摘 要：本文以北京航空航天大学核心基础课程工科数学分析为例，介绍北航课程教学利用教学信息化系统，贯彻执行北航为构建一流人才培养新模式和一流本科教育体系，最终形成人才辈出的北航本科教学环境而提出的“长城行动计划”的过程中进行的探索和实践。
关键词：信息化系统；新型教学模式；教学改革；课程中心
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）01-0018-02
Abstract： In this paper， the implementation of building first-class new talent training mode and first-class undergraduate educational system of Beihang University using information-based educational system is introduced， with an example of the core course--Engineering Mathematical Analysis. In addition，the exploration and practice of Beihang University "Great Wall Project" which is proposed to build an undergraduate educational environment of all the talents are presented.
Keywords： information-based system； new teaching pattern； educational reform； course center
北京航空航天大学自2003年起开始了持续的本科拔尖创新人才培养教育体系的改革探索，并得到了多项国家级教育改革试点计划的支持，获得北京市教学成果特等奖，在北京市和全国范围内都起到很好的引领作用。为适应国家中长期人才培养的需求和目标[1]，北京航空航天大学开展了“长城行动计划”，发布了《人才行动计划白皮书》[2]。学校借鉴国际一流大学的成功经验，以未来10至15年可能出现的重大科技前沿热点问题为导向，制订了关于培养方案和教学内容的指导思想——顶层设计、少而精、通识化、国际化。在此原则的指导下我校一系列课程完成了教学内容和教学课时的精简工作。例如，工科数学分析课程就由原来的两学期共授课192学时，精简为两学期共128学时。学校及时推出了本科教学信息管理与信息服务系统[3]，成为这些改革目标顺利实现的重要技术基础。本文以工科数学分析课程为例，介绍该课程利用教学信息化系统，在精简课时的前提下，实现上述改革目标的探索和实践。
一、新型教学模式的时代需求与现代信息技术的支撑
学习过程可分为两个阶段：第一是知识传授的阶段，第二是吸收和消化的阶段，即知识内化的过程。传统教学注重学习过程的第一阶段，却忽略了第二阶段学习者内化吸收的过程。随着科学技术的迅速发展，一些新兴课程需要不断地充实到我们的培养体系当中，而学生的在校学习时间是有限的，两者之间的矛盾成为我们人才培养过程中的一个突出矛盾。若知识传授过程占用了更多的时间，学生用于知识内化的时间就会减少。例如在数学课程中，我们讲授知识的方方面面，传授大量做题方法和技巧，却忽略了学生消化和吸收的效果，即使最优秀的学生能够在课后将这些知识全部吸收，他也很难再有精力去探索更多的未知领域。
事实证明，群体教学和个体差异的矛盾，使得只注重课堂教学的方法注定是一种有缺陷的方法。传统的教学改革往往只强调“教”的改革，注重教学方法、教学模式的革新，却忽视了“学”的改革。新的形势要求更加重视对学习方法、学习模式改革的研究，充分重视学习者“吸收内化”的过程。北航“少而精”指导原则就是在这样的背景下提出的行动指南。通过减少教师课堂授课时间和内容，留给学生更多的时间和精力去消化和吸收课堂知识。新兴的网络科技让知识的传授变得便捷，为我们实现新的教学模式提供了可能。北航本科教学信息化系统是实现教学方法的深度变革，帮学生实现学习方法的主动调整的重要平台。
二、课程中心支持了教学方法的深度变革
北航课程中心是教师提供资料的便利平台[4]，教师通过课程中心将一切教学资料发布给学生。并提供全程的教学录像，学生可以通过课下观看授课录像重新进行学习，这成为学生课后进行知识内化的重要辅助手段。在实际教学过程中，借鉴了MOOC课程的先进经验[5]，根据学生的需求，对课堂教学中的重点、难点问题录制短小的演示和讲解视频，便于学生有针对性的观看和学习。这些教学短片内容以知识点为单位，参照片段化的原则，包括问题引入，定义、定理讲解，例题解答等。这些现在的课后教学短片在以后的教学过程中将成为课前教学短片，学生通过观看带讲解的视频，将课堂内的活动提前到课外进行。学生通过课前自主学习发现疑惑的地方，教师在教学中通过更有针对性的讲解来解答，提高了课堂传授知识的效率。教师也会有更多的机会引导学生进行讨论，将学生知识内化的过程纳入到课堂当中，实现部分的课堂翻转。老师从单纯的知识讲授者部分地转变变成了学习的指导者，为进一步精简课堂教学时间创造了条件。
基于通过课程中心对学生在线学习情况的观察与统计，发现学生在上完课后的当天对教学内容的学习热情最高。在每次课后都在课程中心的在线测试功能板块设置五至十道选择题或判断题的测验。学生做完测验，马上就会看到结果。测试成绩将作为最终课程成绩的组成部分，测验记录会给老师和学生作为后续的参考，老师可以通过查看学生的测验结果，发现课堂讲授中存在的问题以及学生面临的困难，以便在课堂教学中及时修正或提供帮助。
三、課程中心提供了交互式教学的平台
2010年北航开启了两校区办学的模式。新校区的启用为学校的发展提供了强大的动力，同时也对教学提出了新的要求。空间的距离给老师在课后与学生面对面进行交流带来了不可忽视的影响，研究生助教对学生作业批改的周期也变得更长。课程中心为师生提供了一个在线的网络社区，在这里实现了师生间的交流和互动。通过教师线上、线下的答疑活动，不但很好地解决了空间距离带来的交流困难，而且也解决了以前答疑过程中普遍存在的学生等待时间长，老师重复解答不同学生的相同题目等问题。教师通过课程中心在线发布作业，学生完成作业后可以在线提交，此时助教就可以对作业进行批改。这样就克服了等全部作业收齐后才能交给助教进行批改，以及全部批改完后才能统一发放的弊端，大大减少了作业的批改周期。学生的作业得到了及时地批改和纠正，让学生尽快发现自己的错误并进行及时改正，从而帮助他们更好地完成了对知识的消化和吸收。
习题课本来是学习过程的两个阶段充分融合的舞台，既有对知识的补充讲授，也是有对学生进行现场的实时指导。但在很多时候我们的习题课充满了方法与技巧的传授，变成了纯粹的知识传授课堂，反而增加了学生消化吸收知识的负担。通过课程中心实行新的教学模式，为实现习题课的回归打下了良好的基础。由于学生很好地参加了教学互动，加大了学习积极性，让我们可以采取新的习题课模式。老师不再讲授题目，所有题目都由学生完成，老师只是进行必要地引导，对最终结果进行纠正和评价。在习题课的具体实践中，学生表现出来很高的积极性，教师沿着学生的思维方向进行引导和教学，收获了事半功倍的效果。
四、基于学习数据分析的个性化教学
现行的教学模式是整体课堂教学与整体测试指导的方式，注重群体教学和目标检测，缺少了个别化辅导与矫正，必然影响教学效果。真正有效的学习模式是学生按自己的节奏学习课程。通过课程中心的辅助，实现规模化教学的同时，为每位学生提供个别化的矫正性帮助，为最终达到完全个性化教学打下了良好的基础。在线测验和在线作业能够记录学生在学习中存在的问题，课程中心会将这些问题进行分类汇总，形成学习数据反馈给教师。通过数据分析结果，准确定位学生学习中的问题，对每个学生都有准确的了解，从而有了因材施教的可能。课程中心各模块中均充分体现了分类指导、个性化教学的思想。在发布通知、作业、练习和测验时都可以选择发布对象的范围，根据学生学习数据的情况，对学习能力不同的学生发布难易程度不同的题，引导他们完成对知识的消化吸收。
在教学过程当中，我们需要了解学生的学习状况，查找教学过程中存在的问题。传统的方法是通过发放调查问卷来收集信息，从中分析问题。以往的问卷调查需要花费大量的时间和精力，限制了调查的规模和频率。新课程中心提供的模块可以很好地解决这个问题，使用调查工具我们只需设置相关的问题，选择开始结束的时间，设定参加对象的范围，等调查结束系统自动呈现出调查结果。例如，我们对学生课后学习中遇到问题的处理方法设置了调查问卷。系统提供的结果是：共151名同学参加调查，113人选择首先找同学讨论；18人选择了向老师或助教寻求帮助；15人选择先记下，等有机会再向老师求助；有5个选择从不寻求帮助。从结果可以看出，通过同学之间的互动和讨论进行学习在学生中已经有了非常好的实践基础，并且提供及时和便利辅导是非常重要性的。课程中心不仅大大提高了工作效率，也为更好地开展教学提供了丰富的数据支持。
五、结束语
本文通过工科数学分析这门课程，介绍了北京航空航天大学的教师在教学信息化系统支撑下进行课堂教学模式和课后学习模式的探索。教学信息化系统是一个开源的平台，在这里老师可以根据自己的需求定制更多符合自己课程的功能，来探索新的教學方法、师生互动模式，让学生有更高质量和更人性化的学习，并逐渐形成新的学风。这是我们进一步推出北航MOOC课程的重要基础和源泉，也是我们实现最终人才培养目标的重要基础。
参考文献
[1]中共中央国务院.国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）[Z].2010-06-06.
[2]北京航空航天大学.人才行动计划白皮书（2012-2016年）[Z].2012-09-10.
[3]北京航空航天大学本科教学信息管理与信息服务系统：http：//jiaowu.buaa.edu.cn/
[4]北京航空航天大学课程中心：http：//course.buaa.edu.cn/
[5]edX大规模开放在线课堂平台：http：//www.edx.org