基于交互式网络平台的工程教育课程改革研究与实践

宁姗+曲芳+王婷婷+马鹤瑶+卢同刚

[摘要]

随着高等教育改革不断深入，传统课堂教学方式已难以满足大学课程的教学目标。将传统教学模式与信息技术相结合，以工程教育课程为例，设计了交互式网络平台。并详细介绍了传统教学模式与交互式网络平台之间优势互补的实现过程。这种多元化的教学模式能够通过网络教学资源共享，提升学生的文化自觉意识，加强网络教学的交互性，即通过网络实现全方位的师生交流，并提高学生的自主学习能力、创新能力和团队协作能力。

[关键词]

交互式网络平台;工程教育;教学改革

[中图分类号]G712[文献标识码]A[文章编号]1005-4634（2015）02-0091-04

0引言

随着计算机网络信息技术的不断发展，多媒体网络技术涌入大学教育，传统意义上的高等教育教学模式面临极大的冲击。本文以工程教育课程教学改革为基础，建立交互式网络平台实现信息化教学。工程教育既是通识性教育也是通才教育，越来越受到高等教育的青睐。其教学目的是培育高素质创新人才的精神人格，塑造完美心灵。工程教育课程改革应顺应外部环境变化与时俱进，并寻找到符合教学目标的多元化教学模式[1]。

本文设计的交互式网络平台不仅为教师提供多元化教学手段，同时也为学生提供有针对性的自主学习环境，它所体现的优势远远超过单一的传统教学模式。该平台建立在传统教学方式的基础上，保留传统教学的精髓并融入新的教学手段，即在网络环境下将传统教学与网络教学有机结合、优势互补，实现教师课堂导学与学生网络自主学习相结合的教学模式。

1建立基于交互式网络平台的教学模式

工程教育的教学目标是注重加强对历史、社会和环境的认知与责任教育，培养学生诚信、道德、特别是职业道德，摒弃个人利益至上、团队意识匮乏等不良品德，强调做人与做事结合，做人通过做事来体现，做事依靠做人来保证，在培养过程中注重人文精神的熏陶，使之具备良好职业道德、诚实正直、富有责任感，围绕这一教学目标制订教学方案建立基于交互式网络平台的教学模型[2，3]。

在传统课堂教学部分，教师在完成基本教学任务外，还要引导和鼓励学生主动利用网络平台进行深入学习，并将课堂上难以通过讲授完成的实践性强的教学内容放到网络平台上让学生自主学习完成相应任务，同时这部分内容应作为学生期末考核成绩的一部分，检验学生上网学习的成效[4，5]。

依据上述的教学目标，为使学生能够更有效的自主学习，本文的交互式网络平台包括六大模块：教学内容、工程文化基础、专题讨论区、交流互动区、头脑风暴区、相关链接，其六部分的网页结构为平行结构，如图1所示。

2教学内容、工程文化基础、相关链接三大模块的设计方法工程教育课程的教学内容包括教学目标、教学计划和课程知识结构三部分，旨在使学生初步掌握课程内容，加强后期学习基础。

工程文化基础旨在提升学生的文化自觉意识。

文化自觉意识是反映文化主体的人的自我觉醒和自我创造，体现出一种广阔的文化境界、深刻的文化反思、充分的人文关怀和高度的社会责任感。费孝通先生曾说：“获得‘文化自觉能力的途径离不开对中华文化、历史及世界背景的认识”。工程文化基础模块以传统文化、现代文化和工程文化背景为载体，学生在浏览网页的过程中加强自身的文化自觉意识。其网页内容设计主要针对当代人学生对中华民族文化以及世界文化背景掌握相对薄弱的现状，通过用与中华民族和世界文化历史有关的文字、画片及视频等信息刺激学生的视觉神经，使学生能够实现快速浏览信息，提高学习效率，并从浏览信息中真正达到教育学生正确认识国际国内形势与政策，增强学生对外来文化的辩证取舍能力的目的。

相关链接模块为学生提供与工程教育相关的其它网站的超级链接，可以扩展该网络平台提供给学生的知识量。

由于以上三大模块的网页结构简单，不需要建立交互网页结构。所以使用树形结构的动态网页设计就可以实现，运用动态网页设计可以实现页面内容的及时更新。树形结构的网页已在图1中体现，本文不再赘述。

3基于交互式的网络设计结构

3.1为提升学生对文化的判断能力的专题讨论区专题讨论包括四个阶段，每一个阶段由不同的基于数据库的动态网页实现，网页组织结构如图2所示。

第一阶段：建立专题讨论区的首页面，该页面由n（n>1）个专题组成，每个专题内容均根据课程内容要求设计且每个内容都具有相关性，专题的组织与编写由任课教师在网页的编辑页面中编辑提交，本阶段是专题讨论区的核心部分。

图2专题讨论区结构图

第二阶段：是以学生为主体的教育理念设计的网页结构，学生点击进入专题讨论区的首页面，以自己的观点理解网页中的n个专题，选取自己感兴趣的专题进行归纳总结并在网页上提交自己的观点，形成m（m>1，m为参与专题讨论的学生人数）个观点，生成专题讨论区的二级页面。

第三阶段：所有学生观点提交完成后，关闭提交窗口，系统自动将学生观点进行汇总整理，生成三级页面，学生在三级页面中对每个观点进行投票，投票分为：支持、反对、中立。

最后一个阶段：投票结束后，系统自动生成四级页面，四级页面能够提供论文上传功能，这个阶段是将学生的讨论内容进行升华，并以学生提交论文的形式体现。这种方法不但能够提高学生的工程文化的认知，同时加强了学生对工程文化的自我判断能力。

3.2提升学生创新意识的头脑风暴区

头脑风暴区的设计理念是以问题情境为基础开展问题研究，提高学生的创新意识。在问题情景中，强调学生是认知主体，是意义的主动建构者。教师设计问题情境时，要使问题具有一定难度、需要学生结合课程内容做出一定努力才能完成任务，使学生处于急切想要解决所面临的疑难问题的心理困境中。学生要摆脱这种处境，就必须进行创造性的活动，运用以前未曾使用过的方法解决所遇到的问题。

下面举例说明头脑风暴区的设计理念，其结构如图3所示：埃及神话故事中会飞的魔毯曾经引人无限遐想，那么教师可以在头脑风暴区的首页面中的素材区提供一个素材是会飞的魔毯，学生点击该素材进入二级页面;在二级页面中提供给学生一些可选材料项，如毯子、空气、绳子、火等，同时学生也可以自己组织添加或减少材料项，选取多个材料项后点击确定，进入三级页面;在三级页面中通过学生的扩展性思维将看似不相关的要素进行重组，实现素材中的要求，搭建创新作品。学生解决此例问题的方法可能是多样化的。例如，现实生活中虽然有毯子，但毯子不会飞，原因是由于地球引力，毯子具有重量，而毯子比空气重。那么在什么条件下毯子可以飞翔？可以施加向上的力，或者让毯子的重量小于空气的重量，或者希望来自地球的重力不存在。如果分析一下毯子及其周围的环境，会发现这样一些可以利用的资源，如空气中的中微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、阳光等，而毯子本身也包括其纤维材料、形状、质量等。那么利用这些资源可以找到一些让毯子飞起来的办法，比如毯子的纤维与中微子相互作用可使毯子飞翔，在毯子上安装提供反向作用力的发动机，毯子在没有来自地球重力的宇宙空间，毯子由于下面的压力增加而悬在空中（气垫毯），利用磁悬浮原理，或者毯子比空气轻。学生可以用自己的方法将看似不可能的问题带来一种现实的解决方案，这就是一种创新体验。

图3头脑风暴区结构图

3.3利用交流互动区提高师生互动性通过交流互动区实现双主体教育理念即在教学过程中，教师和学生都是主体，教师是教的主体，学生是学的主体，引入“学导互动”的教育理念，其结构包括五个环节，如图4所示。

图4交流互动区结构图

第一环节：教师在课堂上布置给学生一些课后作业，这些课后作业必须在一定时间内完成，如果学生在做作业的过程中遇到困惑可以登陆网络平台，点击交流互动区进入该区的首页面并提交问题，这里的主体是学生。

第二环节：教师选取学生问题点市确认进入二级页面，在答复区中对问题进行归类再分类并有针对性的进行答复，这里的主体是教师。

第三环节：学生选取教师答复点击确认进入三级页面，将答复进行分类并反问，环节主体是学生。

第四环节：以上环节都完成后，教师和学生可以进入四级页面进行在线讨论，这里的主体即包括教师也包括学生。

第五环节：教师在五级页面对学生作业的完成情况进行归纳总结。

4结束语

引入现代信息技术是对工程教育课程的有益补充，同时也是对工程教育实践环节的探索和拓展。基于交互式网络平台的实践教学在一定程度上能够弥补工程教育课程在实践教学中的不足，通过教师在课堂上对学生的引导和鼓励，使学生充分利用网络实践教学平台提高实践能力、创新能力、分析问题和解决问题的能力。另外，引导学生学会自主学习，自主利用网络教学平台，培养其自主学习的能力。随着工程技术的日益复杂化，涉及的专业领域越来越多，在教学过程中还要鼓励学生相互学习和协作，鼓励跨学科、跨专业的共同实践，培养其团队协作能力。培养学生的工程文化素养，提高学生的实践能力和创新能力，为我国培养更多高素质的创新型应用人才，满足国家经济社会发展的战略要求。

参考文献

[1] 宁姗.从工程教育到工程文化教育的探析与实践[J].教学研究，2012，（6）：33-34.

[2] 程劭薇.浅析信息化时代的网络教育[J].教育与职业，2014，（21）：165-166.

[3] 尚元东，张宝歌.从美国网络教育看我国高师院校网络教育发展[J]，黑龙江高教研究，2008，（4）：54-56.

[4] Yu Du.Computer Network Environment of Network Teaching [C].

Proceedings of the 2012 International Conference on Communication，Electronics and Automation Engineering Advances in Intelligent Systems and Computing，2013，181：1299-1304.

[5] Li Fachun.Research on the Development and Application of Intelligent Network Teaching System [J].Intelligence Computation and Evolutionary Computation Advances in Intelligent Systems and Computing Volume，2013，180：881-885.

Research of Engineering Education curriculum reform based on in teractive network platform

NING Shan，QU Fang，WANG Ting-ting，MA He-yao，LU Tong-gang

（Center of Engineering Training and Basis Experiment，Heilongjiang University of Science and Technology，

Harbin，Heilongjiang150027，China）

Abstract

With the deepening of the reform of higher education，the traditional classroom teaching mode has been difficult to

meet the university curriculum teaching goal.In this paper，it is the design of the course of engineering education curriculum reform base on the interactive network platform.And it introduces that is the traditional teaching mode combined with interactive network platform.The diversified teaching mode can be shared through the network teaching resources and enhance the cultural consciousness of students.And it can improve the students′ autonomous learning ability，innovation ability and the team cooperation ability.

Key words

interactive network platform;engineering education;curriculum reform