慕課與大數(shù)據(jù)背景下橋梁工程課程教學(xué)改革

甄曉霞++馬牛靜++饒瑞

摘要：結(jié)合橋梁工程課程教學(xué)，探討大數(shù)據(jù)背景下慕課與傳統(tǒng)教學(xué)的相交模式，以及如何利用慕課與大數(shù)據(jù)的特點改進教學(xué)方法。文章提出將慕課課程內(nèi)容作為課程資源納入課堂教學(xué)，部分知識傳授通過信息技術(shù)的輔助在課前完成，知識內(nèi)化則通過課堂教師的幫助來完成。此外，可借鑒國外慕課擴充教學(xué)內(nèi)容，提高青年教師教學(xué)水平，切實改善教學(xué)效果，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

關(guān)鍵詞：慕課；大數(shù)據(jù)；橋梁工程；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G6420；TV997文獻標(biāo)志碼：A文章編號：10052909（2016）030145032012年被《紐約時報》稱為“慕課元年”，同年美國發(fā)起“大數(shù)據(jù)”研究，慕課與大數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)緊密地結(jié)合起來，對高等教育教學(xué)產(chǎn)生深刻影響[1]。

慕課在幫助數(shù)字技術(shù)發(fā)展的同時實現(xiàn)了兩者的溝通與合作，提供了一種可以參與的體現(xiàn)學(xué)習(xí)本質(zhì)精神的過程，如一些視頻課程被切割成10分鐘甚至更小的“微課程”，由許多小問題穿插其中連貫而成，就像游戲里的通關(guān)設(shè)置，答對才能繼續(xù)聽課。學(xué)生如果有疑問，可以在平臺上直接提出，由師生共同解答等。慕課設(shè)置的這些互動環(huán)節(jié)為收集、分析數(shù)據(jù)，開展大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了翔實的數(shù)據(jù)[2]。如通過記錄鼠標(biāo)點擊，可以研究學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡，發(fā)現(xiàn)不同的人對不同知識點的不同反應(yīng)：某一知識點的學(xué)習(xí)用了多少時間？哪些知識點需要重復(fù)或強調(diào)？哪種陳述方式或?qū)W習(xí)工具最有效？有人把慕課稱為“高等教育陷入了互聯(lián)網(wǎng)狂熱中”，慕課與大數(shù)據(jù)的結(jié)合可以研究世界各國學(xué)習(xí)者的行為模式，為在線教育打造更好的平臺。

2014年5月，“愛課程”網(wǎng)中國大學(xué)MOOC（慕課）平臺正式開通，橋梁工程慕課課程將在近期上線，人民交通出版社聯(lián)合四所高校建設(shè)的高等教育橋梁工程課群教學(xué)信息化資源服務(wù)平臺2015年10月建成。本文結(jié)合橋梁工程課程教學(xué)，探討大數(shù)據(jù)背景下，教師如何利用慕課與大數(shù)據(jù)的特點改進教學(xué)方法，與課堂教學(xué)互補。

一、慕課與傳統(tǒng)教學(xué)的相交模式

橋梁工程課程教學(xué)采用慕課與傳統(tǒng)教學(xué)方法結(jié)合的相交形式，即以本校的課程設(shè)計為主，將慕課的課程內(nèi)容作為課程資源嵌入或引用，從而優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)模式，減少教師在課堂的灌輸，增加師生間的互動。

引入慕課后，通過慕課的大數(shù)據(jù)收集，教師可整合和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為記錄，了解學(xué)生回答問題的正確率、練習(xí)題出錯率、提問率等，掌握學(xué)生不易理解的知識難點，總結(jié)學(xué)生在慕課學(xué)習(xí)過程中的規(guī)律，并將學(xué)習(xí)內(nèi)容分為課堂板塊和慕課板塊。

橋梁工程課程教材內(nèi)容豐富，大部分高校橋梁工程方向或路橋方向的課程教學(xué)計劃為64～80學(xué)時，建筑工程、工程項目管理、地下鐵道等方向橋梁工程選修課教學(xué)計劃為32學(xué)時或24學(xué)時，較實際所需還遠遠不夠。慕課的課程設(shè)計不受限于教學(xué)計劃的學(xué)時安排，可講授全部所選教材內(nèi)容。教師應(yīng)針對不同的教學(xué)計劃，選擇不同的慕課模塊，要求學(xué)生在課下完成學(xué)習(xí)，這樣可以節(jié)省大量的課堂講授時間。選擇模塊時，教師可結(jié)合教學(xué)計劃，根據(jù)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果重點關(guān)注點擊率較高的模塊，同時還可加入與這些模塊相關(guān)的知識點，將這些模塊串起來形成一個完整的體系。也可參照大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果進行教學(xué)計劃的制定與修改。此外，為鼓勵學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，可根據(jù)學(xué)生興趣，倡導(dǎo)學(xué)生拓展學(xué)習(xí)，選學(xué)更多的模塊，模塊學(xué)時的累積值超過教學(xué)學(xué)時的學(xué)生可獎勵學(xué)分。教師通過網(wǎng)絡(luò)查看學(xué)生的上課記錄、練習(xí)完成情況了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

課堂板塊主要分為以下幾個方面：知識難點的講授；學(xué)習(xí)慕課板塊遇到的問題答疑；出錯率較高的習(xí)題講解；對慕課內(nèi)容的補充，如一些新的設(shè)計方法與施工技術(shù)的介紹；實際工程案例的分析講解；有關(guān)規(guī)范的一些補充講解等等。

將慕課板塊與課堂板塊相結(jié)合的教學(xué)，可極大提高教學(xué)與學(xué)習(xí)效率，也便于學(xué)生比較不同教師的授課風(fēng)格與教學(xué)模式，針對不同的教學(xué)方式、環(huán)節(jié)設(shè)置進行評價，也有利于教師利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果綜合比較慕課與課堂教學(xué)的優(yōu)缺點，改善教學(xué)方法。慕課的“微課程”也方便學(xué)生將零散時間利用起來進行課程學(xué)習(xí)。

二、翻轉(zhuǎn)課堂與仿真模型

慕課的一個顯著特征是翻轉(zhuǎn)，課程教學(xué)真正從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，改變傳統(tǒng)授課方式，通過信息技術(shù)將知識傳授在課前完成，知識內(nèi)化則在課堂上經(jīng)教師的幫助而完成。

慕課與普通的教學(xué)模式有個共同點，即講授方式是二維平面的。就橋梁工程課程而言，有些知識點通過PPT演示等二維平面教學(xué)模式很難使學(xué)生掌握，對此，教師可列出教學(xué)需要制作的仿真模型列表，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和積極性，讓學(xué)生根據(jù)興趣報名，分組自制模型，教師利用模型授課使講解更加直觀，更易理解。例如講解簡支梁橋主梁內(nèi)力計算方法與荷載橫向分布系數(shù)的概念時，可以布置學(xué)生以教材示例的一座標(biāo)準(zhǔn)跨徑20 m的簡支T梁橋為參照，利用木板、泡沫塑料等材料制作該橋梁的T形簡支梁橋的縮尺模型。課堂上先讓制作模型的學(xué)生介紹此類橋型的受力特點、模型的構(gòu)造特點、模型制作過程中的感想等。教師講課時通過學(xué)生的介紹導(dǎo)入問題，以橋梁模型和一輛模型小車作為教學(xué)輔助工具，在課堂上模擬車輛在橋梁不同位置移動，讓學(xué)生直觀地看到車輛沿橋縱向、橫向移動時，5片主梁與車輛相對位置的變化導(dǎo)致其上分配荷載值的變化，從而理解荷載橫向分布系數(shù)的概念和主梁內(nèi)力計算方法。教師講授后，預(yù)留時間給學(xué)生進行答疑。這樣，不僅增強了學(xué)生的動手能力，使得他們對教材內(nèi)容繁雜、難以引起興趣的結(jié)構(gòu)構(gòu)造部分有深入的了解，也使得他們對于不同類型橋梁的受力特點有更直觀的認識，而且在學(xué)生制作模型過程中會發(fā)現(xiàn)一些聽課時容易忽略的問題，從而引起重視。更重要的是，這一教學(xué)模式讓學(xué)生能真正融入課堂教學(xué)。

三、國內(nèi)外慕課的比較

西方高等院校一般沒有專門的橋梁工程課程教材，課堂教學(xué)以講義為主，同時為學(xué)生提供多本參考書。國內(nèi)橋梁工程課程教材與一些西方高等院校的講義有較多差異[3-4]，如在混凝土橋梁的設(shè)計分析中，西方教材和規(guī)范將混凝土結(jié)構(gòu)劃分為B區(qū)和D區(qū)分別對待，對于D區(qū)采用基于拉壓桿模型的設(shè)計方法，而國內(nèi)教材對D區(qū)設(shè)計問題幾乎沒有涉及。Model Code2010 是歐洲FIB（前CEBFIP） 組織面向未來制定的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范，包含全壽命周期設(shè)計、可持續(xù)發(fā)展、基于性能的設(shè)計等理念，國內(nèi)橋梁工程課程教材大多未介紹相關(guān)內(nèi)容。教師可通過節(jié)選部分國外慕課的內(nèi)容以彌補國內(nèi)教材所欠缺的部分，并讓學(xué)生了解到國內(nèi)外設(shè)計理念、相關(guān)規(guī)范的不同之處，拓寬學(xué)生的國際視野。還可針對相關(guān)內(nèi)容在課堂上展開討論，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。

四、教師與慕課

教師，尤其是工科類教師大多沒有接受過專業(yè)的教學(xué)技能培訓(xùn)，許多年輕教師進校入職就直接走上講臺，在把握課程節(jié)奏、營造生動的課堂氣氛等方面有所欠缺。觀摩名師講授的慕課有助于提高教師教學(xué)水平，幫助教師從學(xué)生的角度，把握學(xué)習(xí)過程中可能會遇到的諸多問題，有利于發(fā)現(xiàn)自身的不足并及時改進，從而提升專業(yè)教學(xué)能力。

五、慕課與課堂教學(xué)

慕課視頻會越來越標(biāo)準(zhǔn)化，但學(xué)生是個性化的，因此需要教師承擔(dān)起線下的輔學(xué)、導(dǎo)學(xué)、答疑、互動、評價等工作，有針對性地指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。幕課與大數(shù)據(jù)的發(fā)展是對課程教學(xué)的補充，可以讓教師有更多精力致力于教學(xué)內(nèi)容和方式的創(chuàng)新。但慕課缺乏師生面對面的密切互動環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)僅通過網(wǎng)絡(luò)完成，對學(xué)生影響不夠。面對屏幕學(xué)生注意力不容易集中，不利于提高課堂效率。此外，慕課教學(xué)以一對一的模式為主，無法充分發(fā)揮課堂教學(xué)就某些問題組織深入討論集思廣益的優(yōu)勢。

橋梁工程課程內(nèi)容與實踐密切相關(guān)，目前新材料、新工藝、新技術(shù)日新月異，教學(xué)過程中需要教師及時增加新的內(nèi)容，以便學(xué)生了解最新的行業(yè)動態(tài)。此外，與課堂教學(xué)相配套的很多實踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計、工地現(xiàn)場實習(xí)，也需要教師現(xiàn)場講解和指導(dǎo)[5]。

六、 結(jié)語

將傳統(tǒng)大學(xué)與電子大學(xué)合并在一起的混合式大學(xué)教育是高等教育發(fā)展的一個方向。就橋梁工程課程而言，結(jié)合課程特點，將慕課教學(xué)與課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、工程實踐緊密結(jié)合，將行業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程技術(shù)研究的最新成果融入教學(xué)中，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性、科技創(chuàng)新的自主性和積極性，以切實提高教學(xué)水平和課堂效率。

參考文獻：

[1]宋專茂.慕課何以致高校教學(xué)方法革新[J].復(fù)旦教育論壇，2014，12（4）：55-58.

[2]羅軍峰，鎖志海.大數(shù)據(jù)時代的高等教育信息化[J].中國教育信息化，2014，1 （1）：8-9.

[3]劉釗，洪浩. 橋梁工程課程中混凝土橋梁教學(xué)內(nèi)容及問題探討[J].高等建筑教育，2013，4（2）：58-60.

[4]蘇慶田，吳沖.鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁課程教學(xué)改革探討[J].高等建筑教育，2013，8（4）：37-40.

[5]喻梅，周水興.《橋梁工程》教學(xué)模式與教學(xué)方法研究[J].中國科技信息，2010， 4（4）306-311.

Abstract： Combined with bridge engineering teaching， intersection pattern improvement method of MOOC and traditional teaching are discussed under big data circumstance. Course content of MOOC can be embedded as the resource of classroom teaching through information technology， knowledge internalization can be finished by teachers help. Content of course can be expanded by foreign MOOC， teaching level can be improved by seasoned facultys MOOC.Then teaching level and efficiency are improved， students autonomy and enthusiasm are fully mobilized.

Keywords： MOOC； big data； bridge engineering； flipped classroom

（編輯王宣）