煤炭工業(yè)5.0時代課程互動網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法探索

牛超 肖飛飛 何青峰 肖樂樂

摘? 要：以煤炭工業(yè)5.0發(fā)展方向為契機(jī)，針對疫情期間計算機(jī)地質(zhì)制圖課程教學(xué)中存在的不足，分析了計算機(jī)地質(zhì)制圖課程的教學(xué)特點、目前課程教學(xué)存在的主要問題，通過重新調(diào)整教學(xué)方式，采用網(wǎng)絡(luò)試驗教學(xué)的方法，重新建立計算機(jī)地質(zhì)制圖課程的教學(xué)大綱。通過篩選多個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，對比分析認(rèn)為QQ群屏幕共享、騰訊課堂相對其他網(wǎng)絡(luò)平臺具有教學(xué)流暢、功能多樣、互動性強(qiáng)、反饋及時、評估多樣等特點，為煤炭工業(yè)5.0時代課程互動網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了系統(tǒng)的應(yīng)用支撐。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)地質(zhì)制圖;騰訊課堂;教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）03-0122-05

Abstract： Taking the 5.0 development direction of the coal industry as an opportunity， in view of the deficiencies in the teaching of the Computer Geological Mapping course during the epidemic， the teaching characteristics of the Computer Geological Mapping course and the main problems existing in the current course teaching were analyzed， and the teaching method was re-adjusted， Adopting the method of network experiment teaching， re-established the syllabus of Computer Geological Mapping course. Through the screening of multiple online teaching platforms， comparative analysis shows that QQ group screen sharing and Tencent Classroom have the characteristics of smooth teaching， diversified functions， strong interaction， timely feedback， and diversified evaluation compared with other online platforms， which are interactive online teaching of courses in the coal industry in the 5.1 era. Provide system application support.

Keywords： Computer geological mapping; Tencent Classroom; Teaching

2013年，德國在漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出“工業(yè)4.0”概念，按照工業(yè)發(fā)育不同階段作為劃分，工業(yè)1.0為蒸汽機(jī)時代，工業(yè)2.0為電氣化時代，工業(yè)3.0為信息化時代，工業(yè)4.0則是智能化時代。我國煤炭工業(yè)近10年來快速發(fā)展，2017年謝和平院士提出了“2040-2050年進(jìn)入井下無人、地上無煤、純清潔能源的煤炭工業(yè)5.0時代”。煤炭作為我國主體能源的地位近期不會發(fā)生重大改變，井下無人是煤炭智能開采的延深，但其基礎(chǔ)則是煤炭開采地質(zhì)保障，涉及煤層精細(xì)賦存探查、分析，將是煤炭類地質(zhì)院校的學(xué)科發(fā)展方向。

“井下無人、地上無煤”的基礎(chǔ)條件就是在對煤層賦存精細(xì)探查后的地質(zhì)建模，涉及的主要課題是地質(zhì)三維數(shù)據(jù)體的構(gòu)建，而計算機(jī)地質(zhì)制圖課程中關(guān)于“等值線”的學(xué)習(xí)涉及相關(guān)內(nèi)容。以計算機(jī)地質(zhì)制圖課為例，其是為煤炭類院校和部分礦業(yè)類高校地質(zhì)相關(guān)本科專業(yè)開設(shè)的必修主干課程之一，該課程的主要教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生掌握與地質(zhì)相關(guān)的制圖軟件使用方法，熟悉與地質(zhì)相關(guān)的地質(zhì)圖件繪制流程與方法，能夠繪制與自己專業(yè)相關(guān)的分析圖件。由于我校以煤炭為主體設(shè)置了相關(guān)學(xué)科，地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院本科專業(yè)的計算機(jī)地質(zhì)制圖在教學(xué)內(nèi)容上也偏向于煤田地質(zhì)類相關(guān)內(nèi)容，特別是學(xué)院要求在進(jìn)行本科畢業(yè)設(shè)計答辯和匯交材料時，必須提交三幅論文相關(guān)圖件，因此計算機(jī)地質(zhì)制圖課程的教學(xué)影響學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中的表現(xiàn)，也影響后續(xù)學(xué)生在工作、研究生等階段的制圖效率。

目前，計算機(jī)地質(zhì)制圖的授課對象是大學(xué)本科二年級學(xué)生，開設(shè)專業(yè)包括地質(zhì)工程、資源勘查工程、地下水科學(xué)與工程、地質(zhì)工程（卓越）等班級，該課程培養(yǎng)方案中確定的學(xué)習(xí)軟件包括：MapGIS、Surfer、AutoCAD、Coredraw等，學(xué)分2.0，每周4學(xué)時，上課周次為1～8周。

一、課程教學(xué)特點及存在的問題

（一）計算機(jī)地質(zhì)制圖的教學(xué)特點

1. 計算機(jī)地質(zhì)制圖的地質(zhì)屬性

計算機(jī)地質(zhì)制圖是計算機(jī)制圖中的一個小分支應(yīng)用，除了像MapGIS、Sufer、龍軟等專門地質(zhì)制圖軟件外，大部分成熟的制圖軟件多服務(wù)于機(jī)械設(shè)計、建筑等行業(yè)，因此計算機(jī)地質(zhì)制圖課程必須要突出計算機(jī)地質(zhì)制圖的地質(zhì)屬性，其必須要結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)專業(yè)知識，特別是要突出我校煤田地質(zhì)的特色內(nèi)容。

2. 計算機(jī)地質(zhì)制圖的技術(shù)屬性

計算機(jī)地質(zhì)制圖是一門應(yīng)用技術(shù)課程，在其教學(xué)過程中不僅要講解軟件的操作，更要兼顧軟件的實際應(yīng)用，深入探討軟件的高級應(yīng)用和軟件開發(fā)功能。

3. 計算機(jī)地質(zhì)制圖的互動屬性

由于計算機(jī)地質(zhì)制圖課程所使用的軟件在操作過程中步驟性極強(qiáng)，既要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)，熟悉軟件窗口布局、菜單與快捷工具位置，同時又要在教學(xué)過程中及時了解本科生的即時學(xué)習(xí)效果。

4. 計算機(jī)地質(zhì)制圖的特殊屬性

計算機(jī)地質(zhì)制圖由理論教學(xué)與實踐教學(xué)兩部分組成，按照計算機(jī)地質(zhì)制圖課程教學(xué)大綱，理論教學(xué)以軟件使用演示為主，以地質(zhì)制圖軟件高級使用及開發(fā)為輔;實踐教學(xué)則是通過上機(jī)實訓(xùn)、繪制圖件為途徑。

5. 計算機(jī)地質(zhì)制圖的先進(jìn)屬性

計算機(jī)地質(zhì)制圖中需要學(xué)習(xí)的軟件升級更新速度較快，以AutoCAD為例，其版本升級是以“年”為單位的，如最新的軟件版本為2021版。雖然大部分軟件更新具有繼承性，但遇到重大更新時，軟件使用變動極大，軟件工程文件識別也是一種障礙。因此，計算機(jī)地質(zhì)制圖教學(xué)備課量較大，同時也要求學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件過程中與時俱進(jìn)，及時更新軟件。

（二）計算機(jī)地質(zhì)制圖教學(xué)存在的問題

自2016年講授這門課程開始，已完成5個年級20個班級的教學(xué)任務(wù)，根據(jù)學(xué)生課后反映、期末考核等環(huán)節(jié)的及時反饋，計算機(jī)地質(zhì)制圖課程一直在改進(jìn)教學(xué)方式。結(jié)合以往學(xué)生的反饋和教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的不足，通過總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，認(rèn)為計算機(jī)地質(zhì)制圖課程當(dāng)前的教學(xué)仍存在許多問題，應(yīng)及時對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行調(diào)整。

1. 學(xué)生對課程的重要性認(rèn)識不足

以往計算機(jī)地質(zhì)制圖課程多強(qiáng)調(diào)軟件使用的重要性，但是本科生認(rèn)為軟件的使用可以參照軟件幫助、說明書等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，沒有認(rèn)清該課程的重要性。自2017年以來，在課程緒論階段就反復(fù)強(qiáng)調(diào)在本科畢業(yè)設(shè)計階段必須提交三幅地質(zhì)圖件、該課程是大學(xué)生地質(zhì)技能大賽必備技能、畢業(yè)深造或工作均需要經(jīng)常使用軟件制圖等，加大了學(xué)生對該課程的重視程度。

2. 網(wǎng)絡(luò)中心上機(jī)實踐教學(xué)限制較多

學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心電腦配置較陳舊，同時在軟件安裝、軟件更新、上機(jī)演示等方面已不能滿足計算機(jī)地質(zhì)制圖上機(jī)教學(xué)的要求。自2018年以來，結(jié)合學(xué)院新建的分布式網(wǎng)絡(luò)中心，且配置了華為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，使得軟件的安裝、更新極為便利，能夠讓學(xué)生及時掌握最新的軟件版本使用方法;強(qiáng)大的教師機(jī)顯示系統(tǒng)極大增強(qiáng)了學(xué)生上機(jī)實訓(xùn)的示范意義，提高了教學(xué)效果。

3. 理論教學(xué)效果較差

計算機(jī)地質(zhì)制圖課程在理論教學(xué)過程中，普遍存在學(xué)術(shù)課堂學(xué)習(xí)效果較差，其主要原因是學(xué)生只能聽、看，不能實際操作。自2019年開始，在不減少理論教學(xué)課時量的情況下，通過開放學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心，積極鼓勵學(xué)生利用課余時間上機(jī)實踐，增強(qiáng)教學(xué)效果。自2020年開始，已將該課程的理論教學(xué)和上機(jī)實踐安排在了學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心，將理論教學(xué)與上機(jī)實踐緊密結(jié)合起來。

4. 與其他課程銜接不合理

以往計算機(jī)地質(zhì)制圖將MapGIS作為主要的教學(xué)軟件，但隨著軟件的迭代更新，目前MapGIS應(yīng)用領(lǐng)域越來越窄，且與地理信息系統(tǒng)課程使用軟件重合。自2017年開始，逐步減少了MapGIS的課時量，及時增加了AquaChem、奧維地圖等軟件的教學(xué)內(nèi)容。

二、課程教學(xué)設(shè)計平臺的選擇

新冠肺炎疫情極大地影響了學(xué)校各項工作的開展，特別是教學(xué)活動的順利進(jìn)行成為最重要的問題。計算機(jī)地質(zhì)制圖課程開課時間早，因此需要提前做好課程建群、教學(xué)平臺選擇、課程試講、制定課程教學(xué)安排等。由于目前較大的慕課、微課、網(wǎng)絡(luò)課堂平臺均未建設(shè)計算機(jī)地質(zhì)制圖課程，因此該課程屬于自建網(wǎng)絡(luò)課程。

經(jīng)過開學(xué)前兩周的課程準(zhǔn)備，選擇了QQ群屏幕分享、騰訊課堂、QQ群課堂、ZOOM、雨課堂等軟件平臺，經(jīng)線上調(diào)查（圖1），結(jié)合學(xué)生主要意向，最終選擇采用QQ群屏幕分享、騰訊課堂這兩種直播、錄播混合式教學(xué)方式進(jìn)行授課。同時，經(jīng)過兩周的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，及時增加了QQ遠(yuǎn)程協(xié)助作為教學(xué)手段。

三、課程設(shè)計思路

（一）QQ群屏幕分享教學(xué)設(shè)計思路

由于計算機(jī)地質(zhì)制圖是操作性較強(qiáng)的課程，其理論教學(xué)的效果較差，原定的全部在學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心授課因疫情而不能進(jìn)行，考慮到學(xué)生無法上機(jī)實訓(xùn)，該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在初次安排時僅安排了理論教學(xué)，將上機(jī)實訓(xùn)安排在了開學(xué)之后補課。但考慮到教學(xué)活動的連貫性，又進(jìn)行了學(xué)生個人情況調(diào)查（個人是否擁有計算機(jī)），僅4人沒有電腦。結(jié)合前面對計算機(jī)地質(zhì)制圖課程的特點和以往存在的問題，因此可以按照原課程教學(xué)方案，使用個人電腦進(jìn)行理論教學(xué)和上機(jī)實踐的教學(xué)任務(wù)。

計算機(jī)地質(zhì)制圖課程首次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，鑒于該課程的特點，需要網(wǎng)絡(luò)平臺具有PPT播放、軟件使用演示（教師機(jī)屏幕顯示）、師生互動、簽到及教學(xué)效果評價等功能，具有以上功能的軟件在疫情初期僅ZOOM、QQ群屏幕分享符合教學(xué)要求，鑒于網(wǎng)絡(luò)視頻會議軟件ZOOM的普及性不高，雖然已要求學(xué)生安裝了ZOOM軟件，但是在教學(xué)準(zhǔn)備階段發(fā)現(xiàn)QQ群屏幕分享更便捷、適合計算機(jī)地質(zhì)制圖教學(xué)。

QQ群屏幕分享功能是QQ群自帶功能，使用其作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺相較于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法和模式均不同，因此必須結(jié)合QQ群屏幕分享的特點調(diào)整教學(xué)方案。

1. 確定教學(xué)目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是一致的，即通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握計算機(jī)地質(zhì)制圖軟件的使用方法，能夠熟練繪制、編輯、修改地質(zhì)圖件，能夠使用軟件進(jìn)行高級分析。

2. 根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)的內(nèi)容存在較大的差別。本次網(wǎng)絡(luò)教學(xué)將課堂教學(xué)與上機(jī)教學(xué)融合，減少PPT式的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)軟件界面操作、圖件編輯與分析的相關(guān)內(nèi)容。雖然學(xué)習(xí)的軟件比較多，但是每個軟件的教學(xué)內(nèi)容基本相同，即：

（1）點評作業(yè)，回顧上次內(nèi)容;

（2）軟件介紹，主要是軟件的功能、軟件界面、軟件快捷工具、軟件的一般性設(shè)置;

（3）軟件的輸入、編輯、修改、保存與輸出;

（4）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化圖件要求、圖件格式之間的相互轉(zhuǎn)換;

（5）軟件高級使用及其操作;

（6）課后作業(yè)。

3. 教學(xué)策略

根據(jù)QQ群屏幕分享的使用方法和功能，其支持共有區(qū)域分享和窗口分享兩種模式，可以劃定電腦桌面的部分區(qū)域進(jìn)行分享，也可選中具體窗口進(jìn)行分享，進(jìn)入群視頻后，點擊屏幕分享的按鈕，選擇要分享的區(qū)域即可。主要應(yīng)用于工作會議演示，遠(yuǎn)程會議屏幕分享、窗口演示等。通過多次的教學(xué)，基于QQ群屏幕分享的計算機(jī)地質(zhì)制圖網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)效果更優(yōu)于課堂理論教學(xué)。

基于QQ群屏幕分享的計算機(jī)地質(zhì)制圖網(wǎng)絡(luò)課程，確定以下教學(xué)策略。

（1）教學(xué)進(jìn)程

本次網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容主要分為六部分，即緒論、MapGIS地質(zhì)制圖、Surfer地質(zhì)制圖、Auto CAD地質(zhì)制圖、AquaChem地下水化學(xué)制圖、綜合制圖及其他應(yīng)用，各部分學(xué)時分配分別為：2、5、6、10、3、6。

（2）教學(xué)方法

使用QQ群屏幕分享功能進(jìn)行計算機(jī)地質(zhì)制圖課程教學(xué)時，遵循以下流程（圖2）：

a. 開課前一周將課程相關(guān)的軟件發(fā)至QQ群共享，提醒學(xué)生下載、安裝，熟悉軟件界面。上課前10分鐘，在QQ群提醒學(xué)生準(zhǔn)備上課。開始上課，進(jìn)行課程教學(xué)。

b. 在教師機(jī)對上次課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧，點評布置的課后作業(yè)完成情況;針對每個人繪制的相關(guān)圖件，對存在共性的錯誤點進(jìn)行重點講解。

c. 根據(jù)課程大綱，提出本次網(wǎng)絡(luò)授課的任務(wù)，開始對地質(zhì)制圖講解、示范，強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵操作，美化地質(zhì)圖件，總結(jié)使用心得。

d. 在演示過程中，學(xué)生使用共享的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步跟隨制圖，教師利用QQ群成員語音功能，隨機(jī)詢問學(xué)生的聽講情況。采用學(xué)生QQ群屏幕分享功能，對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

e. 總結(jié)本次網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)重點和難點，布置本次網(wǎng)絡(luò)課堂的課后作業(yè)，布置下次網(wǎng)絡(luò)課堂的認(rèn)識任務(wù)，完成本次網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)。

f. 課下時間，學(xué)生單獨答疑。

4. 效果評價

針對網(wǎng)絡(luò)課堂的教學(xué)效果評價，主要采用三種方式進(jìn)行（圖3）：

（1）課堂中，通過隨機(jī)點名考核網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)效果，通過學(xué)生使用QQ群屏幕分享考核網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果;

（2）下課后，通過采用QQ群投票功能，調(diào)查本次網(wǎng)絡(luò)課堂的教學(xué)效果。

（3）通過對課后作業(yè)進(jìn)行檢查，分析網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)效果。

5. 存在問題

根據(jù)前兩周使用QQ群屏幕分享功能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)、教學(xué)效果評價，發(fā)現(xiàn)目前計算機(jī)地質(zhì)制圖課程使用QQ群屏幕分享進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在以下問題：

（1）學(xué)生互動性不強(qiáng)

雖然QQ群屏幕分享教學(xué)過程中可以和學(xué)生進(jìn)行語音交流，但是在網(wǎng)絡(luò)授課過程中查看電腦屏幕時，必須通過“關(guān)閉教師屏幕分享→學(xué)生啟動屏幕分享→學(xué)生允許教師語音交流”的方式進(jìn)行，操作繁瑣，需要多次建群屏幕分享、退群屏幕分享。

（2）缺少網(wǎng)課回看功能

基于QQ群屏幕分享的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)目前還未集成錄播功能，對教學(xué)過程中存在疑問的知識點，不能通過視頻回看的方式解決，雖然教師可以提前或?qū)崟r進(jìn)行教學(xué)錄制，但操作仍然繁瑣。

（二）騰訊課堂教學(xué)設(shè)計思路

在使用QQ群分享屏幕進(jìn)行計算機(jī)地質(zhì)制圖課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)后，針對其具體存在的問題，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平臺合理篩選后，開始使用騰訊課堂進(jìn)行教學(xué)。兩個教學(xué)平臺在功能上存在的差異較大，總體上騰訊課堂具有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能更為強(qiáng)大、操作更便捷，集成了考勤、課后回放、教學(xué)工具多樣、聽課便捷等多個功能，在其使用過程中教學(xué)方案與QQ群屏幕分享是一致的方便學(xué)生學(xué)習(xí)，但是在部分細(xì)節(jié)上更適合計算機(jī)地質(zhì)制圖課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)（圖4）。

1. 考勤

在使用騰訊課堂進(jìn)行計算機(jī)地質(zhì)制圖課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)時，可以通過學(xué)生觀看直播時長、觀看回放時長、進(jìn)入課堂時間、簽到等方式作為考勤考核依據(jù)。

2. 教學(xué)工具多樣

在使用騰訊課堂進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，有畫板、答題卡、畫中畫、預(yù)覽等多個教學(xué)工具，極大地豐富了教學(xué)方式。

3. 多種互動模式

可以使用舉手模式進(jìn)行師生對話，同時利用好友中的控制對方電腦的方式，直播學(xué)生操作，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)情況。

4. PPT與分享屏幕模式銜接合理

在進(jìn)行理論教學(xué)中，可以使用PPT模式;進(jìn)行軟件操作教學(xué)時，可以使用分享屏幕模式。兩種模式更加適合計算機(jī)地質(zhì)制圖課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)（圖5）。

四、 結(jié)束語

計算機(jī)地質(zhì)制圖課程在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺篩選時選擇了多個教學(xué)平臺，同時也對QQ群屏幕分享、騰訊課堂進(jìn)行了使用教學(xué)，其中騰訊課堂的教學(xué)效果較好。當(dāng)然，可能還有其他平臺，鑒于時間有限并未進(jìn)行試用。

針對計算機(jī)地質(zhì)制圖課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的效果，經(jīng)過調(diào)查，獲得了學(xué)生的認(rèn)可，并且學(xué)生對于該課程的學(xué)習(xí)主動性較強(qiáng)。

基于騰訊課堂的計算機(jī)地質(zhì)制圖課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，不論是在教學(xué)方式上，還是將理論教學(xué)與上機(jī)實踐進(jìn)行綜合、教學(xué)效果考核、師生互動等方法，都能及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)進(jìn)度、教學(xué)效果。

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[8]教育部：利用網(wǎng)絡(luò)平臺“停課不停學(xué)”[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s5147/202002/t20200203_417488.html.

[9]黃小平.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的《網(wǎng)頁設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式改革探索[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2019（7）：7-8.

[10]韋家正，韋端.疫情期間高職院校線上教學(xué)的探索與實踐[J].通訊世界，2020，27（4）：161-162.