劉洪永 朱國慶 陳 南 季經(jīng)緯

1.中國礦業(yè)大學安全工程學院，江蘇 徐州 221116

2.中國礦業(yè)大學江蘇省城市地下空間火災防護重點實驗室，江蘇 徐州 221116

3.中國礦業(yè)大學煤礦瓦斯與火災防治教育部重點實驗室，江蘇 徐州 221116

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的深入發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已成為當前教育改革的重點。在高?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”正處于初步發(fā)展和國家“雙萬計劃”穩(wěn)步推進的檔口，突如其來的新冠肺炎疫情無疑成了在線教學改革和教育技術發(fā)展的加速器。為期數(shù)月的全員應急在線教學是為應對疫情防控而采取的權宜之計，屬于應急性臨時舉措，多數(shù)課程無論從資源建設、平臺技術、組織管理，還是師生教學過程的心理狀態(tài)、軟硬件設施等各方面準備均不充分，存在較大的被動成分，甚至不少課程教學采取了簡單的線下課程線上傳播的形式，與真正意義上的現(xiàn)代信息技術與教學過程的有機融合尚存在較大差距。但其成績和不足卻可為下一步在線教學常態(tài)化的發(fā)展提供經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，如賈文軍、郭玉婷、趙澤寧通過大學生在線學習的聚類分析，從七個大類別研究了學生在線學習的體驗現(xiàn)狀，得出了線上教學并不能完全取代線下教學的結論。廈門大學鄔大光教授團隊的調(diào)查數(shù)據(jù)則進一步指出，在線教學過程中學生自律性差和教師在線教學能力的短板是線上教學不能完全取代線下教學的主要原因。而工科專業(yè)核心課程涉及的專業(yè)知識難度較大、學生對基礎知識的依賴較強，加之在線授課教師難以實時掌握學生的學習效果而導致學生學習效率低、學習效果差。要改變學生自律性差的問題，就要從課程的內(nèi)容和課堂設計入手，規(guī)避在線教學的缺陷，根據(jù)專業(yè)課程的特點開展高效在線課堂設計，吸引學生的注意力、提高學生的學習效率。

本文將在問題解決六步法的基礎上，提出以“10+30+5+5”課程設計和“明確、表達、確定、試解、評價、提交”六步法授課方式為核心的高效在線課堂模式，并在消防工程專業(yè)骨干課程電氣防火中進行實證。

一、在線教學反映出的問題

與傳統(tǒng)教學相比，在線課堂為師生提供了嶄新的教與學的體驗。學生不僅能夠利用互聯(lián)網(wǎng)各種豐富、高質(zhì)量的課程素材，還能不受時間、空間的約束，更加方便地開展學習，享受“一對一”貴賓式學習體驗，但與此同時，師生也感受到了前所未有的挑戰(zhàn)。

（一）在線教學教師需要投入更多的精力

在線教學需要更關注學生的學習體驗，教師需要投入更多的精力進行課程內(nèi)容的劃分、課程素材的選擇，還需要重新學習、適應各種授課平臺，并不斷對課程資源和素材進行優(yōu)化調(diào)整。據(jù)統(tǒng)計，相比傳統(tǒng)課堂教學，90%以上的教師認為在線教學需要更多的時間和精力，50%以上的教師認為在線教學花費的時間至少比傳統(tǒng)課堂教學所花時間多1倍。

（二）在線教學需要更有吸引力、更高效的教學設計

在線教學不是簡單地通過直播，將傳統(tǒng)線下課堂轉(zhuǎn)移到線上或者讓學生在線自學，而是需要更精煉的語言、更高效的時間分配和更好吸引學生的課堂黏性。同時，在線教學會放大教師在言語和肢體動作的瑕疵，并被互聯(lián)網(wǎng)記錄和傳播。不同于在線會議，在線教學是教學活動，應通過教學手段實現(xiàn)教學目標，尤其對于實踐性較強的工科專業(yè)課程，僅通過教師的單向知識輸出難達到教學目的。

（三）在線課堂學生的參與度低，學習效果差

相比于面對面的線下課堂教學，在線課堂化有形于無形，學生沒有了教師的實時監(jiān)督，學習投入程度會降低。受時間限制，在線教學過程中，教師無法與學生通過眼神、表情等進行即時互動，學生普遍存在不會被教師點到的“僥幸心理”，聊天室、彈幕等互動途徑看似比線下課堂更活躍，卻很難達到預期的教學效果。隨著在線教學時間的延長，學生的課程互動參與程度越來越低，甚至出現(xiàn)教師拋出討論任務后得不到回應的現(xiàn)象，當然，學生也難以通過有效互動獲得學習積極性的正向激勵。

（四）學生自我管理能力參差不齊、在線教學的線下學習效果難以保證

學生一般通過電腦參與在線課堂，但同時使用多個社交聊天工具或在線教學工具時，聊天不僅會占用學生的學習時間，還會嚴重影響學生學習的投入程度，讓學生難以集中精力深入思考教師拋出的問題。在線教學內(nèi)容比傳統(tǒng)課堂更加精煉，學生需要更長時間的課前預習、課后拓展和復習鞏固，才能掌握在線教學的內(nèi)容。這占據(jù)了學生大部分的課外時間，擠壓了學生自主學習、自主思考、自主探究的時間，影響了課程高階能力的培養(yǎng)。加之學生的自律性和時間管理能力參差不齊，在線教學成為加劇學生成績分化的助推器。

相關調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，超過一半的學生認為線上學習效果不如傳統(tǒng)線下教學。學生在適應了在線教學形式的新鮮感和教學方式的便利性后，會將關注點集中在課程本身的收獲和感受上。在線教學的設計成為事關在線課堂學習體驗、學習效果和高階能力培養(yǎng)的關鍵因素。在教學過程中，教學資源的選擇、課程進度的控制、講授與互動時間的分配、學習效果的評測等均需進行精心的設計。

二、高效在線課堂的構建

（一）高效在線課堂的內(nèi)涵

高效在線教學是指以盡量少的時間和師生勞動投入，通過提高在線教學過程中教與學的效率以實現(xiàn)教學效果的最優(yōu)化、教學效益最大化的教學活動。高效在線課堂教學的特征是最大限度地落實以學為主的思想，充分發(fā)揮和調(diào)動學生的主體性、主動性和創(chuàng)造性，讓學生“心動、神動、腦動”。高效在線教學要做到“三講四不教”，即講核心、講本質(zhì)、講差異，“講”不是講授，而是點評，這也是考核測評的重點；“四不教”是線下自學能解決的不教、學生通過互動探討能解決的不教、學生通過查文獻查資料能解決的不教、需要通過線下實踐才能夠獲得的在實踐前不教。

（二）高效在線課堂的評判標準

判斷在線教學是否高效，主要著眼于以下七點：1.教學目標是否落實了知識與實踐技能、過程與思維方法和思政與價值倫理等“三維”要求；2.教學程序是否實現(xiàn)了“先自學、中測評、后講授”的流程；3.講授內(nèi)容是否由“單靠教材”變成了“基于教材”；4.教師的角色定位是否由“主演”變成了“導演”，甚至“編劇”，而學生的角色定位是否由“觀眾”真正變成了“主角”，甚至“導演”；5.教學手段是否實現(xiàn)了可考評、可復看并留下痕跡；6.教學過程是否線上開放、全員參與、有效互動；7.在線教學任務是否實現(xiàn)了“節(jié)清節(jié)畢、章清章畢”，不留尾巴。

（三）以問題解決六步法為核心的在線課堂設計

高效在線課堂的實現(xiàn)離不開高效的教學設計。工科專業(yè)課程涉及復雜的工程背景，其解決方法和技術邏輯是工程教育的核心。美國克利夫蘭州立大學的Charles KAlexander 提出的六步法將解決問題的思維過程具體化為可操作的步驟，具有良好的普適性，一般工程問題皆可運用六步法來加以解決。其包括六個步驟，故名六步法，具體如圖1所示。

六步法中，步驟①“明確問題”是整個過程的關鍵和核心，事關后續(xù)各步驟的深度和成敗以及母知識點的教學效果。步驟②“表達問題”及其可能的解決方案，可以通過頭腦風暴盡可能全地找出來，這樣既能節(jié)省該環(huán)節(jié)的時間，又能避免后續(xù)環(huán)節(jié)的失敗。步驟③“確定可選解集及最大可能方案”是對問題解決者的一個考驗，是確定解決方案的邊界和能否有解的關鍵，是僅次于步驟①“明確問題”的核心步驟。步驟④“嘗試解決問題”是將嘗試解題的過程、每個解題方案都詳細記錄下來，如果求解失敗，則可以檢查整個求解過程。步驟⑤“評價解決方案”，完成對所有解的評價，并給出問題的最優(yōu)解。步驟⑥“滿意評價、提交方案”是控制問題能否解決的核心步驟，也決定了步驟①“明確問題”是否成功。

（四）高效在線課堂的組織設計

高效在線課堂的組織設計就是如何在一節(jié)50 分鐘的課內(nèi)高效地實現(xiàn)以問題解決六步法為核心的課堂設計。根據(jù)高效課堂的內(nèi)涵和人類的認知規(guī)律，高效在線課堂可分為以下三個基本模式。

1.“10+35+5”模式，即教師用10 分鐘闡述學習任務并點撥分解引導，學生用35分鐘進行分工合作—自主探究—展現(xiàn)拔高—串插鞏固—達標測評，教師最后用5 分鐘總結點評。

2.“10+30+5+5”模式，即前10分鐘為預習交流，引導學生歸納出問題、發(fā)現(xiàn)疑點；中間30分鐘，教師針對各小組確定的問題進行合并整理，并結合教學設計進行引導、分析、總結；后5 分鐘通過測評讓學生鞏固本節(jié)課的知識要點；最后5分鐘教師總結點評。

3.“35+5+10”模式，即前段35分鐘，讓學生充分展示上節(jié)課后10分鐘和課下自主預習的成果，學生通過追問質(zhì)疑，提升學習目標，從而達到舉一反三的目的。而后教師用5分鐘進行總結點評，最后10分鐘教師圍繞該知識點引領學生進行知識拓展，布置課后思考題。

三、高效在線課堂的實踐

電氣防火課程是中國礦業(yè)大學消防工程專業(yè)的專業(yè)主干課，主要講授電氣火災的形成機理，從設計源頭改進電氣防火措施以及電氣火災監(jiān)控等預防手段。電能是當今使用最廣泛的能源，也是主要的能量供給方式，本課程的教學質(zhì)量對學生專業(yè)知識體系的構建具有重要的影響。本課程的教學目標除了讓學生掌握電氣火災的概念、原理和工程方法，最重要的高階目標就是使學生能夠正確運用這些概念、原理和工程方法確定復雜工程的電氣火災隱患，提出預防電氣火災的解決方案。因此，在線教學過程中如何引導和培養(yǎng)學生形成科學、規(guī)范的解決工程問題的思維方法，提高學生運用所學知識綜合解決工程問題的能力，是在線教學亟須解決的問題。

在電氣防火課程教學中引入問題解決“六步法”，首先需要對課程內(nèi)容進行優(yōu)化梳理，整合凝練出核心知識點，構建知識體系。為獲得良好的教學效果，在線教學的知識點應難易適中，其解決方法具有多樣性和典型性。其次，根據(jù)知識點確定相應的教學形式。問題解決“六步法”具有清晰明確的操作步驟，各知識點可根據(jù)其屬性靈活確定對應的教學形式。在教學實踐中筆者選用了事故案例導入式、現(xiàn)實問題導入式和網(wǎng)絡觀點導入式等教學法，通過常識推理向?qū)W生提出問題，快速將學生帶入情景，激發(fā)學生的學習興趣和參與討論的熱情，啟發(fā)學生提出問題和質(zhì)疑思辨，提高學生理論聯(lián)系實際、系統(tǒng)解決工程問題的能力，具體做法如下。

1.將問題解決六步法概述為明確、表達、確定、試解、評價、提交，便于教學時表述。

2.在各步驟中合理設置問題，向?qū)W生發(fā)問，引導學生思考與參與。

教學的一般過程為:首先以知識點的導入案例開篇并拋出解決思路:“什么措施能夠解決這個問題呢？請同學們嘗試采用六步法進行分析！”在等待期間教師根據(jù)以往互動的情況確定提問的目標學生，引導學生主動發(fā)言:“哪位同學來確定要求解決的問題？”這時，若有學生主動回答，教師便引導學生正確地表述問題，若無響應，則可提問目標學生。后面的步驟類此進行。從筆者的實踐來看，教學過程均能順利進行，用時與線下課堂相當。為了順利推進教學進程，落實學生的全員參與，筆者在開課前將學生按4～6人進行分組，明確各組的組號及每位學生的組內(nèi)順序號，便于教師的提問和互動。

下面以配電方式的一個知識點為例進行說明。筆者從生活中常見的電腦機箱漏電入手，啟發(fā)式地引入低壓供配電方式，將枯燥的接地方式融入問題的解決，從而提高學生歸納問題、解決問題的能力，“10+30+5+5”具體教學設計見表1。

上述教學設計在2018年的電氣防火課程開始試驗，并在2019—2020年第二學期進行了線上教學實踐，取得了良好效果。

1.學生聽課積極性得到提高。學生的上課簽到率一直保持在97%以上，而該課程以往的出勤率一直保持在70%～80%。

2.學生聽課的注意力集中度得到提升。筆者通過統(tǒng)計了解到，學生上課過程中簽到和提問的在線響應時間較線下授課有了很大的提升。

3.學生回答問題的主動性得到較大提升。隨著對六步法的熟悉和掌握，學生主動回答問題的比例明顯提高，學生參與教學過程的積極性得到提升。

4.學生的成績有了較大提高。通過教學內(nèi)容和課堂組織形式的設計，每個學生都感受到了課堂的熱情與溫度，從被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈骄渴綄W習。在課程的內(nèi)容逐年增加、課時量不變而試題難度和能力考核分值不斷提高的情況下，課程的期末試卷平均成績由改革前的790分上升到2020年的879分，成績明顯提高。

四、結語

經(jīng)過三年的實踐，特別是2020 年的線上教學實踐，筆者認為，以“10+30+5+5”課程設計和“明確、表達、確定、試解、評價、提交”六步法授課方式為核心的高效在線課堂模式是一種能切實提高工科專業(yè)課程在線教學質(zhì)量的有效方法。課程內(nèi)容的優(yōu)化設計與授課方式的改革，充分利用了網(wǎng)絡空間的便利性，改變了以教師PPT 教授為主的課堂氛圍，顯著提高了學生的聽課積極性、注意力集中度以及回答問題的主動性，得到了學生的普遍認可。

在電氣火災課程在線教學中引入六步法開展教學的實踐表明，其教學效果是正面的，但相關量化評價指標和數(shù)據(jù)尚存不足，這是后續(xù)工作需要加以研究解決的問題。本文可為工科專業(yè)核心課程的“金課”建設提供思路和借鑒。