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開放模式下的環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革

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開放模式下的環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革

[摘要]隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展,開放式教育已經(jīng)成為當(dāng)下主流教育模式之一。目前,熱門專業(yè)的商業(yè)化教育平臺和教育網(wǎng)站取得了較大的發(fā)展,而相對冷門的專業(yè)開放教育還局限于傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法。針對當(dāng)前環(huán)境類專業(yè)遠(yuǎn)程教育中存在的矛盾,對環(huán)境工程專業(yè)的開放式教學(xué)改革路徑進(jìn)行了探討,以期為環(huán)境工程專業(yè)開放教育的改革和發(fā)展,以及教學(xué)質(zhì)量的提升提供幫助。

[關(guān)鍵詞]開放教育;教學(xué)改革;環(huán)境工程

1背景與動因

相對于傳統(tǒng)教育而言,開放教育是一種充分利用社會教育資源、現(xiàn)代媒體技術(shù)及靈活的支持管理服務(wù),為一切有學(xué)習(xí)愿望的人提供學(xué)習(xí)時空條件和全方位學(xué)習(xí)環(huán)境的教育方式。開放教育不受時間和空間限制,因而成為構(gòu)建全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)體系的主要手段[1]。開放教育是伴隨著現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型教育方式,因而對教育信息化具有較高的依耐性。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,越來越多的學(xué)生成為互聯(lián)網(wǎng)的“原住民”,他們學(xué)習(xí)的方式也隨之發(fā)生了重要的改變[2]。作為培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和地方發(fā)展所需的應(yīng)用型人才的教育形態(tài),開放教育直接服務(wù)于職場中的學(xué)習(xí)者,學(xué)生學(xué)習(xí)知識的目的性和應(yīng)用性更強(qiáng),通過遠(yuǎn)程教育平臺開展實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué),讓在職學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)職業(yè)操作技能,提高自身的競爭力,是遠(yuǎn)程教育工作者必須研究的重要課題。近年來,伴隨信息技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了各種新的教育模式和教學(xué)平臺,如微信公眾號學(xué)習(xí)平臺、在線輔導(dǎo)課、精品體驗課等層出不窮。據(jù)調(diào)查,2018年在線教育學(xué)習(xí)平臺的五種熱門模式有錄播、流媒體直播、OBS(OpenBroadcasterSoftware)直播、一對一、在線編程/實(shí)踐模式(Codecademy)等[3]。目前,這些新的教學(xué)模式大多應(yīng)用于熱門專業(yè)的教學(xué),在環(huán)境工程這類專業(yè)的應(yīng)用比較少見。終身學(xué)習(xí)已經(jīng)成為重要趨勢,在線學(xué)習(xí)的方式已逐漸滲透于人們的日常生活;環(huán)境工程等非熱門專業(yè)的教學(xué)也應(yīng)該順應(yīng)時展,尋找合適的途徑開拓新的在線教學(xué)模式和教學(xué)方法,提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,讓課程服務(wù)于終身、服務(wù)于全民。

2環(huán)境工程專業(yè)課程開放教學(xué)模式的現(xiàn)狀和困難

遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)平臺是目前對成人學(xué)習(xí)者進(jìn)行遠(yuǎn)程開放教育的重要平臺,歷經(jīng)多年發(fā)展已相對成熟。以“政府支持、高校主體、社會參與”的建設(shè)模式,我國高校公開教育資源經(jīng)歷了從初步探索到整體發(fā)展再到全面深化的演進(jìn)過程。目前環(huán)境工程類開放教育資源主要來自高校開放教育資源,包括精品課程、精品開放課程和在線開放課程。精品開放課程包括精品視頻公開課和精品資源共享課,經(jīng)過遴選的課程統(tǒng)一在“愛課程”(www.icourses.cn)平臺進(jìn)行。在線開放課程主要在慕課平臺,網(wǎng)易與高教社共同推出“中國大學(xué)MOOC”,共有581所高校加入,是國內(nèi)目前最大的開放式在線課程學(xué)習(xí)平臺;此外,“智慧樹”、“學(xué)堂在線”等慕課平臺也有一定的教學(xué)規(guī)模[4]。這些開放教育資源有力地推動了教育公平,推動了終身教育。歷經(jīng)多年發(fā)展,環(huán)境工程專業(yè)的開放教育已相對成熟,各類遠(yuǎn)程教育平臺積累了相當(dāng)豐富的學(xué)習(xí)資源,學(xué)習(xí)者可以瀏覽各種類型的教學(xué)資源,系統(tǒng)化學(xué)習(xí)課程知識[5]。目前,環(huán)境工程專業(yè)開放教育主要是通過觀看開放教育資源中的教學(xué)視頻和教學(xué)文件的方式完成知識的傳遞,只要有手機(jī)或者電腦的地方,無論何時何地都可以學(xué)習(xí)相關(guān)的課程資源。但是對于環(huán)境工程專業(yè)中某些實(shí)驗實(shí)訓(xùn)類的課程,在學(xué)習(xí)的過程中需要注重實(shí)際操作,僅僅觀看教學(xué)視頻和教學(xué)文件的教學(xué)方式往往不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果,學(xué)生無法將專業(yè)名詞的涵義理解透徹,亦不能掌握實(shí)驗操作的具體流程和注意事項,沒有實(shí)驗室條件的支撐和動手操作的切實(shí)體會,未訓(xùn)練學(xué)生解決實(shí)際問題的思維邏輯,難以引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,難以保持學(xué)習(xí)熱情;對教師教學(xué)活動的設(shè)計有較大的難度和影響。

3環(huán)境工程專業(yè)實(shí)踐課程開放教學(xué)改革途徑

3.1學(xué)習(xí)熱門專業(yè)的教學(xué)方法

目前,人工智能提升到了國家戰(zhàn)略層面,推動著人類第四次工業(yè)革命。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的興起,Python程序設(shè)計語言以其簡單高效的特點(diǎn)在現(xiàn)今的信息時代受到了廣泛青睞。目前,98%的人工智能的開發(fā),用的是Python語言編程。Python語言既適用于Web開發(fā)、移動開發(fā)、游戲開發(fā)、桌面應(yīng)用,又適用于當(dāng)前最流行的人工智能、大數(shù)據(jù)、科學(xué)計算、金融分析等領(lǐng)域。在過去的幾年里,Python成為“最火編程語言之一”。因而,Python語言的商業(yè)教學(xué)培訓(xùn)網(wǎng)站或微信公眾號呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。例如“風(fēng)變編程”、“扇貝編程”、“達(dá)內(nèi)教育”等等,這些商業(yè)培訓(xùn)網(wǎng)站專注為零基礎(chǔ)用戶設(shè)計的編程學(xué)習(xí)產(chǎn)品,將學(xué)習(xí)內(nèi)容由易到難分成階梯式的教學(xué)模塊,通過人工智能實(shí)現(xiàn)知識的自動化教學(xué);以交互式課堂、在線作業(yè)實(shí)操和老師跟蹤輔導(dǎo)答疑的形式,幫助學(xué)員掌握和熟練使用Python語言,并有能力將之實(shí)踐于學(xué)習(xí)和生活當(dāng)中,幫助學(xué)員提升工作效率和職場競爭力。在該語言的學(xué)習(xí)過程中,學(xué)員可以根據(jù)需要自行安排學(xué)習(xí)時間,自己把握學(xué)習(xí)進(jìn)度,每一個知識點(diǎn)后都設(shè)置了課堂練習(xí),可實(shí)時演練學(xué)習(xí)效果,保證學(xué)生對知識點(diǎn)的運(yùn)用能力。對于Python語言的零基礎(chǔ)學(xué)員,目前主流商業(yè)教學(xué)培訓(xùn)網(wǎng)站的教學(xué)過程一般通過自動化的短信聊天方式完成,學(xué)員每按下一次按鍵,就會出現(xiàn)一條教學(xué)信息,教學(xué)信息中涵蓋的知識點(diǎn)通過文字、圖片和短視頻的形式,以最通俗易懂的方式呈現(xiàn)給學(xué)員,整個教學(xué)進(jìn)度全部由學(xué)員自己控制。每一個教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了4~5個實(shí)際的教學(xué)目標(biāo)或任務(wù),每一個教學(xué)目標(biāo)又設(shè)置了階梯式的闖關(guān)環(huán)節(jié),在闖關(guān)的過程中學(xué)員逐漸掌握編程語言的知識點(diǎn),并應(yīng)用所學(xué)的知識點(diǎn)完成教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置從易到難,闖關(guān)式的教學(xué)目標(biāo)保證學(xué)員掌握每一個知識點(diǎn),對于非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)員來說,通俗易懂,給人一種耳目一新的感覺。同樣作為實(shí)操性質(zhì)較強(qiáng)的課程,在環(huán)境工程類實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程的在線教學(xué)過程中,可將現(xiàn)有的教育教學(xué)資源“碎片化”,并根據(jù)知識點(diǎn)將其分段整合到每一個教學(xué)環(huán)節(jié)中,學(xué)生在逐級進(jìn)階的闖關(guān)環(huán)節(jié)和知識點(diǎn)的演練過程中,掌握知識要點(diǎn),內(nèi)化實(shí)操能力。如果能夠?qū)⑸虡I(yè)教學(xué)培訓(xùn)網(wǎng)站中廣泛應(yīng)用的自動化教學(xué)方法和交互式的教學(xué)模式進(jìn)行合理的設(shè)計,并應(yīng)用于環(huán)境工程類專業(yè)的實(shí)訓(xùn)課程教學(xué),相信學(xué)生也會有完全不同的學(xué)習(xí)體驗和學(xué)習(xí)效果。

3.2構(gòu)建微信公眾學(xué)習(xí)平臺

改革并優(yōu)化現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,增加其互動性、反饋性和便捷性,讓學(xué)生在搜索某個知識點(diǎn)時,能夠快速獲取結(jié)果,提高學(xué)習(xí)效率。目前,微信已經(jīng)深入到每個年輕人的生活中,作為一種一對多的交流與互動工具,微信公眾平臺也為教育領(lǐng)域帶來了新的契機(jī)。微信公眾平臺具有信息聚合、訂閱推送和自動回復(fù)響應(yīng)等功能,可以實(shí)現(xiàn)資源內(nèi)容的精準(zhǔn)送達(dá)、關(guān)鍵詞檢索和知識存儲,學(xué)習(xí)者無需下載便能在微信公眾平臺中瀏覽并保存學(xué)習(xí)資源[6]。針對傳統(tǒng)在線學(xué)習(xí)中存在的學(xué)生人數(shù)多、師生課外互動少、學(xué)生專業(yè)技能培養(yǎng)欠缺等問題,可嘗試使用微信公眾平臺的教育功能,建構(gòu)基于微信公眾平臺的在線教學(xué)模式。有研究已經(jīng)報道了微信公眾平臺在教育領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢和效果[7]。其思想和策略值得環(huán)境工程類專業(yè)開放教學(xué)參考和借鑒。首先,針對環(huán)境工程專業(yè)各課程的特點(diǎn),通過對資源建設(shè)、平臺搭建、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)評價等環(huán)節(jié)的充分研究和設(shè)計,構(gòu)建適合開放教育環(huán)境的教育模式。其次,通過對群聊的發(fā)言頻次、活躍程度、學(xué)習(xí)滿意度進(jìn)行調(diào)查,驗證微信公眾平臺對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用。

3.3提升教師信息化教學(xué)能力

計算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展對教育帶來了前所未有的沖擊。觀看教學(xué)視頻已經(jīng)難以引起學(xué)生的興趣,更何況我們的授課對象是有著繁忙工作的環(huán)境專業(yè)工作人員。互聯(lián)網(wǎng)時代,知識內(nèi)涵與學(xué)習(xí)過程都在發(fā)生改變,技術(shù)深度賦能在線開放教育,傳統(tǒng)的開放教育模式難以滿足大數(shù)據(jù)時代的需求,所以教師要努力順應(yīng)大數(shù)據(jù)和人工智能的時展,增加自己的信息技術(shù)專業(yè)知識儲備,保持對信息技術(shù)的敏感性,經(jīng)常了解行業(yè)的最新信息技術(shù)發(fā)展動態(tài),使自己的教學(xué)理念跟上時代的發(fā)展和脈搏。同時,汲取熱門專業(yè)的教學(xué)方法和教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)和長處,并將其合理融合到本專業(yè)的教學(xué)過程中,從而為學(xué)生提供新的教學(xué)體驗。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和更新,從事在線教育的環(huán)境工程專業(yè)教師也應(yīng)不斷提升自己的信息技術(shù)專業(yè)知識和信息化教學(xué)能力,增加與信息技術(shù)專業(yè)人員的交流和合作,推進(jìn)環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新。此外,教師需要組建成聯(lián)盟,工作之余進(jìn)行交流研討,或者對優(yōu)秀教師的在線教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行學(xué)習(xí),從而進(jìn)一步提高自身的專業(yè)水平。

3.4結(jié)合崗位需求,完善教學(xué)體系

傳統(tǒng)開放教學(xué)模式注重傳授專業(yè)理論,輕視培訓(xùn)職業(yè)技能,理論知識未能真正應(yīng)用到實(shí)踐操作中去。因此,很多學(xué)生在接受進(jìn)修學(xué)習(xí)后,仍然感覺在工作實(shí)踐中力不從心,接受的知識用處不大,這一方面也使他們失去了繼續(xù)學(xué)習(xí)的信心。因此,開放課程的教師應(yīng)充分了解學(xué)員群體的工作性質(zhì),在教學(xué)過程中關(guān)心學(xué)生的職業(yè)需求,了解學(xué)員學(xué)習(xí)本專業(yè)的目的[8],并創(chuàng)新教學(xué)體系,構(gòu)建完善的在職者教學(xué)模式,既能強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)知識,又能啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的能力,同時結(jié)合教師的理論知識和實(shí)操經(jīng)驗,幫助學(xué)員解決工作上遇到的難題。此外,可通過學(xué)校與企業(yè)的深度合作,為學(xué)員提供更合適的實(shí)踐平臺和實(shí)訓(xùn)基地,強(qiáng)化教育與科研的共同發(fā)展,提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和科研合作能力。時代在發(fā)展,科學(xué)也在不斷進(jìn)步,作為一門與科學(xué)技術(shù)水平息息相關(guān)的專業(yè),環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)的開放教育也應(yīng)該緊跟科學(xué)發(fā)展和學(xué)科發(fā)展的步伐。首先,在教學(xué)內(nèi)容上,要保證其先進(jìn)性和時效性。環(huán)境專業(yè)的開放教學(xué)過程中,應(yīng)及時更新培養(yǎng)目標(biāo)、科學(xué)設(shè)定教學(xué)計劃、及時補(bǔ)充新的教學(xué)內(nèi)容以及新技術(shù)方法,讓學(xué)員及時了解新的技術(shù)手段,從認(rèn)知上讓學(xué)員緊跟科技發(fā)展步伐。其次,在教學(xué)方法上,也應(yīng)順應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展,通過先進(jìn)的教學(xué)平臺,整合各種優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源并推送給學(xué)員,充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺或者微信群維護(hù)與學(xué)員之間的關(guān)系,鼓勵學(xué)生反饋問題,輔以及時的輔導(dǎo)和答疑,促進(jìn)學(xué)員的學(xué)習(xí)效率和效果。

3.5仿真與實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,增強(qiáng)服務(wù)功能

因環(huán)境工程專業(yè)的特點(diǎn),部分實(shí)踐類課程需要學(xué)生通過動手實(shí)踐才能有切身的體會,加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果,提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力、分析問題和解決問題的能力。因此,在開放教學(xué)模式下,虛擬仿真技術(shù)能夠較好的解決這一難題。虛擬仿真教學(xué)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真模擬技術(shù),為學(xué)生提供虛擬的實(shí)驗室場景和逼真的操作對象,可用實(shí)時運(yùn)行的動態(tài)數(shù)學(xué)模型來模擬工廠的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程與裝置設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)等,為學(xué)生提供基于企業(yè)崗位工作的真實(shí)體驗。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的仿真教學(xué)環(huán)境營造的企業(yè)環(huán)境,使仿真企業(yè)實(shí)踐真正走進(jìn)教學(xué),極大的促進(jìn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合,其沉浸式的超現(xiàn)實(shí)體驗,為實(shí)訓(xùn)教學(xué)帶來了一場前所未有的顛覆性式變革[9]。因此,在環(huán)境工程專業(yè)的開放教學(xué)過程中,可加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)平臺建設(shè),將分析儀器類、環(huán)境工程類、虛擬現(xiàn)實(shí)類環(huán)境工程仿真實(shí)驗教學(xué)資源納入相關(guān)課程的教學(xué)環(huán)節(jié),同時在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程中將軟硬件結(jié)合的仿真工廠納入教學(xué)過程中,讓學(xué)生對真實(shí)的環(huán)境科學(xué)與工程類相關(guān)崗位有真實(shí)的了解和體驗,學(xué)生通過實(shí)際動手操作和模擬處理事故等的訓(xùn)練,提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力和分析問題與解決問題的能力[10]。此外,由于仿真實(shí)驗教學(xué)系統(tǒng)可以及時升級,開發(fā)人員可持續(xù)增加實(shí)驗項目和內(nèi)容,及時加入最先進(jìn)的工藝和裝置,讓學(xué)生在較短的時間內(nèi)接觸并掌握行業(yè)領(lǐng)域前沿的知識技能[11],大大拓寬學(xué)生的知識面和實(shí)踐技能。雖然虛擬仿真技術(shù)為實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程提供了較大的便利,極大的增加了教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率,但是并不能完全取代傳統(tǒng)的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)。因此,學(xué)校仍需要為學(xué)員提供實(shí)驗實(shí)訓(xùn)平臺,同時加強(qiáng)校企合作,為學(xué)生提供真實(shí)的實(shí)驗室環(huán)境和實(shí)踐基地。通過虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗教學(xué)安排,取長補(bǔ)短,讓學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)效果的基礎(chǔ)上,獲得真實(shí)體驗實(shí)驗流程和崗位實(shí)踐的機(jī)會,加強(qiáng)與鞏固所學(xué)知識,帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力,提高整體實(shí)驗教學(xué)效果,更好的完成人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

3.6專業(yè)素養(yǎng)教育貫穿始終,弘揚(yáng)工匠精神

在黨的報告中,提出要“建設(shè)知識型、技能型、創(chuàng)新型勞動者大軍,弘揚(yáng)勞模精神和工匠精神”,我國正在由制造業(yè)大國向“質(zhì)造業(yè)”大國發(fā)展,面對這一發(fā)展趨勢,我國將需要大量富有工匠精神的勞動者加入社會大生產(chǎn)中[12]。環(huán)境科學(xué)或環(huán)境工程專業(yè)人才的專業(yè)素養(yǎng)極大的影響個人的職業(yè)發(fā)展以及學(xué)校的專業(yè)建設(shè)和發(fā)展。因此,在開放教育教學(xué)過程中,應(yīng)始終注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì),從課程結(jié)構(gòu)入手,將工匠精神融入其中。通過指導(dǎo)教師自身的素質(zhì)建設(shè),實(shí)驗數(shù)據(jù)錯誤原因分析的切身體會以及警示案例教學(xué)等手段,讓學(xué)生明晰科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的重要性、科學(xué)操作的必要性和錯誤操作的危險性。指導(dǎo)教師在教學(xué)過程中應(yīng)將實(shí)踐教學(xué)與工匠精神相結(jié)合,注重培養(yǎng)和提升學(xué)員的專業(yè)素質(zhì),在每一個實(shí)驗步驟或工程工藝設(shè)計中都秉承嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與高超的技術(shù),以最敬業(yè)的精神面對崗位工作任務(wù),每一個環(huán)節(jié)都致力于做到更好;通過教師的以身作則、教育和啟發(fā),讓學(xué)生潛移默化地感受工匠精神,引導(dǎo)學(xué)生愛崗敬業(yè)、刻苦鉆研、精益求精,形成工匠意識。

4結(jié)束語

技術(shù)一直以來是推動教育變革的重要力量,新興技術(shù)推動著開放教育的快速發(fā)展,知識的內(nèi)涵與在線學(xué)習(xí)過程都在發(fā)生改變,在線學(xué)習(xí)的方式已逐漸滲透于人們的日常生活,開放教育的發(fā)展面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此,熱門專業(yè)的在線教育取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步,未來幾年內(nèi),在線教育平臺技術(shù)的持續(xù)升級、在線學(xué)習(xí)平臺產(chǎn)品的豐富和成熟,都將推動線上教育規(guī)模進(jìn)一步增長。在此趨勢之下,環(huán)境工程專業(yè)的開放教育也應(yīng)緊跟信息和科技的發(fā)展步伐,從教學(xué)方法、教學(xué)平臺、教師信息化教學(xué)的能力、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系以及教學(xué)手段上不斷更新,以順應(yīng)時代的發(fā)展和學(xué)員的需求,為學(xué)員提供高質(zhì)量的開放教育。

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作者:彭雙 周貝貝 陳婉 單位: 江蘇開放大學(xué)

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