开放模式下的环境工程专业教学改革

[摘要]随着信息技术的飞跃发展，开放式教育已经成为当下主流教育模式之一。目前，热门专业的商业化教育平台和教育网站取得了较大的发展，而相对冷门的专业开放教育还局限于传统的教学模式和教学方法。针对当前环境类专业远程教育中存在的矛盾，对环境工程专业的开放式教学改革路径进行了探讨，以期为环境工程专业开放教育的改革和发展，以及教学质量的提升提供帮助。

[关键词]开放教育；教学改革；环境工程

1背景与动因

相对于传统教育而言，开放教育是一种充分利用社会教育资源、现代媒体技术及灵活的支持管理服务，为一切有学习愿望的人提供学习时空条件和全方位学习环境的教育方式。开放教育不受时间和空间限制，因而成为构建全民学习、终身学习体系的主要手段[1]。开放教育是伴随着现代信息技术发展而产生的一种新型教育方式，因而对教育信息化具有较高的依耐性。随着信息技术的飞速发展，越来越多的学生成为互联网的“原住民”，他们学习的方式也随之发生了重要的改变[2]。作为培养经济建设和地方发展所需的应用型人才的教育形态，开放教育直接服务于职场中的学习者，学生学习知识的目的性和应用性更强，通过远程教育平台开展实验实训教学，让在职学习者学习职业操作技能，提高自身的竞争力，是远程教育工作者必须研究的重要课题。近年来，伴随信息技术的发展产生了各种新的教育模式和教学平台，如微信公众号学习平台、在线辅导课、精品体验课等层出不穷。据调查，2018年在线教育学习平台的五种热门模式有录播、流媒体直播、OBS(OpenBroadcasterSoftware)直播、一对一、在线编程/实践模式(Codecademy)等[3]。目前，这些新的教学模式大多应用于热门专业的教学，在环境工程这类专业的应用比较少见。终身学习已经成为重要趋势，在线学习的方式已逐渐渗透于人们的日常生活；环境工程等非热门专业的教学也应该顺应时展，寻找合适的途径开拓新的在线教学模式和教学方法，提升教学质量和教学效果，让课程服务于终身、服务于全民。

2环境工程专业课程开放教学模式的现状和困难

远程教育网络平台是目前对成人学习者进行远程开放教育的重要平台，历经多年发展已相对成熟。以“政府支持、高校主体、社会参与”的建设模式，我国高校公开教育资源经历了从初步探索到整体发展再到全面深化的演进过程。目前环境工程类开放教育资源主要来自高校开放教育资源，包括精品课程、精品开放课程和在线开放课程。精品开放课程包括精品视频公开课和精品资源共享课，经过遴选的课程统一在“爱课程”(www.icourses.cn)平台进行。在线开放课程主要在慕课平台，网易与高教社共同推出“中国大学MOOC”，共有581所高校加入，是国内目前最大的开放式在线课程学习平台；此外，“智慧树”、“学堂在线”等慕课平台也有一定的教学规模[4]。这些开放教育资源有力地推动了教育公平，推动了终身教育。历经多年发展，环境工程专业的开放教育已相对成熟，各类远程教育平台积累了相当丰富的学习资源，学习者可以浏览各种类型的教学资源，系统化学习课程知识[5]。目前，环境工程专业开放教育主要是通过观看开放教育资源中的教学视频和教学文件的方式完成知识的传递，只要有手机或者电脑的地方，无论何时何地都可以学习相关的课程资源。但是对于环境工程专业中某些实验实训类的课程，在学习的过程中需要注重实际操作，仅仅观看教学视频和教学文件的教学方式往往不能达到预期的教学效果，学生无法将专业名词的涵义理解透彻，亦不能掌握实验操作的具体流程和注意事项，没有实验室条件的支撑和动手操作的切实体会，未训练学生解决实际问题的思维逻辑，难以引发学生学习兴趣，难以保持学习热情；对教师教学活动的设计有较大的难度和影响。

3环境工程专业实践课程开放教学改革途径

3.1学习热门专业的教学方法

目前，人工智能提升到了国家战略层面，推动着人类第四次工业革命。随着大数据和人工智能的兴起，Python程序设计语言以其简单高效的特点在现今的信息时代受到了广泛青睐。目前，98%的人工智能的开发，用的是Python语言编程。Python语言既适用于Web开发、移动开发、游戏开发、桌面应用，又适用于当前最流行的人工智能、大数据、科学计算、金融分析等领域。在过去的几年里，Python成为“最火编程语言之一”。因而，Python语言的商业教学培训网站或微信公众号呈现爆发式增长。例如“风变编程”、“扇贝编程”、“达内教育”等等，这些商业培训网站专注为零基础用户设计的编程学习产品，将学习内容由易到难分成阶梯式的教学模块，通过人工智能实现知识的自动化教学；以交互式课堂、在线作业实操和老师跟踪辅导答疑的形式，帮助学员掌握和熟练使用Python语言，并有能力将之实践于学习和生活当中，帮助学员提升工作效率和职场竞争力。在该语言的学习过程中，学员可以根据需要自行安排学习时间，自己把握学习进度，每一个知识点后都设置了课堂练习，可实时演练学习效果，保证学生对知识点的运用能力。对于Python语言的零基础学员，目前主流商业教学培训网站的教学过程一般通过自动化的短信聊天方式完成，学员每按下一次按键，就会出现一条教学信息，教学信息中涵盖的知识点通过文字、图片和短视频的形式，以最通俗易懂的方式呈现给学员，整个教学进度全部由学员自己控制。每一个教学内容设置了4~5个实际的教学目标或任务，每一个教学目标又设置了阶梯式的闯关环节，在闯关的过程中学员逐渐掌握编程语言的知识点，并应用所学的知识点完成教学目标。教学目标的设置从易到难，闯关式的教学目标保证学员掌握每一个知识点，对于非计算机专业的学员来说，通俗易懂，给人一种耳目一新的感觉。同样作为实操性质较强的课程，在环境工程类实验实训课程的在线教学过程中，可将现有的教育教学资源“碎片化”，并根据知识点将其分段整合到每一个教学环节中，学生在逐级进阶的闯关环节和知识点的演练过程中，掌握知识要点，内化实操能力。如果能够将商业教学培训网站中广泛应用的自动化教学方法和交互式的教学模式进行合理的设计，并应用于环境工程类专业的实训课程教学，相信学生也会有完全不同的学习体验和学习效果。

3.2构建微信公众学习平台

改革并优化现有的网络学习平台，增加其互动性、反馈性和便捷性，让学生在搜索某个知识点时，能够快速获取结果，提高学习效率。目前，微信已经深入到每个年轻人的生活中，作为一种一对多的交流与互动工具，微信公众平台也为教育领域带来了新的契机。微信公众平台具有信息聚合、订阅推送和自动回复响应等功能，可以实现资源内容的精准送达、关键词检索和知识存储，学习者无需下载便能在微信公众平台中浏览并保存学习资源[6]。针对传统在线学习中存在的学生人数多、师生课外互动少、学生专业技能培养欠缺等问题，可尝试使用微信公众平台的教育功能，建构基于微信公众平台的在线教学模式。有研究已经报道了微信公众平台在教育领域应用的优势和效果[7]。其思想和策略值得环境工程类专业开放教学参考和借鉴。首先，针对环境工程专业各课程的特点，通过对资源建设、平台搭建、教学设计、教学评价等环节的充分研究和设计，构建适合开放教育环境的教育模式。其次，通过对群聊的发言频次、活跃程度、学习满意度进行调查，验证微信公众平台对学生学习兴趣和学习效果的促进作用。

3.3提升教师信息化教学能力

计算机和信息技术的发展对教育带来了前所未有的冲击。观看教学视频已经难以引起学生的兴趣，更何况我们的授课对象是有着繁忙工作的环境专业工作人员。互联网时代，知识内涵与学习过程都在发生改变，技术深度赋能在线开放教育，传统的开放教育模式难以满足大数据时代的需求，所以教师要努力顺应大数据和人工智能的时展，增加自己的信息技术专业知识储备，保持对信息技术的敏感性，经常了解行业的最新信息技术发展动态，使自己的教学理念跟上时代的发展和脉搏。同时，汲取热门专业的教学方法和教学模式的优点和长处，并将其合理融合到本专业的教学过程中，从而为学生提供新的教学体验。随着信息技术的不断发展和更新，从事在线教育的环境工程专业教师也应不断提升自己的信息技术专业知识和信息化教学能力，增加与信息技术专业人员的交流和合作，推进环境工程专业的教学方法的改革和创新。此外，教师需要组建成联盟，工作之余进行交流研讨，或者对优秀教师的在线教学经验进行学习，从而进一步提高自身的专业水平。

3.4结合岗位需求，完善教学体系

传统开放教学模式注重传授专业理论，轻视培训职业技能，理论知识未能真正应用到实践操作中去。因此，很多学生在接受进修学习后，仍然感觉在工作实践中力不从心，接受的知识用处不大，这一方面也使他们失去了继续学习的信心。因此，开放课程的教师应充分了解学员群体的工作性质，在教学过程中关心学生的职业需求，了解学员学习本专业的目的[8]，并创新教学体系，构建完善的在职者教学模式，既能强化学生的基础知识，又能启发学生创新思维的能力，同时结合教师的理论知识和实操经验，帮助学员解决工作上遇到的难题。此外，可通过学校与企业的深度合作，为学员提供更合适的实践平台和实训基地，强化教育与科研的共同发展，提高学生的实践能力、创新能力和科研合作能力。时代在发展，科学也在不断进步，作为一门与科学技术水平息息相关的专业，环境科学和环境工程专业的开放教育也应该紧跟科学发展和学科发展的步伐。首先，在教学内容上，要保证其先进性和时效性。环境专业的开放教学过程中，应及时更新培养目标、科学设定教学计划、及时补充新的教学内容以及新技术方法，让学员及时了解新的技术手段，从认知上让学员紧跟科技发展步伐。其次，在教学方法上，也应顺应信息技术的发展，通过先进的教学平台，整合各种优质的教学资源并推送给学员，充分运用网络平台或者微信群维护与学员之间的关系，鼓励学生反馈问题，辅以及时的辅导和答疑，促进学员的学习效率和效果。

3.5仿真与实训相结合，增强服务功能

因环境工程专业的特点，部分实践类课程需要学生通过动手实践才能有切身的体会，加强学习效果，提高学生的动手实践能力、分析问题和解决问题的能力。因此，在开放教学模式下，虚拟仿真技术能够较好的解决这一难题。虚拟仿真教学利用虚拟现实技术和仿真模拟技术，为学生提供虚拟的实验室场景和逼真的操作对象，可用实时运行的动态数学模型来模拟工厂的实际生产运行过程与装置设备的运行状态与参数等，为学生提供基于企业岗位工作的真实体验。基于虚拟现实技术的仿真教学环境营造的企业环境，使仿真企业实践真正走进教学，极大的促进了理论与实践的结合，其沉浸式的超现实体验，为实训教学带来了一场前所未有的颠覆性式变革[9]。因此，在环境工程专业的开放教学过程中，可加强虚拟仿真实验教学平台建设，将分析仪器类、环境工程类、虚拟现实类环境工程仿真实验教学资源纳入相关课程的教学环节，同时在实习实训课程中将软硬件结合的仿真工厂纳入教学过程中，让学生对真实的环境科学与工程类相关岗位有真实的了解和体验，学生通过实际动手操作和模拟处理事故等的训练，提高理论联系实际的能力和分析问题与解决问题的能力[10]。此外，由于仿真实验教学系统可以及时升级，开发人员可持续增加实验项目和内容，及时加入最先进的工艺和装置，让学生在较短的时间内接触并掌握行业领域前沿的知识技能[11]，大大拓宽学生的知识面和实践技能。虽然虚拟仿真技术为实验实训课程提供了较大的便利，极大的增加了教学效果和学习效率，但是并不能完全取代传统的实验实训教学。因此，学校仍需要为学员提供实验实训平台，同时加强校企合作，为学生提供真实的实验室环境和实践基地。通过虚实结合的实验教学安排，取长补短，让学生在虚拟仿真教学效果的基础上，获得真实体验实验流程和岗位实践的机会，加强与巩固所学知识，带动学生的学习兴趣，提高学生的综合创新能力，提高整体实验教学效果，更好的完成人才培养的目标。

3.6专业素养教育贯穿始终，弘扬工匠精神

在党的报告中，提出要“建设知识型、技能型、创新型劳动者大军，弘扬劳模精神和工匠精神”，我国正在由制造业大国向“质造业”大国发展，面对这一发展趋势，我国将需要大量富有工匠精神的劳动者加入社会大生产中[12]。环境科学或环境工程专业人才的专业素养极大的影响个人的职业发展以及学校的专业建设和发展。因此，在开放教育教学过程中，应始终注重培养学生的专业素质，从课程结构入手，将工匠精神融入其中。通过指导教师自身的素质建设，实验数据错误原因分析的切身体会以及警示案例教学等手段，让学生明晰科学研究的严谨性、数据准确度的重要性、科学操作的必要性和错误操作的危险性。指导教师在教学过程中应将实践教学与工匠精神相结合，注重培养和提升学员的专业素质，在每一个实验步骤或工程工艺设计中都秉承严谨的态度与高超的技术，以最敬业的精神面对岗位工作任务，每一个环节都致力于做到更好；通过教师的以身作则、教育和启发，让学生潜移默化地感受工匠精神，引导学生爱岗敬业、刻苦钻研、精益求精，形成工匠意识。

4结束语

技术一直以来是推动教育变革的重要力量，新兴技术推动着开放教育的快速发展，知识的内涵与在线学习过程都在发生改变，在线学习的方式已逐渐渗透于人们的日常生活，开放教育的发展面临着新的机遇和挑战。因此，热门专业的在线教育取得了突飞猛进的进步，未来几年内，在线教育平台技术的持续升级、在线学习平台产品的丰富和成熟，都将推动线上教育规模进一步增长。在此趋势之下，环境工程专业的开放教育也应紧跟信息和科技的发展步伐，从教学方法、教学平台、教师信息化教学的能力、教学内容、教学体系以及教学手段上不断更新，以顺应时代的发展和学员的需求，为学员提供高质量的开放教育。

参考文献

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[3]飞翔的荷兰人．2018年在线教育学习平台的五种热门模式，

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[5]曹赛，汤会琳．移动技术支撑的远程教育教学平台构建与管理模式[J]．现代远程教育研究，2014(1)：85-88．

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[12]凌婷．工科大学生专业素质培育中工匠精神的融入研究[J]．教育教学论坛，2020，21：88-89．

作者：彭双 周贝贝 陈婉 单位： 江苏开放大学