李帥 禹海濤

【摘要】結(jié)合工科教學(xué)的特點(diǎn)以及當(dāng)下線上教學(xué)對(duì)教材的需求，基于具體案例，從數(shù)字教材和新形態(tài)教材建設(shè)兩方面，探討了將新技術(shù)應(yīng)用于工科教材建設(shè)的具體方法。

【關(guān)鍵詞】工科教材建設(shè)? 數(shù)字化? 新形態(tài)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）03-0185-03

目前，高等學(xué)校（以下簡(jiǎn)稱，高校）應(yīng)用線上教學(xué)越來(lái)越廣泛，線上教學(xué)對(duì)教學(xué)的影響是深遠(yuǎn)的，教材建設(shè)一直以圍繞服務(wù)教學(xué)為核心，因此，一方面，必須積極開(kāi)展，適應(yīng)目前及未來(lái)教學(xué)需求的多種形態(tài)的教材建設(shè)工作;另一方面，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G、GIS等新技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了信息技術(shù)與教育的深度融合，為多種形態(tài)的教材建設(shè)提供了內(nèi)容支持和技術(shù)保障。

本文結(jié)合工科教學(xué)的特點(diǎn)以及當(dāng)下線上教學(xué)對(duì)教材的需求，基于具體案例，從數(shù)字化教材和新形態(tài)教材建設(shè)兩方面，探討工科教材建設(shè)的具體應(yīng)對(duì)之策。

一、數(shù)字化教材探索

高校工科的許多課程是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的，但是很多課程無(wú)法順利開(kāi)展，一些課程并不是所有高校都具備身臨其境開(kāi)課的條件，例如：“工程地質(zhì)”課程，所以策劃建設(shè)本科層次的數(shù)字化教材——工程地質(zhì)學(xué)虛擬仿真數(shù)字課程，該數(shù)字化教材將不是傳統(tǒng)意義紙質(zhì)版教材簡(jiǎn)單的電子化，而是充分利用新技術(shù)自成體系，不完全依賴紙質(zhì)教材的數(shù)字教材，以下以該項(xiàng)目為例，具體介紹數(shù)字教材開(kāi)發(fā)緣起以及特色之處。

（一）建設(shè)數(shù)字化教材的必要性

綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)是工程地質(zhì)教學(xué)中重要的一部分，在實(shí)際教學(xué)中由于受實(shí)踐場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、課時(shí)、安全保障等的限制，學(xué)生很難充分身臨其境，對(duì)典型地質(zhì)地貌、地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)災(zāi)害等有近距離的接觸，虛擬仿真等技術(shù)有效地解決了這一瓶頸，最大限度發(fā)揮了教學(xué)資源，能夠滿足不能隨時(shí)隨地開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的高校的教學(xué)需求，甚至能夠完成野外教學(xué)實(shí)現(xiàn)不了的。

（二）充分運(yùn)用新技術(shù)

采用WebGL技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，利用當(dāng)前最先進(jìn)的開(kāi)源三維GIS框架Cesium+Unity3D實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)習(xí)地點(diǎn)的三維實(shí)景模型可視化，并加入現(xiàn)場(chǎng)照片豐富場(chǎng)景細(xì)節(jié)。運(yùn)用無(wú)人機(jī)、高分辨率三維激光掃描成像、RS等現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，延伸和拓展學(xué)生學(xué)習(xí)途徑，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和激情。

（三）數(shù)字教材建設(shè)的預(yù)期效果

借助無(wú)人機(jī)攝影設(shè)備技術(shù)，獲得虛擬仿真教學(xué)資源，結(jié)合野外觀察到的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，使虛擬與現(xiàn)實(shí)有一個(gè)完美的結(jié)合，學(xué)生結(jié)合互動(dòng)式的學(xué)習(xí)，掌握地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，可以更直觀、及時(shí)、全面地了解教學(xué)內(nèi)容。

二、新形態(tài)教材的實(shí)踐

2019年國(guó)家發(fā)布了《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》，提出要“加快信息化時(shí)代教育變革”。為適應(yīng)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和線上學(xué)習(xí)方式的日益普及，需要滿足信息技術(shù)與教學(xué)深度融合的需要，滿足互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代學(xué)習(xí)特性的需求，因此需要開(kāi)發(fā)以紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)代教育技術(shù)，以多種媒介、多種形態(tài)，充分利用新技術(shù)建設(shè)表達(dá)力更加豐富、更加深入的新形態(tài)工科教材。結(jié)合實(shí)踐，工科新形態(tài)教材的建設(shè)主要體現(xiàn)在以下方面：

（一）平臺(tái)建設(shè)

機(jī)工教育網(wǎng)是機(jī)械工業(yè)出版社建立的教育服務(wù)網(wǎng)站，該網(wǎng)站主要提供紙質(zhì)教材配套的相關(guān)教學(xué)資源，例如：教學(xué)課件、教學(xué)大綱、習(xí)題答案等。主要的服務(wù)對(duì)象是選用我們教材的任課教師。

隨著線上線下混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂以及我國(guó)教育信息化進(jìn)入了“人人學(xué)習(xí)，時(shí)時(shí)學(xué)習(xí)、處處學(xué)習(xí)”的時(shí)代，移動(dòng)端的發(fā)展和5G時(shí)代的到來(lái)都為人們的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了更多可能性。出于為教學(xué)服務(wù)的目的，擴(kuò)展教材的外延，機(jī)械工業(yè)出版社開(kāi)始調(diào)研建設(shè)教學(xué)平臺(tái)，當(dāng)時(shí)命名為“三助”平臺(tái)（意為助學(xué)、助教、助考），同時(shí)面向老師和學(xué)生。

工科的線上答題要涉及到公式、畫(huà)圖、計(jì)算等，這些內(nèi)容的輸入在最初都是制約該平臺(tái)建設(shè)的瓶頸，隨著新技術(shù)的發(fā)展這些問(wèn)題已逐步攻克，建成了“備課考試網(wǎng)”，該平臺(tái)包括學(xué)生全面復(fù)習(xí)、學(xué)生數(shù)字教材、學(xué)生一天備考、教師培訓(xùn)班、教師題庫(kù)組卷、教師資料下載等模塊，分學(xué)生端口和教師端口。學(xué)生可以在有網(wǎng)絡(luò)的地方，隨時(shí)隨地利用碎片化時(shí)間學(xué)習(xí)，并可在答疑區(qū)與老師、同學(xué)們互動(dòng)，備考專區(qū)能更好幫助學(xué)生期末復(fù)習(xí);任課老師可以在平臺(tái)上進(jìn)行備課、組卷、考試成績(jī)分析等工作，除此以外還有教師培訓(xùn)等環(huán)節(jié)，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老師分享心得，對(duì)青年教師有很大幫助。

（二）AR教材

AR技術(shù)是指增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)[1]。該技術(shù)用于工科教材中對(duì)于難于理解的知識(shí)點(diǎn)、復(fù)雜的空間立體構(gòu)造、與實(shí)踐緊密結(jié)合的環(huán)節(jié)，都有較好的輔助作用。AR技術(shù)讓工科教材“活起來(lái)”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果。

（三）移動(dòng)APP教材

隨著信息技術(shù)和手機(jī)、平板等智能設(shè)備移動(dòng)端的普及，移動(dòng)APP為人們學(xué)習(xí)提供了一個(gè)更為方便的教育學(xué)習(xí)平臺(tái)[2]。移動(dòng)APP與紙質(zhì)教材相結(jié)合可以幫助讀者利用碎片時(shí)間，實(shí)現(xiàn)時(shí)間價(jià)值的最大化，同時(shí)也能更加吸引青年學(xué)子，增加學(xué)習(xí)的趣味性和互動(dòng)性，可以隨時(shí)隨地練習(xí)，就像游戲通關(guān)一樣。

（四）二維碼教材

二維碼在我們的日常生活中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，將二維碼應(yīng)用于工科教材中，讀者可以即時(shí)獲得各類信息，利于線上教學(xué)的開(kāi)展，學(xué)生的課后復(fù)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了圖書(shū)內(nèi)容的擴(kuò)展和延伸，使教材和更多資源無(wú)縫對(duì)接，讓教材更加豐富立體。結(jié)合工科教材的特點(diǎn)，二維碼主要用于以下方面：

1.鏈接小程序、EXCEL表格等。

現(xiàn)在很多電腦已經(jīng)沒(méi)有光驅(qū)了，一些程序等讀者可通過(guò)二維碼獲得，既快速又方便，同時(shí)還為讀者節(jié)約了購(gòu)書(shū)費(fèi)用。掃描二維碼后，可以直接修改EXCEL表中參數(shù)，即可完成一些簡(jiǎn)單計(jì)算、設(shè)計(jì)等，通過(guò)改變參數(shù)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

2.鏈接重難點(diǎn)授課視頻。

工科中很多知識(shí)點(diǎn)邏輯是比較復(fù)雜的，教材加入二維碼，學(xué)生可以掃碼，即可獲得面授教學(xué)的體驗(yàn)感，學(xué)習(xí)知識(shí)更高效。

3.鏈接動(dòng)畫(huà)。

工科教材中，涉及很多機(jī)理以及構(gòu)件原型，這是傳統(tǒng)紙質(zhì)教材無(wú)法充分展示的，通過(guò)二維碼鏈接動(dòng)畫(huà)，可以讓讀者的認(rèn)識(shí)更加形象直觀。

4.鏈接彩色高清圖片及擴(kuò)展閱讀。

工科教材中有一些圖片紙質(zhì)教材常規(guī)印刷效果不佳，很難表達(dá)圖片要傳達(dá)給讀者的信息，例如建筑效果圖中的光影展示，通過(guò)二維碼鏈接，讀者的即時(shí)體驗(yàn)感更佳，且能節(jié)約出版社的生產(chǎn)成本。工科教學(xué)涉及大量計(jì)算以及繁瑣的公式推導(dǎo)，受課時(shí)限制，尤其是應(yīng)用型本科的教學(xué)，有時(shí)教材中只給出簡(jiǎn)化公式或者知識(shí)點(diǎn)不夠全面，對(duì)于學(xué)有余力和有進(jìn)一步深造計(jì)劃的學(xué)生來(lái)說(shuō)是不充分的，可以通過(guò)二維碼鏈接更多知識(shí)內(nèi)容以及案例等，從而使一本教材變得眾口不再難調(diào)。

三、小結(jié)

隨著高等學(xué)校線上教學(xué)的普及，一方面凸顯了數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，另一方面也加快了教材建設(shè)的數(shù)字化進(jìn)程。在線上教育很熱的當(dāng)下以及未來(lái)，利用新技術(shù)開(kāi)展多元化的數(shù)字教材建設(shè)，擴(kuò)大教育服務(wù)的范圍，強(qiáng)化教材與技術(shù)的融合，掌握新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的能力，才能應(yīng)對(duì)線上教育給工科教材建設(shè)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊萬(wàn)慶，王利永.AR技術(shù)環(huán)境下土木工程類教材內(nèi)容呈現(xiàn)研究——以《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平法識(shí)圖與鋼筋算量》為例[J].中國(guó)編輯，2019（04）：56-59.

[2]康颯.淺談移動(dòng)APP在建筑教學(xué)中的應(yīng)用[J].河南建材，2020（1）：138-139.

作者簡(jiǎn)介：

李帥（1980-），女，博士，副編審，主要從事高校教材出版和研究工作。

禹海濤（1983-），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事高校土木工程專業(yè)教學(xué)和科研工作。