開放模式下的環境工程專業教學改革

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[摘要]隨著信息技術的飛躍發展，開放式教育已經成為當下主流教育模式之一。目前，熱門專業的商業化教育平臺和教育網站取得了較大的發展，而相對冷門的專業開放教育還局限于傳統的教學模式和教學方法。針對當前環境類專業遠程教育中存在的矛盾，對環境工程專業的開放式教學改革路徑進行了探討，以期為環境工程專業開放教育的改革和發展，以及教學質量的提升提供幫助。

[關鍵詞]開放教育；教學改革；環境工程

1背景與動因

相對于傳統教育而言，開放教育是一種充分利用社會教育資源、現代媒體技術及靈活的支持管理服務，為一切有學習愿望的人提供學習時空條件和全方位學習環境的教育方式。開放教育不受時間和空間限制，因而成為構建全民學習、終身學習體系的主要手段[1]。開放教育是伴隨著現代信息技術發展而產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。隨著信息技術的飛速發展，越來越多的學生成為互聯網的“原住民”，他們學習的方式也隨之發生了重要的改變[2]。作為培養經濟建設和地方發展所需的應用型人才的教育形態，開放教育直接服務于職場中的學習者，學生學習知識的目的性和應用性更強，通過遠程教育平臺開展實驗實訓教學，讓在職學習者學習職業操作技能，提高自身的競爭力，是遠程教育工作者必須研究的重要課題。近年來，伴隨信息技術的發展產生了各種新的教育模式和教學平臺，如微信公眾號學習平臺、在線輔導課、精品體驗課等層出不窮。據調查，2018年在線教育學習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/實踐模式(Codecademy)等[3]。目前，這些新的教學模式大多應用于熱門專業的教學，在環境工程這類專業的應用比較少見。終身學習已經成為重要趨勢，在線學習的方式已逐漸滲透于人們的日常生活；環境工程等非熱門專業的教學也應該順應時展，尋找合適的途徑開拓新的在線教學模式和教學方法，提升教學質量和教學效果，讓課程服務于終身、服務于全民。

2環境工程專業課程開放教學模式的現狀和困難

遠程教育網絡平臺是目前對成人學習者進行遠程開放教育的重要平臺，歷經多年發展已相對成熟。以“政府支持、高校主體、社會參與”的建設模式，我國高校公開教育資源經歷了從初步探索到整體發展再到全面深化的演進過程。目前環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，經過遴選的課程統一在“愛課程”(www.icourses.cn)平臺進行。在線開放課程主要在慕課平臺，網易與高教社共同推出“中國大學MOOC”，共有581所高校加入，是國內目前最大的開放式在線課程學習平臺；此外，“智慧樹”、“學堂在線”等慕課平臺也有一定的教學規模[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。歷經多年發展，環境工程專業的開放教育已相對成熟，各類遠程教育平臺積累了相當豐富的學習資源，學習者可以瀏覽各種類型的教學資源，系統化學習課程知識[5]。目前，環境工程專業開放教育主要是通過觀看開放教育資源中的教學視頻和教學文件的方式完成知識的傳遞，只要有手機或者電腦的地方，無論何時何地都可以學習相關的課程資源。但是對于環境工程專業中某些實驗實訓類的課程，在學習的過程中需要注重實際操作，僅僅觀看教學視頻和教學文件的教學方式往往不能達到預期的教學效果，學生無法將專業名詞的涵義理解透徹，亦不能掌握實驗操作的具體流程和注意事項，沒有實驗室條件的支撐和動手操作的切實體會，未訓練學生解決實際問題的思維邏輯，難以引發學生學習興趣，難以保持學習熱情；對教師教學活動的設計有較大的難度和影響。

3環境工程專業實踐課程開放教學改革途徑

3.1學習熱門專業的教學方法

目前，人工智能提升到了國家戰略層面，推動著人類第四次工業革命。隨著大數據和人工智能的興起，Python程序設計語言以其簡單高效的特點在現今的信息時代受到了廣泛青睞。目前，98%的人工智能的開發，用的是Python語言編程。Python語言既適用于Web開發、移動開發、游戲開發、桌面應用，又適用于當前最流行的人工智能、大數據、科學計算、金融分析等領域。在過去的幾年里，Python成為“最火編程語言之一”。因而，Python語言的商業教學培訓網站或微信公眾號呈現爆發式增長。例如“風變編程”、“扇貝編程”、“達內教育”等等，這些商業培訓網站專注為零基礎用戶設計的編程學習產品，將學習內容由易到難分成階梯式的教學模塊，通過人工智能實現知識的自動化教學；以交互式課堂、在線作業實操和老師跟蹤輔導答疑的形式，幫助學員掌握和熟練使用Python語言，并有能力將之實踐于學習和生活當中，幫助學員提升工作效率和職場競爭力。在該語言的學習過程中，學員可以根據需要自行安排學習時間，自己把握學習進度，每一個知識點后都設置了課堂練習，可實時演練學習效果，保證學生對知識點的運用能力。對于Python語言的零基礎學員，目前主流商業教學培訓網站的教學過程一般通過自動化的短信聊天方式完成，學員每按下一次按鍵，就會出現一條教學信息，教學信息中涵蓋的知識點通過文字、圖片和短視頻的形式，以最通俗易懂的方式呈現給學員，整個教學進度全部由學員自己控制。每一個教學內容設置了4~5個實際的教學目標或任務，每一個教學目標又設置了階梯式的闖關環節，在闖關的過程中學員逐漸掌握編程語言的知識點，并應用所學的知識點完成教學目標。教學目標的設置從易到難，闖關式的教學目標保證學員掌握每一個知識點，對于非計算機專業的學員來說，通俗易懂，給人一種耳目一新的感覺。同樣作為實操性質較強的課程，在環境工程類實驗實訓課程的在線教學過程中，可將現有的教育教學資源“碎片化”，并根據知識點將其分段整合到每一個教學環節中，學生在逐級進階的闖關環節和知識點的演練過程中，掌握知識要點，內化實操能力。如果能夠將商業教學培訓網站中廣泛應用的自動化教學方法和交互式的教學模式進行合理的設計，并應用于環境工程類專業的實訓課程教學，相信學生也會有完全不同的學習體驗和學習效果。

3.2構建微信公眾學習平臺

改革并優化現有的網絡學習平臺，增加其互動性、反饋性和便捷性，讓學生在搜索某個知識點時，能夠快速獲取結果，提高學習效率。目前，微信已經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域帶來了新的契機。微信公眾平臺具有信息聚合、訂閱推送和自動回復響應等功能，可以實現資源內容的精準送達、關鍵詞檢索和知識存儲，學習者無需下載便能在微信公眾平臺中瀏覽并保存學習資源[6]。針對傳統在線學習中存在的學生人數多、師生課外互動少、學生專業技能培養欠缺等問題，可嘗試使用微信公眾平臺的教育功能，建構基于微信公眾平臺的在線教學模式。有研究已經報道了微信公眾平臺在教育領域應用的優勢和效果[7]。其思想和策略值得環境工程類專業開放教學參考和借鑒。首先，針對環境工程專業各課程的特點，通過對資源建設、平臺搭建、教學設計、教學評價等環節的充分研究和設計，構建適合開放教育環境的教育模式。其次，通過對群聊的發言頻次、活躍程度、學習滿意度進行調查，驗證微信公眾平臺對學生學習興趣和學習效果的促進作用。

3.3提升教師信息化教學能力

計算機和信息技術的發展對教育帶來了前所未有的沖擊。觀看教學視頻已經難以引起學生的興趣，更何況我們的授課對象是有著繁忙工作的環境專業工作人員。互聯網時代，知識內涵與學習過程都在發生改變，技術深度賦能在線開放教育，傳統的開放教育模式難以滿足大數據時代的需求，所以教師要努力順應大數據和人工智能的時展，增加自己的信息技術專業知識儲備，保持對信息技術的敏感性，經常了解行業的最新信息技術發展動態，使自己的教學理念跟上時代的發展和脈搏。同時，汲取熱門專業的教學方法和教學模式的優點和長處，并將其合理融合到本專業的教學過程中，從而為學生提供新的教學體驗。隨著信息技術的不斷發展和更新，從事在線教育的環境工程專業教師也應不斷提升自己的信息技術專業知識和信息化教學能力，增加與信息技術專業人員的交流和合作，推進環境工程專業的教學方法的改革和創新。此外，教師需要組建成聯盟，工作之余進行交流研討，或者對優秀教師的在線教學經驗進行學習，從而進一步提高自身的專業水平。

3.4結合崗位需求，完善教學體系

傳統開放教學模式注重傳授專業理論，輕視培訓職業技能，理論知識未能真正應用到實踐操作中去。因此，很多學生在接受進修學習后，仍然感覺在工作實踐中力不從心，接受的知識用處不大，這一方面也使他們失去了繼續學習的信心。因此，開放課程的教師應充分了解學員群體的工作性質，在教學過程中關心學生的職業需求，了解學員學習本專業的目的[8]，并創新教學體系，構建完善的在職者教學模式，既能強化學生的基礎知識，又能啟發學生創新思維的能力，同時結合教師的理論知識和實操經驗，幫助學員解決工作上遇到的難題。此外，可通過學校與企業的深度合作，為學員提供更合適的實踐平臺和實訓基地，強化教育與科研的共同發展，提高學生的實踐能力、創新能力和科研合作能力。時代在發展，科學也在不斷進步，作為一門與科學技術水平息息相關的專業，環境科學和環境工程專業的開放教育也應該緊跟科學發展和學科發展的步伐。首先，在教學內容上，要保證其先進性和時效性。環境專業的開放教學過程中，應及時更新培養目標、科學設定教學計劃、及時補充新的教學內容以及新技術方法，讓學員及時了解新的技術手段，從認知上讓學員緊跟科技發展步伐。其次，在教學方法上，也應順應信息技術的發展，通過先進的教學平臺，整合各種優質的教學資源并推送給學員，充分運用網絡平臺或者微信群維護與學員之間的關系，鼓勵學生反饋問題，輔以及時的輔導和答疑，促進學員的學習效率和效果。

3.5仿真與實訓相結合，增強服務功能

因環境工程專業的特點，部分實踐類課程需要學生通過動手實踐才能有切身的體會，加強學習效果，提高學生的動手實踐能力、分析問題和解決問題的能力。因此，在開放教學模式下，虛擬仿真技術能夠較好的解決這一難題。虛擬仿真教學利用虛擬現實技術和仿真模擬技術，為學生提供虛擬的實驗室場景和逼真的操作對象，可用實時運行的動態數學模型來模擬工廠的實際生產運行過程與裝置設備的運行狀態與參數等，為學生提供基于企業崗位工作的真實體驗。基于虛擬現實技術的仿真教學環境營造的企業環境，使仿真企業實踐真正走進教學，極大的促進了理論與實踐的結合，其沉浸式的超現實體驗，為實訓教學帶來了一場前所未有的顛覆性式變革[9]。因此，在環境工程專業的開放教學過程中，可加強虛擬仿真實驗教學平臺建設，將分析儀器類、環境工程類、虛擬現實類環境工程仿真實驗教學資源納入相關課程的教學環節，同時在實習實訓課程中將軟硬件結合的仿真工廠納入教學過程中，讓學生對真實的環境科學與工程類相關崗位有真實的了解和體驗，學生通過實際動手操作和模擬處理事故等的訓練，提高理論聯系實際的能力和分析問題與解決問題的能力[10]。此外，由于仿真實驗教學系統可以及時升級，開發人員可持續增加實驗項目和內容，及時加入最先進的工藝和裝置，讓學生在較短的時間內接觸并掌握行業領域前沿的知識技能[11]，大大拓寬學生的知識面和實踐技能。雖然虛擬仿真技術為實驗實訓課程提供了較大的便利，極大的增加了教學效果和學習效率，但是并不能完全取代傳統的實驗實訓教學。因此，學校仍需要為學員提供實驗實訓平臺，同時加強校企合作，為學生提供真實的實驗室環境和實踐基地。通過虛實結合的實驗教學安排，取長補短，讓學生在虛擬仿真教學效果的基礎上，獲得真實體驗實驗流程和崗位實踐的機會，加強與鞏固所學知識，帶動學生的學習興趣，提高學生的綜合創新能力，提高整體實驗教學效果，更好的完成人才培養的目標。

3.6專業素養教育貫穿始終，弘揚工匠精神

在黨的報告中，提出要“建設知識型、技能型、創新型勞動者大軍，弘揚勞模精神和工匠精神”，我國正在由制造業大國向“質造業”大國發展，面對這一發展趨勢，我國將需要大量富有工匠精神的勞動者加入社會大生產中[12]。環境科學或環境工程專業人才的專業素養極大的影響個人的職業發展以及學校的專業建設和發展。因此，在開放教育教學過程中，應始終注重培養學生的專業素質，從課程結構入手，將工匠精神融入其中。通過指導教師自身的素質建設，實驗數據錯誤原因分析的切身體會以及警示案例教學等手段，讓學生明晰科學研究的嚴謹性、數據準確度的重要性、科學操作的必要性和錯誤操作的危險性。指導教師在教學過程中應將實踐教學與工匠精神相結合，注重培養和提升學員的專業素質，在每一個實驗步驟或工程工藝設計中都秉承嚴謹的態度與高超的技術，以最敬業的精神面對崗位工作任務，每一個環節都致力于做到更好；通過教師的以身作則、教育和啟發，讓學生潛移默化地感受工匠精神，引導學生愛崗敬業、刻苦鉆研、精益求精，形成工匠意識。

4結束語

技術一直以來是推動教育變革的重要力量，新興技術推動著開放教育的快速發展，知識的內涵與在線學習過程都在發生改變，在線學習的方式已逐漸滲透于人們的日常生活，開放教育的發展面臨著新的機遇和挑戰。因此，熱門專業的在線教育取得了突飛猛進的進步，未來幾年內，在線教育平臺技術的持續升級、在線學習平臺產品的豐富和成熟，都將推動線上教育規模進一步增長。在此趨勢之下，環境工程專業的開放教育也應緊跟信息和科技的發展步伐，從教學方法、教學平臺、教師信息化教學的能力、教學內容、教學體系以及教學手段上不斷更新，以順應時代的發展和學員的需求，為學員提供高質量的開放教育。

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作者：彭雙 周貝貝 陳婉 單位： 江蘇開放大學