屏幕按其指引进行实验操作,能够基本解决此类问题,只是占用的课堂时间较长。对于硬件实验,由于我校还没有开发相关的虚拟实验软件,现在采取的办法是教师在实验室现场直播操作,学生语音指引教师完成硬件实验,同时教师边做实验直播边提出问题,以引导学生进行相应的思考。

3.3教学考核

采用开放式的考核评价体系,通过对学生学习痕迹的分析、学生对开放命题的解答以及对开放任务的完成情况给予综合评价,重点考核学生的学习主动性、创造性和协作精神。远程考试是一个较大的难题,因为监考老师无法在学生身边,只能通过摄像头的监控实现监考,当然这只能在某种程度上监控考试情况,更多还要依赖学生自身的诚信和平台的技术手段。现有在线教学平台一般具有在线考试系统,可在其中设置试题、试卷、考试要求、考试时间等,学生可以在线提交试卷,监考老师可以在考试系统后台看到学生登录的IP、登录设备类型等基本信息,有助于监考教师监控学生基本考试情况。

4后疫情时代计算机类课程建设

疫情下的在线教学从客观上打破了教师权威,迫使我们遵从教育本源,以学生为中心,实现自主学习,此时教师的角色应该是引导的、辅助的和组织的,教师应接受课程所带来的复杂性,尊重不同和变化,尽力利用学生对问题的参与来理解他们所处情境,使学生自发地建构对知识的理解。这样的教学模式必将打破传统课堂教学“一言堂”的禁锢和“单目标”的僵化。传统的计算机课堂教学中,教师从语法讲到算法、从简单的编程语句讲到复杂的程序设计,所有的学生都要跟随着教师的思路亦步亦趋。由于是几十位学生一起听课,教师没办法实施因材施教的策略,而且为了所谓的公平,绝大多数的考核也是单目标的标准答案,结果出现了一些非常奇怪的现象,部分学生会到网上或培训班学习相关课程,从而满足各自不同的求知欲望。为了打破这种尴尬的局面,必须转变观念,让教学以学生为中心,使用线上线下相结合的教学手段,采用自组织的教学策略[9],鼓励学生自主学习,引导学生趋向一个开放的目标,以实现自我塑造和自我完善目的。为此应构建计算机类课程线上线下完整的解决方案。1)网络教学资源的自组织构建[10]。将计算机课程的知识体系提交到网络教学平台,引导学生通过自主学习填写其中的相关内容并鼓励相互修改,逐渐丰富和完善课程资源。2)在线协同学习的互助模式[11]。鼓励学生在教学平台上互助学习,如在完成程序设计目标时,小组成员之间可以在线协作共同完成目标项目,并允许不同小组之间的差异性和相互竞争。3)线上课程引导与线下课程辅导相结合的辅助模式。教师提供完整的课程讲解视频,但并不包含计算机课程内容的所有细节,只作为样例和思路呈现来引导学生自主编程,以发挥学生的创造性和培养学生的独立思考能力,与此同时要利用课堂教学的面对面交流辅导学生完成自己的程序设计。4)目标驱动的探索式学习方案。教学方式采用完整的逻辑线索,提出逐渐深化的课程目标,引导学生探索问题的解决方案,最终完成课程的整体目标,在此期间要对学生的优秀成果进行展示和鼓励,以便相互借鉴并提高学生的学习兴趣与信心。5)开放式多元化评价机制。考核题目应设计成开放式的,不做有标准答案的选择题,以完成目标的程度与效果作为评价指标,提高学生自主创新的精神和综合实践的能力。总之在后疫情时代,计算机教学仍然要利用线上教学工具和手段,这不仅会提升计算机课程的教学质量,而且还会在社会层面上构建计算机教学体系,开创一种大规模互动在线教学模式,使其无论在日常教学还是在突发事件中都能发挥很好的作用。只有这样,教育才能伴随人类文明的进步并体现自身的本源,大学才能成为真正的大学,推倒围墙,普惠大众。

5结语

疫情给大学计算机教学带来了诸多困难,但同时也带来了很多启发和新的实践。结合计算机教学的特点采用线上线下相结合的翻转课堂教学模式,鼓励学生进行网络教学资源的自主建构,引导学生进行协同式的在线学习,让教师放下权威以引导者和辅助者的姿态,在目标驱动的学习机制和开放性多元化的评价体系下引导学生自主学习,以实现更有适应性的计算机教学体制,这不仅会更有效地应对突发事件,还会使高等教育更加公平、更加普及。

作者:孙博文 李成严 林克正 贾丽娟 任相花 单位:哈尔滨理工大学 计算机科学与技术学院