蘇志斌 任慧 蔣玉暕

摘 要：文章主要針對新冠肺炎疫情期間《自動化概論》課程的線上教學模式與方法展開研究，重點探討了在微信平臺下進行授課的兩種主要教學模式，以及利用微信小程序、問卷星等輔助工具展開的多種教學手段，并結合教學實例進行了分析和總結。課堂反饋結果證明：該方法有助于培養(yǎng)學生對專業(yè)課程的興趣，增強了對相關知識的理解和記憶，有效提高了線上教學質量。

關鍵詞：在線教學;微信平臺;小程序;問卷星;自動化概論

中圖分類號：G434;G521 ? 文獻標志碼：B? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2021）06-0044-04

一、背景

《自動化概論》是自動化專業(yè)的入門課程，通常在大一學年開設。該課程的教學目標是讓學生對本專業(yè)有一個較系統(tǒng)與全面的了解，包括自動化的含義、作用、應用方向與發(fā)展前景以及自動化技術的基本內(nèi)容與核心概念等[1] [2]。該課程的設置，有助于學生了解該專業(yè)的知識體系與課程體系，熟悉自動化專業(yè)與人才培養(yǎng)特點，為后期的深入學習打好基礎。然而，面對大一學生僅具備中學知識和少量大學數(shù)理基礎知識的實際情況，如何讓學生在有限的學時內(nèi)，對自動化類課程和專業(yè)內(nèi)容感興趣，最大限度地激發(fā)學習的主觀能動性，讓學生做到“聽得懂、學得進”，是教學過程中亟待解決的難題。

一段時間以來，在教學方式上，通過諸如翻轉課堂的嘗試，或者在講述原理基礎上增加更多的實踐、觀摩和講座類環(huán)節(jié)，是面授過程中的有效手段。然而對于線上教學來說，如何將課堂氛圍和網(wǎng)絡學習合二為一，還是一項全新的挑戰(zhàn)。在2020—2021學年的春季學期，受到新冠肺炎疫情的影響，各大高校及時響應教育部《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》（以下簡稱《指導意見》） [3]的號召，積極籌備了面向絕大多數(shù)課程的線上授課和線上學習活動。在教師和學生的共同努力下，結合多種網(wǎng)絡平臺與在線教學工具的嘗試，力求保證疫情防控期間的教學質量。其中，微信作為國內(nèi)目前使用人數(shù)最多的即時通訊與交流平臺之一，具有上手簡便、無需額外安裝的特點。因此，本課程在將該平臺作為線上教學聯(lián)系工具的基礎之上，力求進一步發(fā)掘在該平臺功能下能夠實現(xiàn)的其他輔助教學手段。

二、課程特點

《自動化概論》的基本教學體系包括：自動化的定義與作用、自動化的發(fā)展歷史、自動控制系統(tǒng)的描述與模型構建、自動控制系統(tǒng)中的硬件設備、自動控制的基本算法與原理、自動化技術的應用等。根據(jù)教學實踐經(jīng)驗與《自動化學科概論》中建議的教學原則[4]，教師應當關注以下幾個方面：①綜合考慮聽課學生的專業(yè)背景，在一定的高等數(shù)學基礎上，將最基本的原理與最核心的概念講清楚;②對需要高深數(shù)理知識才能講透的原理，只涉及最基本的科學問題，講清楚解決該類問題的難點，提供方法和思路;③關注時事熱點問題。

傳統(tǒng)的自動化技術主要涉及“工業(yè)企業(yè)電化”和“自動控制技術”等方向。隨著科學技術的發(fā)展，學科交叉、滲透和融合的趨勢越來越明顯，自動化專業(yè)逐漸成為一個跨學科、跨行業(yè)、寬口徑的專業(yè)，其應用場景也滲透進各行各業(yè)，以多種形式服務于我們的生活。作為概論類課程，更應緊跟時代，及時向學生傳遞最新的人工智能與自動化技術等信息。

然而，在實踐這些教學理念的過程中，還面臨著諸多問題。

（1）專業(yè)概念本身相對晦澀難懂，每項定義和算法的掌握都需輔以大量的實例。然而，僅通過“概念講解+實例展示”的手段，只會留下一個短時記憶的印象，對于那些核心的知識，更需要學生反復琢磨和動手操作，才能達到真正的熟悉。因此，這不僅要求教師在教學內(nèi)容的選擇上注意“有選擇地”講授重點理論概念，更需要設計合理的練習，讓學生通過一定次數(shù)的反復操作，結合手的運動與腦的思維，激發(fā)那些能夠“長時記憶”的機能。

（2）為了讓學生了解自動化技術在多項領域的應用，無論從教材本身還是課程安排上，都會有多個學時用于介紹這些不同領域的進展情況。然而，具體的技術難免涵蓋該方向學科獨特的知識點和研究內(nèi)容。如過于簡單，會令教室成為高級科普現(xiàn)場，降低了大學課堂的教學難度和深度;如過度深入介紹，因其涉獵面較寬，很難和后續(xù)課程建立聯(lián)系，也很難提起學生的興趣，更無法在短時間內(nèi)實現(xiàn)有效的知識掌握。在這種情況下，翻轉課堂[5] [6]和以學生為主導的PBL（Problem-Based Learning，也稱作問題式學習）教學模式[7] [8]是一種有效的解決手段。通過布置一定的學習任務，讓學生主動了解和查找相關的應用知識。然而，在無法面對面教學的情況下，如何繼續(xù)發(fā)揮學生自主學習與操作和團隊合作交流的優(yōu)勢，是一項新的難題。

（3）隨著各類新科普形式的興起，碎片式的知識以多種形式充斥著學生的腦海，如今以教師為主的單向講授已經(jīng)無法滿足學生對專業(yè)內(nèi)容的了解需求。同時，線上課程本身又需要學生花費大量的時間面對著手機或者電腦，如果學生眼前的設備界面長時間停留在教師講課的單調場景下，也容易造成注意力不集中，或者產(chǎn)生因視覺疲勞帶來的其他浮躁與厭學情緒。從這個角度來看，線上教學的一項核心問題便是如何利用在線工具控制與協(xié)調教學進度，實現(xiàn)主動與被動學習相結合，讓遠程課堂充滿活力。這也是新工科建設背景下，工程技術類課程最需要學習和改進的地方。

三、教學模式與方法

針對《自動化概論》課程開展的線上教學模式主要包括針對課程核心知識的強化教學模式和針對應用類知識的PBL教學模式。對于需要學生著重記憶和理解的內(nèi)容章節(jié)，強化教學模式的思想是借助網(wǎng)絡視頻資源和微信平臺工具，將教師的講授和網(wǎng)絡資源自學相結合，并通過課堂練習與測試軟件對學習過程和掌握情況進行全面監(jiān)督。主要包括視頻資源自學、線上概念測試、重點知識講解、重點習題練習、課后開放習題五個環(huán)節(jié)，如圖1所示。

在第一階段，教師根據(jù)課程大綱設計，尋找網(wǎng)上的教學資源，通過網(wǎng)頁鏈接或二維碼發(fā)送到微信群中，要求學生限時觀看相關內(nèi)容，并做好筆記。

第二階段，在微信群中發(fā)放測試鏈接，主要以填空、選擇和簡答形式完成基本概念的測驗，學生可結合先前的筆記和對初次接觸知識的理解進行作答。

第三階段，教師統(tǒng)計學生的作答情況，結合本章節(jié)的重點知識進行講解。這部分可以在微信群內(nèi)通過文字和圖片、動畫演示來完成，也可以借助騰訊課堂、騰訊會議等直播工具講解。

第四階段，在具體講授的基礎上，針對一些不易理解的知識，增加重點習題，要求學生在課堂上限時完成，并在限時結束后或新內(nèi)容開始前及時進行講解。

第五階段，根據(jù)章節(jié)內(nèi)容需求，設計少量的開放式課后習題，思路和解答不限于課堂學習的知識，可結合網(wǎng)上的其他資源自行查閱資料理解。在網(wǎng)絡視頻教學內(nèi)容非常豐富的當下，這種方法能夠最大化地利用線上優(yōu)勢資源，糅合不同角度的講授方式，并結合學生的認知情況，有目的地開展重點講授。

針對應用類知識的學習，我們主要采用基于問題學習（PBL）模式，如圖2所示。該模式下的基本教學思路為：教師課前提出問題—學生查找資料—分組討論—課堂匯報。考慮到大一學生的文獻查閱能力和理解能力有限，教師應當增加該模式中的參與度，例如：在提問的同時預評估問題的難度，將問題和專業(yè)需求緊密結合，進一步明確問題的研究要求，避免學生盲目查找資料和灌耳式了解。必要時教師可為學生提供資料和參考方向，引導學生學會查找文獻的正確方法。

基于PBL的教學方式將學習與實踐研究或具體問題相掛鉤，令學生帶著問題學習，這和強化教學模式中令學生在第一階段中以測試為前提然后自學網(wǎng)絡視頻的思想是一致的。為了充分調動學生的主動性和積極性，可進行小組合作調研和自主探究，培養(yǎng)其在合作基礎上解決問題的技能。小組合作在線下教學中是最常見且直接有效的學習手段，微信平臺已經(jīng)通過群功能提供了小組合作的通信基礎，我們需要進一步尋找能夠實現(xiàn)小組合作的工作方法。

四、結合微信平臺的線上教學研究與實踐

1.簽到與學習反饋

為模擬線下課程的課堂點名效果，在課前規(guī)定時間內(nèi)，要求學生采用簽到或問卷類小程序進行學習登記，并指定簽到的開始和結束時間。簽到結束后，可獲得簽到結果的Excel文件，如圖3所示。里面詳細記錄了簽到的時間和順序，有助于教師迅速清點學生到課情況，也避免了在微信群中通過依次答到刷屏的點名方式。更重要的是，教師可根據(jù)課堂需求靈活制定簽到中想要搜集的信息，例如：學生的網(wǎng)課學習工具（回答“電腦”或者“手機”），對本課程的學習反饋（回答“正?！被颉袄щy”）等。

教師在課前應及時統(tǒng)計學習反饋結果，如表示困難的學生人數(shù)增加，則需要調整教學計劃，增加復習或重點習題解讀環(huán)節(jié)，解決學生的實際困難。這樣可有效防止學生因為不理解的知識積累過多而失去繼續(xù)學習的信心和動力，也能在課程一開始就建立起良好的互動，活躍線上課堂的氛圍。

2.課堂練習與課后作業(yè)

在上述章節(jié)中提到的“線上概念測試”和“重點習題練習環(huán)節(jié)”，需要教師布置一定數(shù)量的習題，學生在指定時間內(nèi)完成并提交。根據(jù)題目設計的需要，這部分依然需要依賴群問卷類程序完成。學生在各自的界面內(nèi)作答，教師能夠看到所有學生的提交情況和完成結果。在功能相似的小程序當中，騰訊文檔中的“在線收集表”是時效性強、界面友好、可視化效果齊全的工具之一，可設計單選、多選、填空（問答）、下拉選擇和圖片等題目類型。針對一些需要畫圖和計算的問題，可讓學生在紙上完成繪制，然后拍照上傳，如圖4所示。

問卷作答結束后，可自動獲得所有學生的統(tǒng)計信息，存儲在一張Excel表格中。教師可方便地統(tǒng)計所有題目的作答情況。實際上，問卷統(tǒng)計的答題形式在線下教學中也可以靈活使用，極大地降低了教師查看提交人數(shù)和批改作業(yè)的手動工作量。同時，對同一問題的所有結果自動整合在同一列中，可直觀地觀察到給定問題的正確率，更可以配合Excel的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能進行進一步的分析。在這種機制下，學生會意識到這是必須由個人獨立完成的課堂環(huán)節(jié)，不易互相抄襲，也不容馬虎對待。

3.小組合作任務

即使在線上教學中，利用微信小程序也能實現(xiàn)小組合作與互動，例如騰訊文檔提供的在線文檔、在線表格與在線幻燈片等。在給定的文件類型中，學生以小組形式進行多人編輯，實時了解其他人的信息掌握情況，及時提供自己的見解，并可根據(jù)需求隨時修改。

采用此方法的要點是：①教師需指定文檔類型，如規(guī)定采用PPT，并做好模板文件;②教師應指定不同小組的問題解答填寫位置、格式和填寫頁數(shù)要求等;③學生應提供組內(nèi)分工情況說明。在合作任務完成后，該文檔內(nèi)自動存儲了所有學生的成果，即使個人電腦與網(wǎng)絡出現(xiàn)故障也不會導致文件丟失，也可方便地保存在一個文件內(nèi)，省去了分別上傳和合并下載的麻煩。

4.限時與定時測驗

針對一些需要進行限時回答的課堂練習和階段性測試，考慮到大多問卷收集小程序不具備結束時間設置功能，因此可采用“問卷星”進行定時測驗?！皢柧硇恰笔且豢钶^成熟的專業(yè)在線信息調查平臺[9] [10]，簡單易用且兼容手機、電腦等多種學習設備。其中的“考試”設計，不僅擁有一般測試需要的單選、多選、填空、簡答和繪圖上傳等常見題目類型，還能夠進行考試時間、答題密碼和作答次數(shù)等更詳細的考試過程設置。答題界面可采用二維碼或網(wǎng)址鏈接的方式，方便地通過微信群發(fā)給每個學生，最終的收卷統(tǒng)計界面友好簡潔，非常適合開展線上考試。

此外，在設置題目的過程中，教師可采用“問卷星”針對客觀題輸入相應答案，使系統(tǒng)在后臺完成自動閱卷，并用不同顏色留下批改記錄，極大地簡化了分數(shù)統(tǒng)計與批改流程。根據(jù)課程需要，靈活選用問卷星和其他在線問卷收集小程序，可基本覆蓋所有的考試與測驗題型，有效實現(xiàn)互動考核，調查學生的知識掌握情況。

五、教學反思與總結

根據(jù)《自動化概論》課程的教學大綱設計，我們在2020春季學期的授課過程中完成了超過12次的課堂作業(yè)練習，2次基于問卷星的綜合測試，2次小組合作練習。經(jīng)驗證，采用以微信平臺為主、結合多種小程序與外部問卷鏈接的線上教學方式，配合針對課程核心知識的強化教學模式和針對應用類知識的PBL教學模式，能夠有效改善學生的網(wǎng)絡學習體驗，激發(fā)學生自主學習的興趣，有助于學生自我檢測對知識的理解情況，也有利于教師統(tǒng)一監(jiān)測全體學生的知識掌握情況。同時，由于微信平臺本身能夠提供對話窗口，可結合對話式教學方式，通過圖片、小視頻、動畫等增加與學生的互動，整合更多種類的多媒體資源。教學記錄可永久保存，學生也可隨時翻閱以往的記錄，隨時復習重點內(nèi)容。

根據(jù)對20%學生的教學評估抽樣調查結果顯示，大部分學生均表示網(wǎng)上教學效果優(yōu)良，認為本課程具有以下特點：①課堂氣氛活躍，師生互動有趣活潑，重點突出，能學到很多知識;②內(nèi)容豐富，同時使用多個平臺，課堂新穎有趣且與同學交流密切，總體環(huán)境很好;③作業(yè)形式靈活，課堂結束后通過問卷答題形式考查本堂課的重點知識，有利于督促學生記錄課堂筆記，也加深了知識印象。教師會對每一次作業(yè)進行解答，并且援引多處資料解答學生問題，讓其在生動有趣的氛圍中完成學習任務的鞏固。實際上，從大一學生的學習習慣來看，以更靈活的方式適當增加練習次數(shù)，是高中以做題為主的學生學習方式的自然過渡，學生不但不會覺得反感，反而會很樂意采用這種方式了解自己的學習進度。

需要注意的是，實現(xiàn)課堂環(huán)節(jié)靈活調整、線上教學手段豐富多樣的前提是教師首先能夠掌握豐富的多媒體資源和足夠的備用線程，并能通過不同渠道向學生展示。尤其是在基于問題的自主學習環(huán)節(jié)中，如果僅布置完題目就等著大家搜索資料的話，會存在學習效果良莠不齊的現(xiàn)象。因此教師還需提供一定的研究思路、閱讀導向和必要的查找資料方法。在課程開始前預備多套方案，課程進行中和結束后及時統(tǒng)計測試結果和反饋意見，調整教學進度，以上種種也對教師的教學工作提高了要求。

六、結束語

本文主要針對《自動化概論》課程的線上教學工作，開展了基于微信平臺的教學模式與教學方法的研究，并結合一些具體的教學環(huán)節(jié)，介紹并討論了微信小程序和問卷星等輔助工具在微信平臺下的應用實例。經(jīng)實踐驗證，該教學模式和方法受到了絕大多數(shù)學生的好評，值得在此基礎上進行更加積極與深入的研究和探索。

在網(wǎng)絡教學中，需要我們進一步思考的是，即使在線下教學過程中，學生的課堂注意力和自控力也都是有限的。上課中時不時去翻閱手機的“低頭族”比比皆是，更不用說提供了“天然走神場所”的線上教學環(huán)境了。很多通過開啟攝像頭觀察學生學習注意力的方法又過分依賴網(wǎng)速，更是一種機械式的課堂監(jiān)督。因此，線上課程不應當僅僅是通過各種約束讓學生專注于學習，而是應當結合有效的內(nèi)容安排和問題設計，讓學生充分利用網(wǎng)絡，發(fā)揮平時積累的“碎片式搜索”能力，并通過有效的引導，讓學生學習如何查找資料、完成研究任務、解決問題，以達到在有限的課時較好地掌握自動化概論的目的。

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（編輯：李曉萍）