開放模式下的環(huán)境工程專業(yè)教學改革
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[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)的教學模式和教學方法。針對當前環(huán)境類專業(yè)遠程教育中存在的矛盾，對環(huán)境工程專業(yè)的開放式教學改革路徑進行了探討，以期為環(huán)境工程專業(yè)開放教育的改革和發(fā)展，以及教學質(zhì)量的提升提供幫助。
[關(guān)鍵詞]開放教育；教學改革；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，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(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)建全民學習、終身學習體系的主要手段[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，越來越多的學生成為互聯(lián)網(wǎng)的“原住民”，他們學習的方式也隨之發(fā)生了重要的改變[2]。作為培養(yǎng)經(jīng)濟建設和地方發(fā)展所需的應用型人才的教育形態(tài)，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(yè)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(shù)的發(fā)展產(chǎn)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(jù)調(diào)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(yè)的教學，在環(huán)境工程這類專業(yè)的應用比較少見。終身學習已經(jīng)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(huán)境工程等非熱門專業(yè)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(zhì)量和教學效果，讓課程服務于終身、服務于全民。
2環(huán)境工程專業(yè)課程開放教學模式的現(xiàn)狀和困難
遠程教育網(wǎng)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(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(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(tǒng)化學習課程知識[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(guān)的課程資源。但是對于環(huán)境工程專業(yè)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(yè)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(fā)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(huán)境工程專業(yè)實踐課程開放教學改革途徑
3.1學習熱門專業(yè)的教學方法
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程序設計語言以其簡單高效的特點在現(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)、桌面應用，又適用于當前最流行的人工智能、大數(shù)據(jù)、科學計算、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)教學培訓網(wǎng)站或微信公眾號呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。例如“風變編程”、“扇貝編程”、“達內(nèi)教育”等等，這些商業(yè)培訓網(wǎng)站專注為零基礎(chǔ)用戶設計的編程學習產(chǎn)品，將學習內(nèi)容由易到難分成階梯式的教學模塊，通過人工智能實現(xiàn)知識的自動化教學；以交互式課堂、在線作業(yè)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(jù)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(chǔ)學員，目前主流商業(yè)教學培訓網(wǎng)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(xiàn)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(xiàn)給學員，整個教學進度全部由學員自己控制。每一個教學內(nèi)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(guān)環(huán)節(jié)，在闖關(guān)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(guān)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(yè)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(zhì)較強的課程，在環(huán)境工程類實驗實訓課程的在線教學過程中，可將現(xiàn)有的教育教學資源“碎片化”，并根據(jù)知識點將其分段整合到每一個教學環(huán)節(jié)中，學生在逐級進階的闖關(guān)環(huán)節(jié)和知識點的演練過程中，掌握知識要點，內(nèi)化實操能力。如果能夠?qū)⑸虡I(yè)教學培訓網(wǎng)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(huán)境工程類專業(yè)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(gòu)建微信公眾學習平臺
改革并優(yōu)化現(xiàn)有的網(wǎng)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(jié)果，提高學習效率。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。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(xiàn)資源內(nèi)容的精準送達、關(guān)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(tǒng)在線學習中存在的學生人數(shù)多、師生課外互動少、學生專業(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模式。有研究已經(jīng)報道了微信公眾平臺在教育領(lǐng)域應用的優(yōu)勢和效果[7]。其思想和策略值得環(huán)境工程類專業(yè)開放教學參考和借鑒。首先，針對環(huán)境工程專業(yè)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(huán)節(jié)的充分研究和設計，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、學習滿意度進行調(diào)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(shù)的發(fā)展對教育帶來了前所未有的沖擊。觀看教學視頻已經(jīng)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(huán)境專業(yè)工作人員。互聯(lián)網(wǎng)時代，知識內(nèi)涵與學習過程都在發(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)的教學方法和教學模式的優(yōu)點和長處，并將其合理融合到本專業(yè)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(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)教師也應不斷提升自己的信息技術(shù)專業(yè)知識和信息化教學能力，增加與信息技術(shù)專業(yè)人員的交流和合作，推進環(huán)境工程專業(yè)的教學方法的改革和創(chuàng)新。此外，教師需要組建成聯(lián)盟，工作之余進行交流研討，或者對優(yōu)秀教師的在線教學經(jīng)驗進行學習，從而進一步提高自身的專業(yè)水平。
3.4結(jié)合崗位需求，完善教學體系
傳統(tǒng)開放教學模式注重傳授專業(yè)理論，輕視培訓職業(yè)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(xù)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(zhì)，在教學過程中關(guān)心學生的職業(yè)需求，了解學員學習本專業(yè)的目的[8]，并創(chuàng)新教學體系，構(gòu)建完善的在職者教學模式，既能強化學生的基礎(chǔ)知識，又能啟發(fā)學生創(chuàng)新思維的能力，同時結(jié)合教師的理論知識和實操經(jīng)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(yè)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(fā)展，提高學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和科研合作能力。時代在發(fā)展，科學也在不斷進步，作為一門與科學技術(shù)水平息息相關(guān)的專業(yè)，環(huán)境科學和環(huán)境工程專業(yè)的開放教育也應該緊跟科學發(fā)展和學科發(fā)展的步伐。首先，在教學內(nèi)容上，要保證其先進性和時效性。環(huán)境專業(yè)的開放教學過程中，應及時更新培養(yǎng)目標、科學設定教學計劃、及時補充新的教學內(nèi)容以及新技術(shù)方法，讓學員及時了解新的技術(shù)手段，從認知上讓學員緊跟科技發(fā)展步伐。其次，在教學方法上，也應順應信息技術(shù)的發(fā)展，通過先進的教學平臺，整合各種優(yōu)質(zhì)的教學資源并推送給學員，充分運用網(wǎng)絡平臺或者微信群維護與學員之間的關(guān)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(jié)合，增強服務功能
因環(huán)境工程專業(yè)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(shù)能夠較好的解決這一難題。虛擬仿真教學利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真模擬技術(shù)，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(tài)數(shù)學模型來模擬工廠的實際生產(chǎn)運行過程與裝置設備的運行狀態(tài)與參數(shù)等，為學生提供基于企業(yè)崗位工作的真實體驗。基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的仿真教學環(huán)境營造的企業(yè)環(huán)境，使仿真企業(yè)實踐真正走進教學，極大的促進了理論與實踐的結(jié)合，其沉浸式的超現(xiàn)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(huán)境工程專業(yè)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(huán)境工程類、虛擬現(xiàn)實類環(huán)境工程仿真實驗教學資源納入相關(guān)課程的教學環(huán)節(jié)，同時在實習實訓課程中將軟硬件結(jié)合的仿真工廠納入教學過程中，讓學生對真實的環(huán)境科學與工程類相關(guān)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(lián)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(tǒng)可以及時升級，開發(fā)人員可持續(xù)增加實驗項目和內(nèi)容，及時加入最先進的工藝和裝置，讓學生在較短的時間內(nèi)接觸并掌握行業(yè)領(lǐng)域前沿的知識技能[11]，大大拓寬學生的知識面和實踐技能。雖然虛擬仿真技術(shù)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(tǒng)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(huán)境和實踐基地。通過虛實結(jié)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(chǔ)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(chuàng)新能力，提高整體實驗教學效果，更好的完成人才培養(yǎng)的目標。
3.6專業(yè)素養(yǎng)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(chuàng)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(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)展以及學校的專業(yè)建設和發(fā)展。因此，在開放教育教學過程中，應始終注重培養(yǎng)學生的專業(yè)素質(zhì)，從課程結(jié)構(gòu)入手，將工匠精神融入其中。通過指導教師自身的素質(zhì)建設，實驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jié)合，注重培養(yǎng)和提升學員的專業(yè)素質(zhì)，在每一個實驗步驟或工程工藝設計中都秉承嚴謹?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，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)，讓學生潛移默化地感受工匠精神，引導學生愛崗敬業(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)涵與在線學習過程都在發(fā)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(fā)展面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。因此，熱門專業(yè)的在線教育取得了突飛猛進的進步，未來幾年內(nèi)，在線教育平臺技術(shù)的持續(xù)升級、在線學習平臺產(chǎn)品的豐富和成熟，都將推動線上教育規(guī)模進一步增長。在此趨勢之下，環(huán)境工程專業(yè)的開放教育也應緊跟信息和科技的發(fā)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(nèi)容、教學體系以及教學手段上不斷更新，以順應時代的發(fā)展和學員的需求，為學員提供高質(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
