天津大學(xué)《工程光學(xué)》“慕課”教學(xué)改革與實(shí)踐

楊磊++蔡懷宇++呂且妮++汪毅++郁道銀

摘要：天津大學(xué)《工程光學(xué)》課程自2014年開始“慕課”的課程建設(shè)與改革，建立了專有“慕課”教學(xué)網(wǎng)站。每年共有13名專任教師、300余名本科生加入到《工程光學(xué)》的“慕課”教學(xué)和學(xué)習(xí)中，學(xué)生參與度高、成績(jī)穩(wěn)步提升。

關(guān)鍵詞：工程光學(xué)；慕課；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）16-0143-03

進(jìn)入21世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，面對(duì)時(shí)代的機(jī)遇與各項(xiàng)挑戰(zhàn)，教育已成為發(fā)展國家綜合國力的關(guān)鍵，尤其是大力推進(jìn)素質(zhì)教育、積極探索新的教學(xué)手段和教育方法是教育改革發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)?！秶抑虚L(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中也明確指出：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”。當(dāng)前，“慕課”與翻轉(zhuǎn)課堂的有機(jī)結(jié)合，正形成一場(chǎng)自班級(jí)授課制度創(chuàng)建以來教育領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。慕課（MOOC，Massive Open Online Course）是近年來開放教育領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新課程模式，具有開放性、大規(guī)模、自組織和社會(huì)性等特點(diǎn)，近兩年來備受國內(nèi)外教育界的關(guān)注[1]?！澳秸n”是一個(gè)內(nèi)涵十分豐富的概念，簡(jiǎn)單的說，“慕課”是借用現(xiàn)代科技實(shí)施教學(xué)的一種手段，可借助現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將傳統(tǒng)高等學(xué)校的課堂教學(xué)活動(dòng)轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。而翻轉(zhuǎn)課堂首先由教師創(chuàng)建教學(xué)視頻，學(xué)生在家或課外觀看視頻講解，然后再回到課堂中進(jìn)行師生、生生間面對(duì)面的分享、交流學(xué)習(xí)成果與心得，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的的一種教學(xué)形態(tài)[2]。它主要以建構(gòu)主義和掌握學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，以現(xiàn)代教育技術(shù)為依托，從教學(xué)設(shè)計(jì)到教學(xué)視頻錄制、網(wǎng)絡(luò)自學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)、個(gè)性化指導(dǎo)、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面都是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的顛覆。《工程光學(xué)》是天津大學(xué)光電信息科學(xué)與工程、電子科學(xué)與技術(shù)、測(cè)控科學(xué)與技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，對(duì)于本科生掌握光學(xué)的基本理論和工程方法具有重要作用[3]。《工程光學(xué)》2004年入選國家精品課程，2009年入選國家精品資源共享課，2014年入選天津市首批“慕課”改革試點(diǎn)課程[4]。近年來，天津大學(xué)《工程光學(xué)》承擔(dān)教學(xué)改革項(xiàng)目20余項(xiàng)，對(duì)于本科生教學(xué)改革、教學(xué)手段和教學(xué)方法等進(jìn)行了一系列的改革。作為天津市和天津大學(xué)的首批“慕課”試點(diǎn)課程，《工程光學(xué)》以“慕課”教學(xué)要求為基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)評(píng)價(jià)、成績(jī)?cè)u(píng)判等方面做了多項(xiàng)改革，取得了一定的成績(jī)。

一、課程組織與實(shí)施方案

1.《工程光學(xué)》“慕課”教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建立。以《工程光學(xué)》教學(xué)工作為主線、以提高教學(xué)質(zhì)量和教師教學(xué)水平為目標(biāo)、以有效的溝通交流與合作機(jī)制為保障，天津大學(xué)建立了以精密儀器與光電子工程學(xué)院副院長(zhǎng)、天津市教學(xué)名師蔡懷宇教授為組長(zhǎng)的“慕課”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)由4名教授、4名副教授、3名講師及2名工程師組成，負(fù)責(zé)天津大學(xué)《工程光學(xué)》課程的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及各項(xiàng)教學(xué)改革工作。該教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲2014年“天津市級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)”榮譽(yù)稱號(hào)。

《工程光學(xué)》“慕課”教學(xué)團(tuán)隊(duì)定期開展工作研討會(huì)，匯報(bào)課程改革推進(jìn)過程中所取得的階段性成果，討論網(wǎng)站規(guī)范度、課程考核和評(píng)價(jià)、知識(shí)點(diǎn)“慕課”視頻錄制等方面的內(nèi)容，解決師生認(rèn)知度、課程質(zhì)量、網(wǎng)站建設(shè)完善性、管理規(guī)范化性等方面的問題。

2.“慕課”教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)。在天津大學(xué)教務(wù)處、任課教師、北京世紀(jì)超星信息技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司等的共同努力下，天津大學(xué)“北洋學(xué)堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”（http：//tju.fy.chaoxing.com/portal）已于2014年10月起順利運(yùn)行。該網(wǎng)站是《工程光學(xué)》課程師生課堂外交流和學(xué)習(xí)的平臺(tái)，能夠?yàn)椤豆こ坦鈱W(xué)》的“慕課”課程提供豐富的資源和各項(xiàng)技術(shù)支持。目前，在該網(wǎng)站上《工程光學(xué)》“慕課”課程的兩年總訪問數(shù)超過8000次，居該平臺(tái)各門課程之首。網(wǎng)站共有通知區(qū)、管理區(qū)、資料區(qū)、討論區(qū)、作業(yè)區(qū)、考試區(qū)和統(tǒng)計(jì)區(qū)七大功能板塊。通知區(qū)由任課教師統(tǒng)一管理，發(fā)布與課程有關(guān)的信息，包括“慕課”學(xué)習(xí)說明、考試時(shí)間地點(diǎn)等重要信息，并保證學(xué)生在登錄時(shí)可以明顯看到。管理區(qū)對(duì)于課程的學(xué)生、助教、教師的整體管理，學(xué)生、助教、教師在網(wǎng)站的權(quán)限不同；另一方面，學(xué)生可以自己注冊(cè)或后臺(tái)統(tǒng)一注冊(cè)，但都納入統(tǒng)一管理。資料區(qū)管理課程的視頻、課件、知識(shí)點(diǎn)說明等內(nèi)容，目前資料區(qū)共有課堂教學(xué)視頻1992分鐘、實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻13分鐘；在作業(yè)區(qū)，共有作業(yè)176道，提供給學(xué)生們練習(xí)與參考；在考試區(qū)，共上傳階段性測(cè)試6次；討論區(qū)的帖子140余貼，教師與學(xué)生的總回帖數(shù)超過2000次。統(tǒng)計(jì)區(qū)能夠統(tǒng)計(jì)已發(fā)布的任務(wù)點(diǎn)數(shù)，學(xué)生觀看視頻的時(shí)長(zhǎng)、參加討論的次數(shù)、參加章節(jié)測(cè)驗(yàn)的成績(jī)以及作業(yè)和考試情況，具有個(gè)性化的管理模式?！澳秸n”教學(xué)網(wǎng)站—天津大學(xué)“北洋學(xué)堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”豐富的功能保證了《工程光學(xué)》“慕課”課程的順利開展。任課教師也可根據(jù)教學(xué)需求，不定期的與網(wǎng)站后臺(tái)人員溝通，完善網(wǎng)站的功能，更大程度上為“慕課”課程服務(wù)。

3.課程的組織與實(shí)施?！豆こ坦鈱W(xué)》課程自改革伊始，便進(jìn)行了精心和深入的準(zhǔn)備，并在之前教學(xué)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了多項(xiàng)工作。任課教師首先對(duì)課程資源進(jìn)行了準(zhǔn)備。課程內(nèi)容主要由視頻形式呈現(xiàn)，視頻資源以列表形式按照教學(xué)周期進(jìn)行排布。視頻中會(huì)有嵌入式的測(cè)試題，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度可以及時(shí)得到反饋。另外，課程會(huì)提供PDF格式的講義或課件供學(xué)生下載學(xué)習(xí)，同時(shí)還提供閱讀材料、參考文獻(xiàn)或閱讀參考的鏈接，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況適當(dāng)擴(kuò)展和深入。在授課模式上，授課主要采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的模式，同學(xué)們要參與在線測(cè)試和課程結(jié)束后的討論。大多數(shù)課程講座視頻包含小測(cè)驗(yàn)，為了測(cè)試同學(xué)們對(duì)知識(shí)的理解程度，當(dāng)課程中同學(xué)們看到屏幕中出現(xiàn)一個(gè)問題以及選項(xiàng)時(shí)，只要按時(shí)回答問題或者選擇跳過按鈕，學(xué)習(xí)者就可以繼續(xù)課程學(xué)習(xí)，這些測(cè)驗(yàn)只是對(duì)同學(xué)們的一種自我檢驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)結(jié)果并不計(jì)入最終課程成績(jī)。但是課程后的測(cè)試題則是需要學(xué)習(xí)者在理解掌握課程內(nèi)容之后獨(dú)立完成，這些測(cè)試題在最終成績(jī)中所占比例是依據(jù)授課教師的設(shè)置。在教學(xué)內(nèi)容上，任課教師通常預(yù)先給出課程表，對(duì)于課程的教學(xué)流程、教學(xué)時(shí)間分布、試題作業(yè)和項(xiàng)目作業(yè)時(shí)間都有明確規(guī)定和要求。教師還會(huì)要求學(xué)生每個(gè)學(xué)習(xí)周期以及期中期末完成相應(yīng)的測(cè)試，課程平臺(tái)服務(wù)器會(huì)自動(dòng)記錄同學(xué)們的學(xué)習(xí)行為以作為測(cè)評(píng)成績(jī)的依據(jù)。課程中除了有平時(shí)的作業(yè)和測(cè)驗(yàn)外，還包括一些綜合訓(xùn)練性的大作業(yè)，以提高學(xué)生們知識(shí)綜合運(yùn)用的能力。

4.課程的特色?！豆こ坦鈱W(xué)》“慕課”課程的評(píng)價(jià)形式主要有教師評(píng)價(jià)、同行評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)等方式。其中，同行評(píng)價(jià)又稱為同行互評(píng)或同行評(píng)量，由學(xué)生跳出學(xué)習(xí)者的角色，嘗試以教師的角色去評(píng)價(jià)同學(xué)，依據(jù)課程教師提供的評(píng)價(jià)量規(guī)進(jìn)行匿名形式的評(píng)價(jià)。

課程根據(jù)問題式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，也加入了生生互評(píng)的環(huán)節(jié)。課程中對(duì)班級(jí)進(jìn)行分組（4-5人1組），共設(shè)置17個(gè)專題，每組學(xué)生抽簽選題做一個(gè)專題展示PPT，一周內(nèi)完成并網(wǎng)上提交。同時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成同一任課老師班內(nèi)組與組之間的網(wǎng)上互評(píng)；討論課時(shí)，每組學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)重新抽簽選題并采用所抽到的題目PPT進(jìn)行演講，同組學(xué)生回答問題。在課程評(píng)分中，加大了生生互評(píng)的分?jǐn)?shù)比例，突出了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。

二、改革實(shí)施效果

天津大學(xué)《工程光學(xué)》“慕課”課程教學(xué)改革自2014年實(shí)施以來，學(xué)生的教學(xué)成績(jī)穩(wěn)步提高，也獲得了參與學(xué)生的高度認(rèn)可度。

1.課程成績(jī)比較。在天津大學(xué)《工程光學(xué)》“慕課”改革的伊始，課程組僅對(duì)部分教學(xué)班進(jìn)行了教學(xué)改革嘗試。以天津大學(xué)測(cè)控科學(xué)與技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱“測(cè)控”）專業(yè)為教學(xué)樣本，在2015年的《工程光學(xué)》的教學(xué)中，測(cè)控專業(yè)1、2班進(jìn)行了“慕課“教學(xué)改革，而測(cè)控專業(yè)3、4班沒有進(jìn)行教學(xué)改革。在統(tǒng)一命題、統(tǒng)一批改、流水閱卷的期末考試中，進(jìn)行了“慕課”改革的測(cè)控1、2班的期末成績(jī)各項(xiàng)指標(biāo)均高于未進(jìn)行改革的測(cè)控3、4班，如表2所示。

同時(shí)，我們也對(duì)實(shí)施和未實(shí)施“慕課“改革的光電信息工程科學(xué)與工程專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“信息”）的學(xué)生期末成績(jī)進(jìn)行了比較，如表3所示。由表可知，實(shí)施了“慕課”改革的2013級(jí)信息專業(yè)學(xué)生期末成績(jī)明顯優(yōu)于2012級(jí)信息專業(yè)的學(xué)生期末成績(jī)。

2.學(xué)生對(duì)于課程的評(píng)價(jià)。天津大學(xué)2015級(jí)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的宋鑫磊同學(xué)對(duì)于“慕課”學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂的評(píng)價(jià)為：“討論課是這次《工程光學(xué)》中最吸引人的環(huán)節(jié)，從課前的搜集資料和獨(dú)立思考，到課上的分組討論交流看法，再到小組代表上臺(tái)展示討論結(jié)果、提問和回答，在這一過程中，我們學(xué)會(huì)了思考、學(xué)會(huì)了交流、學(xué)會(huì)了批判和辯駁，學(xué)會(huì)了總結(jié)。它給了我們一個(gè)自由的平臺(tái)表達(dá)見解，每個(gè)學(xué)生都可以親身參與、自我主宰，擺脫了只聽不說的枯燥乏味，變被動(dòng)灌輸知識(shí)為主動(dòng)探究答案?！碧旖虼髮W(xué)2015級(jí)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的聞經(jīng)緯對(duì)于“慕課”課程評(píng)價(jià)到：“我個(gè)人感覺工程光學(xué)討論課非常好，通過使每個(gè)小組各成員回答提問及讓每個(gè)人提出問題，加深了我們對(duì)基本、重要知識(shí)點(diǎn)的理解。課程學(xué)習(xí)的組織形式也是多種多樣的，有綜合聯(lián)系鍛煉我們的團(tuán)隊(duì)合作能力，綜合運(yùn)用資源解決具體問題的能力；有討論課存進(jìn)我們相互交流，產(chǎn)生思維的碰撞，共同進(jìn)步；也有網(wǎng)絡(luò)上MOOC的學(xué)習(xí)，豐富了學(xué)習(xí)的途徑與方法?！?/p>

三、總結(jié)與思考

1.堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的“慕課”教學(xué)理念。傳統(tǒng)的大學(xué)教學(xué)“以教師為中心，以教材和課堂教學(xué)為基本點(diǎn)”，注重知識(shí)理論的傳授，然而卻對(duì)學(xué)生的興趣和需求關(guān)注不足。而《工程光學(xué)》“慕課”以學(xué)生的興趣和需求為中心來組織和生動(dòng)呈現(xiàn)課程內(nèi)容，提升使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生回歸學(xué)習(xí)和教學(xué)的主體地位，對(duì)于學(xué)生知識(shí)的掌握和能力的提升有較大作用。

2.以“慕課”教學(xué)為中心，建立科研和教學(xué)相融合的教學(xué)體系?？平倘诤现荚诖蚱苽鹘y(tǒng)教學(xué)的“傳授范式”，建立“以學(xué)生為中心”的“學(xué)習(xí)范式”，發(fā)揮科研的育人功能。天津大學(xué)《工程光學(xué)》“慕課”課程以國家重點(diǎn)學(xué)科——光學(xué)工程為依托，結(jié)合光電信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的科研平臺(tái)，把科學(xué)研究和教學(xué)緊密結(jié)合在一起，以一流的科學(xué)研究培養(yǎng)一流的人才。任課教師均為學(xué)科的科研人員，把科研成果轉(zhuǎn)化為課程內(nèi)容、教案和講義，為學(xué)生提供最前沿的光學(xué)知識(shí)，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、批判性思維、科學(xué)精神和科研能力。同時(shí)，教師在教學(xué)過程中對(duì)于自身基礎(chǔ)理論也有一定提升。

3.“慕課”網(wǎng)站的建設(shè)與完善。在工程光學(xué)“慕課”資源網(wǎng)站的建設(shè)方面，天津大學(xué)緊密結(jié)合了高校師生的需求和高校課程的特點(diǎn)，尤其是站在學(xué)生的角度，探究網(wǎng)絡(luò)在線課程的特征，做好課程資源建設(shè)。同時(shí)，豐富網(wǎng)站的各項(xiàng)功能，以提高網(wǎng)站的利用率和使用效率，真正發(fā)揮“助教”、“助學(xué)”的作用，推動(dòng)高校教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

另一方面，未來《工程光學(xué)》“慕課”教學(xué)網(wǎng)站要具備處理和存儲(chǔ)大量學(xué)習(xí)和交流大量數(shù)據(jù)的能力，使我們能夠以豐富多樣的大數(shù)據(jù)記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程與軌跡，為分析和最終改進(jìn)學(xué)習(xí)過程提供了極大的可能性和奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]斯蒂芬哈格德.慕課正在成熟[J].教育研究，2014，（5）：92-112.

[2]何朝陽，歐玉芳，曹祁.美國大學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的啟示[J].高等工程教育研究，2014，（2）：148-151.

[3]郁道銀，談恒英.工程光學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社第三版，2011.

[4]蔡懷宇，郁道銀，李清.“工程光學(xué)”國家精品課程的建設(shè)與改革[J].高等理科教育，2006，（2）：38-40.