張海涵 陳勝男 朱陸莉 韓蕓 楊生炯

[摘 要]隨著教育部“雙一流”重大戰(zhàn)略的實施，在“互聯(lián)網(wǎng)+”智能引領驅動下，我國高等教育的發(fā)展面臨新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。在工程學科領域，“新工科”為學科發(fā)展注入了新鮮血液。在工程學科的教學過程中，教學課件作為驅動學科發(fā)展與傳遞知識的有機細胞，對于提升我國高等教育發(fā)展水平、保持發(fā)展活力具有重大意義?；诙嗄杲虒W實踐，課題組凝練出“1個中心、2種途徑、8個策略”的課件設計制作思路。以學生為中心是課件設計制作的靈魂。課件制作強調重點突出、圖文結合、簡潔清楚、教學用具合理運用、巧用動畫、引用典型案例、互動恰當、習題鞏固。該設計與制作理念已成功應用于環(huán)境工程專業(yè)核心課程環(huán)境工程微生物學的教學改革和實踐，為我國“互聯(lián)網(wǎng)+”智能引領“新型環(huán)境工程”專業(yè)人才培養(yǎng)過程提供科學指導。

[關鍵詞]“互聯(lián)網(wǎng)+”； 智能教學； “新工科”； 課件設制； “雙一流”

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）07-0074-03

在“互聯(lián)網(wǎng)+”經(jīng)濟時代，我國高等教育應該做到與時俱進，發(fā)揮自身優(yōu)勢，基于“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代教育”，躋身世界“一流大學、一流學科” [1][2][3]。目前，“智能技術”、“云計算”和“大數(shù)據(jù)”等新興領域促進了個性化的教育和學習形式就是基于網(wǎng)絡的教育和學習[4]。在網(wǎng)絡教育和學習過程中，教師是教學過程的設計者、在線學習的指導者，教學課件則是開展教育教學的關鍵因子。課件 （Courseware） 是指具有高效教學功能的多媒體軟件集成，是教師日常教學過程必不可少的部分，通過“教師—學生—多媒體”交互式的教學形式輔助并強化課堂教學過程，實現(xiàn)有效教學。

在我國高等教育與學科發(fā)展體系中，工科門類全國75所高校的188個學科躋身“雙一流”建設名單，其中材料科學與工程、計算機科學與技術、環(huán)境科學與工程等學科入選“雙一流”高校數(shù)量最多。2016年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，工科本科在校生538萬人，畢業(yè)生123萬人，專業(yè)布點17037個，工科在校生約占高等教育在校生總數(shù)的三分之一[5]，由此可見大學工科專業(yè)發(fā)展尤為重要?；诖?，教育部頒布了《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》，希望各類高校開展“新工科”的教育教學研究實踐活動，以深化工程教育改革，培養(yǎng)更多新型工程科技人才。目前，針對“新工科”（Emerging Engineering Education，3E）沒有明確的定義，筆者認為3E更加強調工程學科的應用性與交叉性，尤其注重互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、生物技術、新能源等新技術與傳統(tǒng)工業(yè)技術的緊密結合，從而培養(yǎng)大學生解決復雜工程科學問題的技能和能力[6]。

隨著我國經(jīng)濟技術快速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、綠色經(jīng)濟等成為人們生活的主旋律，同時也產(chǎn)生了新的復雜環(huán)境問題，并且對環(huán)境污染控制工藝提出了更高的要求，多學科交叉與發(fā)展為有效解決復雜環(huán)境問題和構建新的工藝注入了新鮮的血液。在該背景下，為推動工程教育改革創(chuàng)新，高等院校作為工程技術人才培養(yǎng)的主陣地，在“復旦共識”、“天大行動”等新工科建設研討會基礎上，面向新工科背景的多學科交叉驅動環(huán)境工程人才培養(yǎng)模式構建與實踐研究迫在眉睫[7][8][9]，必須構建“新型環(huán)境工程”專業(yè)人才培養(yǎng)模式（見圖1）。

當前，如何讓“互聯(lián)網(wǎng)+”智能引領“新工科”的高效發(fā)展成為我國高等教育教學領域亟待解決的問題。作為一名普通的大學專業(yè)課教師，如何實現(xiàn)這一過程？傳授知識的輔助手段——課件就成為該過程的核心因子?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”智能驅動教學領域產(chǎn)生了“雨課堂”、“MOOC”、“微課”、“翻轉課堂”等新的教育、教學手段與方式[10]。然而，無論采取哪種方式，課件制作的思路和質量都將影響我們的教學效果和人才培養(yǎng)質量。尤其對于基于信息技術的網(wǎng)上平臺、MOOC教學影響顯著。

環(huán)境工程作為“新工科”發(fā)展的重要組成部分，在我國大力整治環(huán)境污染問題、恢復藍天綠水的背景下，為“新型環(huán)境工程”專業(yè)人才的教育培養(yǎng)提出了新的要求[11][12]。西安建筑科技大學是我國西部地區(qū)擁有環(huán)境工程國家重點學科的院校，為我國西部地區(qū)培養(yǎng)了大批環(huán)境工程領域的人才。在國家“新工科”計劃實施的背景下，西安建筑科技大學“新型環(huán)境工程”專業(yè)的發(fā)展將為我國“一帶一路”沿線的環(huán)境保護工程技術提供智力支撐和人才保障。為了有效實現(xiàn)該過程，基于長期的教學實踐，我們凝練、設計出基于“1個中心+2種途徑+8個策略”的課件設計制作思路（見圖2），強化并實現(xiàn)有效教學過程，為“新型環(huán)境工程”專業(yè)人才培養(yǎng)過程保駕護航。

一、重點突出

課件是教學重要的輔助手段、課件在制作過程中要重點突出。每節(jié)課的課件是本節(jié)課知識點的體現(xiàn)，并不是將教材上的內容完全的拷貝在多媒體課件中，而是要經(jīng)過任課教師的理解、加工，將深奧難解的知識點用簡單通俗的語言或圖形表示出來，幫助學生理解和識記。因此，在這個過程中，就要對重點內容進行深入的剖析和加工。

二、圖文結合

制作課件應該圖文結合，常用的軟件有PowerPoint、Authorware、Director和FLASH等。Authorware 是基于圖標的多媒體創(chuàng)作工具。PowerPoint使用最多、最容易掌握。一張幻燈片不能全部是文字，也不能全部是圖形，應該圖文并茂、文字不宜過多，過多的文字在視覺上會產(chǎn)生困倦感，降低學生的學習興趣和注意力的集中程度。

三、簡潔清晰

課件制作應該簡潔清晰，尤其是一節(jié)課中最后一張片子的設計和制作尤為重要，同時也是難點，這也是課件制作體現(xiàn)藝術性的地方。例如，微生物的生長繁殖部分課件制作，總結部分簡潔清晰，將本節(jié)課的主要內容用“一個生長過程，三種繁殖方式，四種測定方法，四個生長時期”共24個字進行總結，并配以具有邏輯關系的動畫展示（見圖3）。總結部分采用有限字數(shù)的口訣展示是一種好方法。這樣，學生下課后可能不記得具體的講授內容，但是只要將這張片子理解加記憶了，就會對后面復習起到提綱挈領的作用，有助于學生鞏固所學知識點。

四、教學用具合理運用

課件制作應該結合教學用具的使用，例如在環(huán)境工程微生物課程講解中，可以將微生物培養(yǎng)的接種物試管或培養(yǎng)皿帶到課堂，有利于學生直觀的看到微生物的菌落形態(tài)和培養(yǎng)基的特征，不但提高了學生學習興趣，而且對后面講授培養(yǎng)基或培養(yǎng)基制作的實驗起到拋磚引玉的作用。另外，智能教學用具的發(fā)展為我們課堂教學注入了新鮮血液。清華大學研發(fā)的“雨課堂”就是其中高效的現(xiàn)代教學用具（見圖4）。通過線上互動、提問和回答問題，教師可以實時的監(jiān)測了解學生對知識點的掌握情況，學生也可以給老師反饋，實現(xiàn)師生有效互動，強化了有效教學過程。

五、巧用動畫

在教學課件的制作過程中，可以借助網(wǎng)絡GIF動畫體現(xiàn)講授內容，使得課件內容生動有趣，以提高學生聽課的積極性和專注度。百度圖片庫中有大量的動態(tài)圖可以利用。另外，國外網(wǎng)站的GIF圖更加豐富。例如，可以在查找部分輸入“細菌.GIF”，就會顯示眾多細菌的動態(tài)圖片，然后將圖像保存為GIF格式，插入需要的PPT中。同時，可以使用動畫加語音的方式，增加音效過程，使課件更加生動，從而提高學生注意力，增強學生學習興趣。在這里需要注意，課件制作中不是動畫越多、效果越好，任課教師應該做到適度。筆者建議，針對某些枯燥的知識點，要是能結合動畫進行講授展示，教學效果會顯著提升。

六、引用典型案例

課件制作過程中應該大量引入典型案例分析，這些案例可以來自于生產(chǎn)生活或者教師自身的科研領域，但一定要讓學生易懂、易接受。針對環(huán)境工程專業(yè)而言，可以將當前熱點的環(huán)境問題作為典型案例，也可以將生活中一些普遍的環(huán)境污染現(xiàn)象作為典型案例，輔助學生對知識點進行理解。例如：霧霾顆粒中隱藏的大量致病微生物，污水處理廠活性污泥中功能微生物的種群結構與水質的關系。通過引入日常大家熟知的一些現(xiàn)象提高學生學習興趣，例如，為什么將食材放在冰箱中可以短時保鮮？這就是溫度對微生物生長產(chǎn)生的影響，低溫可以抑制普通微生物的滋生，從而達到保鮮的效果。為什么水燒開后可以飲用？這就是高溫使得水體中菌體細胞內蛋白質發(fā)生了不可逆失活。

七、互動恰當

師生互動是需要任課教師對整個課堂有高度的把控力，時刻關注學生的反饋特征。因此，在課件中應該設置互動的環(huán)節(jié)或思考題。例如，在講到環(huán)境微生物的“代時”概念之后，可以安排一個小問題：某細菌在2小時內繁殖了5代，請問該菌的代時是多少？互動過程，一方面可以促進學生對知識點的理解，老師可以檢驗學習效果；另一方面，對于課堂上思想開小差、注意力不集中的學生，也是藝術性提醒和隱蔽性監(jiān)督的過程。關于何時互動，可以在一節(jié)課的開始進行短暫的互動，通過簡單問題，讓學生盡快進入課堂角色。比如，在講授病毒章節(jié)，上課伊始，課件的第一張幻燈片就是一組“禽流感病毒”的動畫和一個小問題：哪位同學可以舉例說明，你所知道的環(huán)境中病毒都有哪些？讓學生立即參與到課堂教學過程中來，互動效果顯著。

八、習題鞏固

課件設計中需要根據(jù)大綱的要求，針對本節(jié)課的重點、難點內容設計2～3道思考題。在課件總結之后，應該設計出合理、難度適中的思考題，并且可以通過智能教學軟件——“雨課堂”推送給學生，進行線上師生互動和線下答疑解惑，以有效鞏固課堂上講授的知識點。學生對習題的作答情況反饋，可以提醒教師反思這節(jié)課程內容的講授方式是否合理、效果是否良好，并指導教師進一步優(yōu)化課堂教學進程與過程。

九、結語

隨著教育部“雙一流”建設高校和學科的公布，我國高等教育進入了新的發(fā)展時期，同時也面臨新的發(fā)展機遇。在“互聯(lián)網(wǎng)+”經(jīng)濟時代，高等教育模式發(fā)生著巨大變化。多元化智能教學手段的有效滲入，使課堂教學方式出現(xiàn)了多樣化和信息化。在學科發(fā)展領域，工科的發(fā)展成為新焦點，“復旦共識”和“天大行動”促使“新工科”應運而生，為工程學科發(fā)展指明了方向。在教學過程中，教學課件作為驅動學科發(fā)展的有機組成部分，對于提升我國高等教育發(fā)展水平具有十分重要的意義。作者基于多年的課堂教學實踐，在本文中提出了“1個中心+2種途徑+8個策略”的課件設計制作理念，并成功應用于西安建筑科技大學環(huán)境工程國家重點學科環(huán)境工程專業(yè)（卓越工程師培養(yǎng)計劃）的教學改革與實踐過程，為我國“新型環(huán)境工程”專業(yè)人才培養(yǎng)過程提供科學指導。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]