“线下融合线上”教学模式设计分析

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摘要：针对防疫常态下高校公共基础课存在的实际问题，分析高校由于扩招、师资缺乏导致的大班上课等教学实际情况，以及由于大课室缺乏导致的排课困难等实际问题，以大学计算机与人工智能基础课程为例，详细阐述该课程的“线下融合线上”教学方法，最后说明“线下融合线上”的优势。

关键词：防疫常态化；公共基础课；教学模式；OMO

经过了几个月的艰苦奋斗，我国抗击的防疫工作取得了重大成果。中央提出我国疫情防控工作进入“常态化”阶段。随着各地区各行业稳定有序开放，生产、生活逐步恢复正常，教育教学同样也没有落下。线上教学成为了疫情期间最安全、最方便、最实用的教学模式，为广大师生完成了将近一个学期的教与学，但是，由于目前采用的线上教学模式有局限性，许多需要动手操作的实践课程基本上都以软件模拟的形式开展，缺少了直观的、有触感的真实体验，或者根本无法开展，限制了学生的动手能力培养。线上实践教学需要线上智能化环境的支撑，虽然开发需要时间和技术，但原先的教学方法也可以为线上智能环境的开发设计提供一定的借鉴。比如可以在差异式教学理念[1]的基础上开发一些针对性的项目实践；或者利用校企合作[2]建立的一些比较先进的实验室进行线上改造；也可以在原来虚拟仿真实验平台[3]上进行改进，让其更加真实化等。这些都可以在未来将其改造为智能化环境，为线上实践教学提供一定的支撑。国家发改委、中央网信办、工业和信息化部等13个部门于2020年7月15日印发了《关于支持新业态新模式健康发展激活消费市场带动扩大就业的意见》，该意见把“大力发展融合化在线教育”放在了重点支持发展新行业业态中的第一个，意见指出构建线上线下教育常态化融合发展机制，试点开展基于线上智能环境的课堂教学等[4]。“线上线下教育常态化融合发展机制”的关键是如何“融合”，是“线上融合线下”还是“线下融合线上”？应该融合到何种程度？

1高校目前存在的问题

1.1学生多，师资少。自高校扩招以来，在校生人数越来越多，虽然近几年高校的扩招趋势较为平稳，但基本是稳中有增。特别是2020年硕士研究生扩招18.9万，普通高校专升本扩招32.2万，普通高考本科生也有不同程度的扩招。但在教师引进方面却非常滞后，导致教师严重缺乏，特别是基础课教师缺口大，各高校目前引进的人才基本都是高层次人才，这些高层次人才进校后主攻科研和专业课，基础课教师基本没有增加。而且，往年的扩招累计也使得专业课任务量加重，专业课教师无暇顾及基础课。如2020年我校在原来的基础上扩招了2250名本科学生，一年级新生达到7600人，因此，基础课程只能申请安排大班（一般安排4个自然班，按每班45人记，共180人）上课。1.2课室资源紧张，排课困难。大课室资源紧张，一般高校能够容纳180人以上的课室数量非常少，普通高校一般只拥有几个大课室，通常用于公开课或者讲座等，根本无法满足几千名学生的大班课要求，特别是疫情防控要求减少参加聚集性活动的人员，并保持1m以上的社交距离。即使有的学校刚好有足够多的大课室，也因为防控要求不能聚集，大班课原则上也不能安排。1.3实践课人数多，效果不理想。由于师资和设备不足，目前多数计算机类课程的实践课都是安排合班上课，人数众多，但指导教师只有一位。实践课程与理论课不同，实验过程中学生会遇到很多问题需要教师及时指导，由于容易出现多名学生同时需要教师指导的情况，教师常常无法兼顾，导致学生问题得不到解决，影响实践课程教学效果。

2以大学计算机与人工智能基础为例的OMO教学模式

2.1课程基本情况。突如其来的疫情使得许多高校将传统课堂教学搬到了线上授课，但随着疫情的发展，防疫成为常态化，学生回校上课是大势所趋，怎么解决好防疫与教学，成为各高校需要好好思考的问题。目前包括大学计算机在内的计算机类课程，各高校大致采用了“课堂为主、网络为辅”“课堂为辅、网络为主”“线下线上互补”这几种方式，如有利用线上课前学习任务或资料对课堂授课进行辅助补充，以线下为主的教学模式；有利用“网络虚拟教室”的全线上教学模式；有依托MOOC或SPOC等教学平台的混合式教学模式；也有传统的“课堂授课+课后线上答疑”教学模式等。大学计算机与人工智能基础是高校非计算机专业的公共基础课，是在原来大学计算机的基础上发展而来。2018年，教育部制定了《高等学校人工智能创新行动计划》，并要求各高校结合实际认真贯彻执行[5]。为响应教育部号召，我校在原来大学计算机课程的基础上增加整合了人工智能的内容，包括人工智能基础知识、大数据技术基础及Python语言基础等内容，从而形成了目前在授的大学计算机与人工智能基础课程。由于该课程是全校基础课，开课班级涉及40多个专业、160个班级，课程计划总课时48学时，其中理论12学时、实践36学时。承担该课程的是计算机学院下属的计算机基础教学中心，该中心目前的教师数量不到10名，教学任务非常繁重，师资的严重不足导致长期聘用外援。外援教师虽然也基本是本校的教师，但多数为行政人员，虽然也有过教学经验，但毕竟一心多用，没有那么多的精力去完全投入到教学中，教学行为基本属于业余。另外，外援教师在管理上也比较困难，例如教研会议，他们经常因为工作原因无法参与，从而没有办法进行学习和交流，在一定程度上不利于教学质量的保障和提高。为了提高教学效率及保证教学质量，同时也减轻教师的授课压力，另外也为局部的疫情反弹做好准备，笔者结合学校实际任务及师资情况，设想将本课程采用“线下融合线上”（OfflineMergeOnline，OMO）的教学模式。OMO教学模式的框架图如图1所示。2.2OMO教学模式设计。根据大学计算机与人工智能基础课程的教学计划，本课程理论12学时，授课内容包括计算机基础知识、大数据技术基础、人工智能基础，Python语言基础及计算机网络基础等内容。涉及内容非常广泛，在课时少、内容多的情况下，要求教师必须非常熟悉这些内容，同时拥有比较深厚的理论知识功底，才可能将广泛的知识提炼后教授给学生。按照目前的教学模式，每个教师承担了大量的教学任务，每天要上几组（公共基础课4个自然班为1组）相同课程不同班级的课，大量的重复性劳动、紧凑的时间安排，使得教师疲于应付，没有精力去想更多、更好的教学方法，必定会导致教学质量无法保障、无暇顾及所有学生、对于学生的问题难以及时回复解决等。2.2.1线下实践课教师融入线上理论课教学中。首先，将所有班级按照文理分为两类：理工类、文科类；然后，根据各类班级数划分为一个或者多个集群，每个集群由一位主讲教师和一定数量的实践教师及若干班级的学生组成，具体的集群划分及教师配备情况见表1。主讲教师主要负责12学时理论课的备课、讲授；实践教师则必须在理论课上课期间全程跟踪听课，并配合主讲教师对学生进行监督、辅导、答疑、批改作业等，完全融入到线上理论教学中。例如，理工类共118个自然班，可以分为10个集群，配10位主讲教师和20位实践教师，这样，每个集群有3位教师同时在线。2.2.23种情况下的实践课教学方式。实践课主要由实践课教师担任，理论课的主讲教师也可以根据自身情况，选择是否参加实践课的教学。36学时的实践课可以采用线上线下灵活处理的方式进行，具体描述如下。1）方式一：在疫情平稳的良好状态下，实践课采用线下实操教学方式。可以按照1个自然班1名教师的配置或者2个自然班1名教师的配置进行授课（我校采用后者），具体由师资及机房情况来决定。授课方式以项目驱动的方式，首先教师对项目内容进行讲解说明，然后指导学生动手完成学习实操，最后教师再对学生的完成情况进行点评。而这些自然班的实践授课教师，正是对应集群里面的那些实践教师（也可以是主讲教师），这样就保证了实践教师对自己班级学生的全程跟踪指导，实践教师既能够了解到学生的理论学习情况，也能够根据学生存在的问题进行针对性的辅导，从而实现线上与线下的无缝融合。2）方式二：在疫情出现个例的地方，实践课采用线下分组实操为主，线上为辅的教学方式。首先，教师根据每次课的项目要求，先采用线上的方式，给学生讲解、分析项目的目的、要求以及要实现的内容等；然后安排学生预习并做好实验的各项准备工作，如设计好框架、写好代码等前期准备工作。在一切都准备就绪的情况下，可以根据学校的实际情况分成若干组，分别进行实操。（1）在机房条件允许的情况下，比如有的学校是小机房，一般容纳1个班，但机房数比较多。那么可以按宿舍将自然班进行分组，同一时段可以让同宿舍的学生组成一组在线下进行学习实操，同宿舍的同学本来就住在一起，不存在交叉聚集问题。当然此种情况分组的数量非常庞大，但因为我们前期做好了各项准备工作，所以需要待在机房的时间可以缩短很多，而总结和写报告可以回宿舍完成后线上提交。（2）机房数量不多，但机房比较大，一般可以容纳2个班。这样的机房一般会将电脑分成4组以上摆放。我校的机房基本就是此种情况，按照我校的实际情况，宿舍的安排一般以班级为单位，同专业的学生一般住在紧挨着的几个宿舍里。这样的条件下，可以根据机器的摆放位置将同专业的班级分成几大组，一组包含宿舍4个左右，一组电脑对应一个宿舍的学生，每个学生之间可以空开1~2个机位。这样每次可以安排24位（以每个宿舍6人计）左右的学生进行实操，一个班只需要2次课就可以完成，大大减少了教师的劳动强度，同时也是最合适的一种方式，教师基本能够顾及到每一个学生。3）方式三：在疫情出现局部聚集性反弹的情况下，将实践教学直接改为线上教学方式。大学计算机与人工智能基础课程的实践教学环境相对简单，主要用到了3个环境：Windows7环境、Office2010和Python3。学生购买电脑（特别是笔记本电脑）一般都会自带Windows10系统，虽然不是本课程要求的Windows7环境，但本课程在Windows7系统上面的操作主要集中在文件管理和一些简单的设置，使用Windows10系统来完成操作几乎不会影响结果，如果有的话也是微乎其微，只要教师稍作说明即可。Office和Python环境的安装也非常简单，软件安装正好也是本课程的一个知识点。另外，本课程线上指导也非常直观，学生遇到问题不好表述，除了可以发截图，还可以邀请教师远程协助，教师同样可以“手把手”指导。3种情况下的实践课程教学方式示意图如图2所示。2.2.3线下融合线上的课后辅导。每次课后布置作业，学生通过在线答题或者上传答卷的方式提交作业，教师也同样可以在线批改或者下载批改后提交；答疑除了可以利用每次实践课中指导解惑外，网上答疑可以成为主要的答疑方式，学生可以通过在线课堂的答疑模块、QQ群或者微信群等渠道提出问题，而解答则不一定限制由教师回答，懂的学生也可以回答其他同学的提问，对学生来讲也是一个相互交流、互相学习的机会。同时，对于完成得比较好的项目，也可以利用在线课堂的功能进行成果展示，甚至可以进行打分等网上互评，也是一种相互交流、相互观摩的好方法。

3OMO教学模式的优势

3.1防疫常态下，线上线下灵活处理，有机融合。在国际疫情居高不下的情况下，我国在“外防输入、内防反弹”的管理下，如果有某个地方出现聚集性疫情，需要学生们暂时离校停课，这时可以采用全线上继续教学。首先，理论课虽然班级人数多，但在线教师也比平时多了，而且是专门负责监督和辅导学生的，跟单独一个教师既讲课又监督相比更加到位。同时，学生都是利用电子设备在家或者宿舍进行学习，不存在大量人员聚集的情况，不管是平时还是疫情期间，都是很好的方式。而实践方面，在正常情况下可以按照方式一或者方式二进行正常的实践教学，万一出现了局部疫情反弹，则可以随时采用方式三进行，也能够应对自如。因此，“线下融合线上”的混合教学模式非常适合目前的形式。3.2教学资料积累，资源整合，提高教学质量。OMO的理论教学部分，可以保留大量教学资料，包括课件PPT、教学视频、练习题、测试题等，学生可以反复多次观看、复习，也可以预习。实践部分由于提前做好线下线上转换的准备，因此教学平台上也会保留有相关资料，多个实践教师的资料可以进行整合，为后续的教与学提供参考。多个教师教授不同班级的相同课程，可以共享课件、练习题等资源，取长补短，也可以学习其他教师的授课方式、方法，提高或者改进自身的教学方法。线上观摩也比现场听课要方便得多，教师可以根据自身的时间灵活安排听课时间，以及听哪位教师的课、听多久、听哪些部分都可以随心选择。3.3学习数据记录、统计方便，反馈及时。目前线上教学采用的腾讯课堂、雨课堂、学习通、MOOC等平台，基本都有学习数据记录、上线人数统计、课堂实时答题、课后习题推送收集、作业批改和反馈等功能，非常有利于教师掌握学生的情况。同时这些教与学的数据将会为教师线下交互场景提供支持，另外这些学生学习数据也为教师评定学生平时成绩提供了强有力的证据支撑。信息反馈及时也是优势之一，学生遇到问题可以利用教学平台或者QQ群、微信群等渠道随时提问，教师有时间可以随时回复。另外，学习好的学生也可以帮忙解答、交流，可以是语音也可以是文字。没有了面对面，对于一些腼腆的学生非常有优势，可以促使他们大胆提问或者回答问题。

4结语

为响应战“疫”时期教育部“停课不停教，停课不停学”政策，各级学校及教育机构纷纷对此进行了各种研究，“线上线下融合”上升到国家层面，OMO是大势所趋，从长远来看，这种新的教学模式将成为教学过程中不可或缺的一部分。

参考文献：

[1]余桂兰,左敬龙.差异晋级式实验教学模式探索与实践[J].实验技术与管理,2016,33(1):191-194.

[2]余桂兰,左敬龙.分布式校企共建创新实验平台建设探讨[J].实验室研究与探索,2013,32(8):228-230.

[3]余桂兰,左敬龙.创新模式下的高校单片机虚拟实验室[J].广东石油化工学院学报,2011,21(1):59-61,86.

[4]中华人民共和国国家发展和改革委员会.关于支持新业态新模式健康发展激活消费市场带动扩大就业的意见[EB/OL].(2020-07-15)[2020-08-14].

[5]中华人民共和国教育部.高等学校人工智能创新行动计划[EB/OL].(2018-04-03)[2020-04-02].

作者:余桂兰 左敬龙 李启锐 单位:1.广东石油化工学院计算机学院 2.广东石油化工学院网络及教育信息技术中心