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标题 “互联网+”智能引领“新工科”教学课件设计制作理念及应用
范文 张海涵 陈胜男 朱陆莉 韩芸 杨生炯



[摘 要]随着教育部“双一流”重大战略的实施，在“互联网+”智能引领驱动下，我国高等教育的发展面临新的发展机遇与挑战。在工程学科领域，“新工科”为学科发展注入了新鲜血液。在工程学科的教学过程中，教学课件作为驱动学科发展与传递知识的有机细胞，对于提升我国高等教育发展水平、保持发展活力具有重大意义。基于多年教学实践，课题组凝练出“1个中心、2种途径、8个策略”的课件设计制作思路。以学生为中心是课件设计制作的灵魂。课件制作强调重点突出、图文结合、简洁清楚、教学用具合理运用、巧用动画、引用典型案例、互动恰当、习题巩固。该设计与制作理念已成功应用于环境工程专业核心课程环境工程微生物学的教学改革和实践，为我国“互联网+”智能引领“新型环境工程”专业人才培养过程提供科学指导。
[关键词]“互联网+”； 智能教学； “新工科”； 课件设制； “双一流”
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）07-0074-03
在“互联网+”经济时代，我国高等教育应该做到与时俱进，发挥自身优势，基于“互联网+现代教育”，跻身世界“一流大学、一流学科” [1][2][3]。目前，“智能技术”、“云计算”和“大数据”等新兴领域促进了个性化的教育和学习形式就是基于网络的教育和学习[4]。在网络教育和学习过程中，教师是教学过程的设计者、在线学习的指导者，教学课件则是开展教育教学的关键因子。课件 （Courseware） 是指具有高效教学功能的多媒体软件集成，是教师日常教学过程必不可少的部分，通过“教师—学生—多媒体”交互式的教学形式辅助并强化课堂教学过程，实现有效教学。
在我国高等教育与学科发展体系中，工科门类全国75所高校的188个学科跻身“双一流”建设名单，其中材料科学与工程、计算机科学与技术、环境科学与工程等学科入选“双一流”高校数量最多。2016年统计数据显示，工科本科在校生538万人，毕业生123万人，专业布点17037个，工科在校生约占高等教育在校生总数的三分之一[5]，由此可见大学工科专业发展尤为重要。基于此，教育部颁布了《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》，希望各类高校开展“新工科”的教育教学研究实践活动，以深化工程教育改革，培养更多新型工程科技人才。目前，针对“新工科”（Emerging Engineering Education，3E）没有明确的定义，笔者认为3E更加强调工程学科的应用性与交叉性，尤其注重互联网、大数据、生物技术、新能源等新技术与传统工业技术的紧密结合，从而培养大学生解决复杂工程科学问题的技能和能力[6]。
随着我国经济技术快速发展，“互联网+”、大数据、物联网、人工智能、绿色经济等成为人们生活的主旋律，同时也产生了新的复杂环境问题，并且对环境污染控制工艺提出了更高的要求，多学科交叉与发展为有效解决复杂环境问题和构建新的工艺注入了新鲜的血液。在该背景下，为推动工程教育改革创新，高等院校作为工程技术人才培养的主阵地，在“复旦共识”、“天大行动”等新工科建设研讨会基础上，面向新工科背景的多学科交叉驱动环境工程人才培养模式构建与实践研究迫在眉睫[7][8][9]，必须构建“新型环境工程”专业人才培养模式（见图1）。
当前，如何让“互联网+”智能引领“新工科”的高效发展成为我国高等教育教学领域亟待解决的问题。作为一名普通的大学专业课教师，如何实现这一过程？传授知识的辅助手段——课件就成为该过程的核心因子。“互联网+”智能驱动教学领域产生了“雨课堂”、“MOOC”、“微课”、“翻转课堂”等新的教育、教学手段与方式[10]。然而，无论采取哪种方式，课件制作的思路和质量都将影响我们的教学效果和人才培养质量。尤其对于基于信息技术的网上平台、MOOC教学影响显著。
环境工程作为“新工科”发展的重要组成部分，在我国大力整治环境污染问题、恢复蓝天绿水的背景下，为“新型环境工程”专业人才的教育培养提出了新的要求[11][12]。西安建筑科技大学是我国西部地区拥有环境工程国家重点学科的院校，为我国西部地区培养了大批环境工程领域的人才。在国家“新工科”计划实施的背景下，西安建筑科技大学“新型环境工程”专业的发展将为我国“一带一路”沿线的环境保护工程技术提供智力支撑和人才保障。为了有效实现该过程，基于长期的教学实践，我們凝练、设计出基于“1个中心+2种途径+8个策略”的课件设计制作思路（见图2），强化并实现有效教学过程，为“新型环境工程”专业人才培养过程保驾护航。
一、重点突出
课件是教学重要的辅助手段、课件在制作过程中要重点突出。每节课的课件是本节课知识点的体现，并不是将教材上的内容完全的拷贝在多媒体课件中，而是要经过任课教师的理解、加工，将深奥难解的知识点用简单通俗的语言或图形表示出来，帮助学生理解和识记。因此，在这个过程中，就要对重点内容进行深入的剖析和加工。
二、图文结合
制作课件应该图文结合，常用的软件有PowerPoint、Authorware、Director和FLASH等。Authorware 是基于图标的多媒体创作工具。PowerPoint使用最多、最容易掌握。一张幻灯片不能全部是文字，也不能全部是图形，应该图文并茂、文字不宜过多，过多的文字在视觉上会产生困倦感，降低学生的学习兴趣和注意力的集中程度。
三、简洁清晰
课件制作应该简洁清晰，尤其是一节课中最后一张片子的设计和制作尤为重要，同时也是难点，这也是课件制作体现艺术性的地方。例如，微生物的生长繁殖部分课件制作，总结部分简洁清晰，将本节课的主要内容用“一个生长过程，三种繁殖方式，四种测定方法，四个生长时期”共24个字进行总结，并配以具有逻辑关系的动画展示（见图3）。总结部分采用有限字数的口诀展示是一种好方法。这样，学生下课后可能不记得具体的讲授内容，但是只要将这张片子理解加记忆了，就会对后面复习起到提纲挈领的作用，有助于学生巩固所学知识点。
四、教学用具合理运用
课件制作应该结合教学用具的使用，例如在环境工程微生物课程讲解中，可以将微生物培养的接种物试管或培养皿带到课堂，有利于学生直观的看到微生物的菌落形态和培养基的特征，不但提高了学生学习兴趣，而且对后面讲授培养基或培养基制作的实验起到抛砖引玉的作用。另外，智能教学用具的发展为我们课堂教学注入了新鲜血液。清华大学研发的“雨课堂”就是其中高效的现代教学用具（见图4）。通过线上互动、提问和回答问题，教师可以实时的监测了解学生对知识点的掌握情况，学生也可以给老师反馈，实现师生有效互动，强化了有效教学过程。
五、巧用动画
在教学课件的制作过程中，可以借助网络GIF动画体现讲授内容，使得课件内容生动有趣，以提高学生听课的积极性和专注度。百度图片库中有大量的动态图可以利用。另外，国外网站的GIF图更加丰富。例如，可以在查找部分输入“细菌.GIF”，就会显示众多细菌的动态图片，然后将图像保存为GIF格式，插入需要的PPT中。同时，可以使用动画加语音的方式，增加音效过程，使课件更加生动，从而提高学生注意力，增强学生学习兴趣。在这里需要注意，课件制作中不是动画越多、效果越好，任课教师应该做到适度。笔者建议，针对某些枯燥的知识点，要是能结合动画进行讲授展示，教学效果会显著提升。
六、引用典型案例
课件制作过程中应该大量引入典型案例分析，这些案例可以来自于生产生活或者教师自身的科研领域，但一定要让学生易懂、易接受。针对环境工程专业而言，可以将当前热点的环境问题作为典型案例，也可以将生活中一些普遍的环境污染现象作为典型案例，辅助学生对知识点进行理解。例如：雾霾颗粒中隐藏的大量致病微生物，污水处理厂活性污泥中功能微生物的种群结构与水质的关系。通过引入日常大家熟知的一些现象提高学生学习兴趣，例如，为什么将食材放在冰箱中可以短时保鲜？这就是温度对微生物生长产生的影响，低温可以抑制普通微生物的滋生，从而达到保鲜的效果。为什么水烧开后可以饮用？这就是高温使得水体中菌体细胞内蛋白质发生了不可逆失活。
七、互动恰当
师生互动是需要任课教师对整个课堂有高度的把控力，时刻关注学生的反馈特征。因此，在课件中应该设置互动的环节或思考题。例如，在讲到环境微生物的“代时”概念之后，可以安排一个小问题：某细菌在2小时内繁殖了5代，请问该菌的代时是多少？互动过程，一方面可以促进学生对知识点的理解，老师可以检验学习效果；另一方面，对于课堂上思想开小差、注意力不集中的学生，也是艺术性提醒和隐蔽性监督的过程。关于何时互动，可以在一节课的开始进行短暂的互动，通过简单问题，让学生尽快进入课堂角色。比如，在讲授病毒章节，上课伊始，课件的第一张幻灯片就是一组“禽流感病毒”的动画和一个小问题：哪位同学可以举例说明，你所知道的环境中病毒都有哪些？让学生立即参与到课堂教学过程中来，互动效果显著。
八、习题巩固
课件设计中需要根据大纲的要求，针对本节课的重点、难点内容设计2～3道思考题。在课件总结之后，应该设计出合理、难度适中的思考题，并且可以通过智能教学软件——“雨课堂”推送给学生，进行线上师生互动和线下答疑解惑，以有效巩固课堂上讲授的知识点。学生对习题的作答情况反馈，可以提醒教师反思这节课程内容的讲授方式是否合理、效果是否良好，并指导教师进一步优化课堂教学进程与过程。
九、结语
随着教育部“双一流”建设高校和学科的公布，我国高等教育进入了新的发展时期，同时也面临新的发展机遇。在“互联网+”经济时代，高等教育模式发生着巨大变化。多元化智能教学手段的有效渗入，使课堂教学方式出现了多样化和信息化。在学科发展领域，工科的发展成为新焦点，“复旦共识”和“天大行动”促使“新工科”应运而生，为工程学科发展指明了方向。在教学过程中，教学课件作为驱动学科发展的有机组成部分，对于提升我国高等教育发展水平具有十分重要的意义。作者基于多年的课堂教学实践，在本文中提出了“1个中心+2种途径+8个策略”的课件设计制作理念，并成功应用于西安建筑科技大学环境工程国家重点学科环境工程专业（卓越工程师培养计划）的教学改革与实践过程，为我国“新型环境工程”专业人才培养过程提供科学指导。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘刚，李佳，梁晗. “互联网+”时代高校教学创新的思考与对策[J]. 中国高教研究，2017（2）：93-98.
[2] 李芒，郑春萍，李子运，唐轶. “互联网+”時代高校卓越教师的核心特征[J]. 中国电化教育，2017（1）：38-44.
[3] 王帅国.雨课堂：移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J]. 现代教育技术，2017（5）：26-32.
[4] 刘正辉，谢文玉，张冬梅，牛显春. 基于MOOC交互模式的环境微生物课程教学改革探究[J]. 教育观察月刊，2016（5）：9-10.
[5] 孔寒冰，叶民，王沛民. 多元化的工程教育历史传统[J]. 高等工程教育研究，2013（5）：1-12.
[6] 林健. 面向未来的中国新工科建设[J]. 清华大学教育研究，2017（2）：26-35.
[7] 吴爱华，侯永峰，杨秋波，郝杰. 加快发展和建设新工科，主动适应和引领新经济[J]. 高等工程教育研究，2017（1）：1-9.
[8] 钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究，2017（3）：1-6.
[9] 李华，胡娜，游振声. 新工科：形态、内涵与方向[J]. 高等工程教育研究，2017（4）：16-19.
[10] 蒋雯音，杨芬红，范鲁宁. 雨课堂支持下的智慧课堂构建与应用研究[J]. 中国教育信息化，2017（10）：14-17.
[11] 宋慧婷. 全国60所高校环境工程专业课程设置调查与分析[J]. 高教学刊，2017（1）：36-37.
[12] 张学洪，张军，曾鸿鹄. 工程教育认证制度背景下的环境工程专业本科教学改革启示[J]. 中国大学教学，2011（6）：37-39.
[责任编辑：钟 岚]
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