廉冠 覃千航 謝練

摘 要：“交通工程系統(tǒng)分析”是以系統(tǒng)工程原理及方法應(yīng)用于交通領(lǐng)域的一門(mén)課程，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生的吸引力在逐步下降。在該課程中引入微課教學(xué)法，結(jié)合趣味性、科教協(xié)同法及競(jìng)賽型微課教學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)線上線下混合式教學(xué)方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量，為交通工程專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)改革提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：交通工程系統(tǒng)分析;微課;線上線下混合教學(xué);科教協(xié)同

信息技術(shù)的高速發(fā)展一定程度上改變了我們的教學(xué)方式及理念，隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的普及化以及教育技術(shù)不斷更新，線上教學(xué)已成為提升學(xué)生綜合能力的重要教學(xué)手段之一。微課作為線上教學(xué)手段之一，可以對(duì)不同教學(xué)主題進(jìn)行情景化、精細(xì)化教學(xué)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。交通工程系統(tǒng)分析課程作為交通工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，旨在交通系統(tǒng)運(yùn)行效率優(yōu)化、綜合成本優(yōu)化、高效決策等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行能力培養(yǎng)，然而其理論性較強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度偏大的特性一直是交通工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一大阻力，教師可充分發(fā)揮微課的優(yōu)勢(shì)，將其靈活運(yùn)用于課堂之中[1]。

1 “交通工程系統(tǒng)分析”課程特點(diǎn)與存在問(wèn)題

“交通工程系統(tǒng)分析”是將系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)等原理及方法應(yīng)用于交通領(lǐng)域的一門(mén)課程。是交通工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，主要內(nèi)容包括系統(tǒng)概念、線性規(guī)劃與特殊類(lèi)型線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃及其應(yīng)用、圖與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、排隊(duì)論及其應(yīng)用、交通預(yù)測(cè)方法、決策方法和工程經(jīng)濟(jì)分析。該課程與運(yùn)籌學(xué)比較相近，但一般側(cè)重于交通工程系統(tǒng)的應(yīng)用性講解而非原理性講解，使學(xué)生以系統(tǒng)工程理論和方法來(lái)解決工程實(shí)際問(wèn)題[2]，在教學(xué)過(guò)程中，存在一些問(wèn)題難以解決：

1.1 多重學(xué)科交叉，先驗(yàn)知識(shí)繁多

“交通工程系統(tǒng)分析”各部分內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，授課可不必嚴(yán)格按照教材內(nèi)容順序展開(kāi)，然而各章節(jié)內(nèi)容涵蓋范圍極廣，包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、圖論、排隊(duì)論、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等知識(shí)[2]，許多章節(jié)的講授需要學(xué)生提前復(fù)習(xí)或?qū)W習(xí)先驗(yàn)知識(shí)，例如：學(xué)習(xí)排隊(duì)論知識(shí)需要復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)“級(jí)數(shù)”相關(guān)理論，學(xué)習(xí)特殊類(lèi)型線性規(guī)劃知識(shí)需要復(fù)習(xí)線性代數(shù)相關(guān)理論。由此導(dǎo)致學(xué)生對(duì)這門(mén)課望而卻步，在現(xiàn)場(chǎng)講授過(guò)程中，學(xué)生較難跟上理論學(xué)習(xí)進(jìn)度。

1.2 理論性較強(qiáng)，學(xué)生缺乏興趣

由于該課程理論難度大，當(dāng)前一般教學(xué)方式以“案例問(wèn)題導(dǎo)入”法來(lái)帶入課堂，嘗試著吸引學(xué)生，幫助學(xué)生理解該課程所解決的問(wèn)題。然而，由于該課程原理性知識(shí)只有偏數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)才會(huì)具體講解，對(duì)于交通工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生基本都是簡(jiǎn)單帶過(guò)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程基本可以歸納為“依葫蘆畫(huà)瓢”，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣及熱情，導(dǎo)致知識(shí)保存期限較短。

1.3 實(shí)驗(yàn)課程講授難度大

“交通工程系統(tǒng)分析”實(shí)驗(yàn)課程該課程的應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié)。教師在教授理論課時(shí)，多以原理性的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及解題步驟敘述為主，例如排隊(duì)運(yùn)行指標(biāo)推導(dǎo)計(jì)算、圖與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中Dijkstra算法步驟描述。相應(yīng)地在實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生需要在理論方法基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)采用計(jì)算機(jī)工具（例如Lingo、Matlab等）對(duì)大規(guī)模工程問(wèn)題進(jìn)行求解，達(dá)到學(xué)以致用的目的。然而，該實(shí)驗(yàn)課程涉及程序設(shè)計(jì)，需要消耗較多時(shí)間來(lái)講解，多數(shù)學(xué)生無(wú)法在課堂上即時(shí)掌握相應(yīng)知識(shí)，急需線下補(bǔ)充練習(xí)。

1.4 純線上教學(xué)效果較差

當(dāng)前線上教學(xué)多采用多媒體教學(xué)方式，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約板書(shū)時(shí)間，但是缺點(diǎn)也尤為明顯：公式推導(dǎo)效果較板書(shū)相差甚遠(yuǎn)，與學(xué)生之間互動(dòng)及學(xué)生的即時(shí)反饋情況難以把握等。實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，純線上教學(xué)會(huì)引起學(xué)生兩極分化等現(xiàn)象。這很大原因是部分老師將線上教學(xué)演變成為“學(xué)生自學(xué)”，教師不斷地推卸教育責(zé)任，而且線上教學(xué)很難得到學(xué)生學(xué)習(xí)情況的及時(shí)反饋情況。

綜合上述存在問(wèn)題可見(jiàn)，當(dāng)前“交通工程系統(tǒng)分析”教學(xué)方法難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，純線上教學(xué)又難以達(dá)到教學(xué)目的?！拔⒄n”可以通過(guò)包含趣味性的微視頻、動(dòng)畫(huà)等方式，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，因此，采用基于微課的線上線下混合式教學(xué)方法可以有效解決這些問(wèn)題。

2 微課教學(xué)的特點(diǎn)與存在的問(wèn)題

微課是當(dāng)前信息化教學(xué)的產(chǎn)物，在教學(xué)過(guò)程中將教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思等教學(xué)內(nèi)容以圖、文、聲、視等元素進(jìn)行集成，形成一個(gè)主題式的課堂教學(xué)視頻[3-4]，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）教學(xué)設(shè)計(jì)短而精。相對(duì)于傳統(tǒng)以45分鐘為一節(jié)課的教學(xué)課例來(lái)講，微課一般為5—8分鐘，利于吸引學(xué)生的注意力。微課所包含的知識(shí)點(diǎn)往往是重、難點(diǎn)，以視頻、動(dòng)畫(huà)形式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，在一定程度上可以增加課程的趣味性和理解性。

（2）主題突出、形式豐富。“微課”選取的教學(xué)內(nèi)容一般要求主題突出、指向明確、相對(duì)完整。它將教學(xué)設(shè)計(jì)、多媒體素材和課件、教學(xué)反思等內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)整合，形成一個(gè)主旨鮮明、類(lèi)型豐富、結(jié)構(gòu)緊湊的教學(xué)單元。為達(dá)到不同的教學(xué)目的，根據(jù)課程重、難點(diǎn)以及學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握情況，微課教學(xué)設(shè)計(jì)可以有多種形式，例如針對(duì)不同層次，可以分為科普型、重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)型、難點(diǎn)突破型等。

（3）趣味創(chuàng)作、制作簡(jiǎn)便。交通工程系統(tǒng)分析課程的抽象概念繁多，傳統(tǒng)授課方式需要耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行解釋和剖析，而微課則可以生動(dòng)、形象、趣味化地進(jìn)行內(nèi)容講解，結(jié)合動(dòng)畫(huà)或者搭建情景的方式讓學(xué)生快速理解知識(shí)點(diǎn)。由于微課以實(shí)用作為宗旨，可以使用多種途徑和設(shè)備進(jìn)行制作，教師只要將教學(xué)內(nèi)容合理地設(shè)計(jì)，便可以快速制作。

目前微課教學(xué)也存在一些問(wèn)題，例如當(dāng)前的微課形式表現(xiàn)還比較單調(diào)，更多的仍是以課堂錄制、攝像機(jī)拍攝為主，缺乏生動(dòng)、活潑的多樣化表現(xiàn)形式[5]。同時(shí)不少教師對(duì)微課的設(shè)計(jì)都是為了教學(xué)競(jìng)賽等事項(xiàng)，對(duì)于微課的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和使用方法、教學(xué)相長(zhǎng)方面都還沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)，這些問(wèn)題使微課在教學(xué)過(guò)程中的成效大打折扣。

3 基于微課的線上線下混合教學(xué)策略

基于微課的線上線下混合教學(xué)策略可以分為4個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)如下圖所示。

3.1 趣味性微課教學(xué)設(shè)計(jì)

微課的授課形式?jīng)Q定了其內(nèi)容安排的多樣性。微視頻、動(dòng)畫(huà)等形式是吸引學(xué)生注意力和提高學(xué)習(xí)積極性的高效途徑。除此之外，以仿真動(dòng)畫(huà)形式導(dǎo)入課堂，誘導(dǎo)學(xué)生去思考其中原理，為后續(xù)課程開(kāi)展提供基礎(chǔ)。例如可以通過(guò)編程制作仿真動(dòng)畫(huà)，模擬出行者在網(wǎng)絡(luò)圖中不同路徑的出行成本，或者模擬不同排隊(duì)形式為顧客帶來(lái)等待時(shí)間、等待隊(duì)長(zhǎng)的差異變化。為了進(jìn)一步吸引學(xué)生注意力，可在課前對(duì)微課中仿真參數(shù)選擇發(fā)起投票，把握學(xué)生的興趣點(diǎn)。以微課引導(dǎo)出教學(xué)內(nèi)容后，應(yīng)結(jié)合線下板書(shū)教學(xué)進(jìn)行原理講解，以彌補(bǔ)線上教學(xué)效果差的缺點(diǎn)。

3.2 科教協(xié)同微課教學(xué)設(shè)計(jì)

科研項(xiàng)目是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力與催化劑，而微課的元素多樣性（例如圖、表）更容易對(duì)科研項(xiàng)目中的關(guān)鍵信息進(jìn)行表達(dá)。在目前的教育環(huán)境下，學(xué)生基本以應(yīng)試為目的，這就導(dǎo)致學(xué)生考完即丟的現(xiàn)狀。若結(jié)合老師的與之相關(guān)的科研項(xiàng)目，將項(xiàng)目背景及科學(xué)問(wèn)題以微課形式進(jìn)行課堂小結(jié)，一方面可以引導(dǎo)學(xué)生去思考，另一方面激發(fā)學(xué)生對(duì)科研的熱情。線下配合課堂作業(yè)，將微課所拋出的問(wèn)題抽象為課程中所學(xué)模型，進(jìn)而進(jìn)行求解，例如，以機(jī)場(chǎng)滑行路徑優(yōu)化研究來(lái)引導(dǎo)出圖論的最短路徑問(wèn)題。

3.3 競(jìng)賽型微課教學(xué)設(shè)計(jì)

大學(xué)期間各種競(jìng)賽已經(jīng)成為學(xué)生的“加分利器”，競(jìng)賽型微課是激發(fā)學(xué)生熱情的有效方式。許多大學(xué)生競(jìng)賽（例如數(shù)學(xué)建模大賽）試題都是與“交通工程系統(tǒng)分析”課程密切相關(guān)，例如2019年全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽試題C“機(jī)場(chǎng)的出租車(chē)問(wèn)題”，就可以抽象為排隊(duì)論問(wèn)題，其問(wèn)題（3）則可以抽象為最優(yōu)化問(wèn)題。因此，有能力的教師可以這些試題為背景制作成微課，并輔以解答，作為學(xué)生的課外學(xué)習(xí)資料，成為本課程練兵的一把“利刃”。

3.4 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

以學(xué)校校內(nèi)網(wǎng)為載體，將微課視頻和相關(guān)課外材料放在網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生可以預(yù)先進(jìn)行下載和學(xué)習(xí)[6]。學(xué)生們通過(guò)課下學(xué)習(xí)，帶著問(wèn)題進(jìn)課堂，提高師生互動(dòng)率，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，也避免了一味地被動(dòng)灌輸知識(shí)，提高課堂學(xué)習(xí)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將微課引入到“交通工程系統(tǒng)分析”的教學(xué)實(shí)踐，在班級(jí)群中推送微課視頻及學(xué)習(xí)任務(wù)等資料，并在線下課堂給予學(xué)生一定的討論實(shí)踐，進(jìn)而對(duì)提出的問(wèn)題及關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入講解，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力有了極大提升。通過(guò)對(duì)微課的趣味設(shè)計(jì)、科教協(xié)同設(shè)計(jì)及競(jìng)賽型設(shè)計(jì)，也有助于教師因材施教，逐步增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)掌握能力。通過(guò)這些實(shí)踐，學(xué)生的成績(jī)以及完成科研項(xiàng)目的能力都有了一定的提升，證實(shí)了“交通工程系統(tǒng)分析”課程引入微課式教學(xué)對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有著很好的效果，為交通工程專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)改革提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張純良，張桂菊，曹義蓮.微課在“航空航天概論”教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2020（12）：76-77.

[2]李燕.“交通系統(tǒng)分析”課程教學(xué)方法改革與探索[J].中國(guó)電力教育，2012（25）：61-62.

[3]胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢(shì)[J].電化教育研究，2011（10）：61-65.

[4]孟祥增，劉瑞梅，王廣新.微課設(shè)計(jì)與制作的理論與實(shí)踐[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2014，32（06）：24-32.

[5]臧新.微課程建設(shè)存在的問(wèn)題及其對(duì)策研究[J].課程教育研究：學(xué)法教法研究，2016（10）：58-59.

[6]徐瑞鋒.基于翻轉(zhuǎn)課堂的短視頻腳本設(shè)計(jì)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2020（09）：44-46.

基金項(xiàng)目：桂林電子科技大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JGB202026;JGB201843）;廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2020JGB187）

作者簡(jiǎn)介：廉冠（1989— ），男，河南焦作人，博士，講師，研究方向?yàn)榻煌ㄒ?guī)劃與大數(shù)據(jù)。