卓越工程師教育培養(yǎng)機制下鋼結(jié)構(gòu)課程慕課建設(shè)探討

伍凱+徐方媛+吳珠峰+翟江棚

摘要：針對教育部實行的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，以慕課課程建設(shè)作為鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與實踐的第一步，對慕課建設(shè)過程中課程體系建立進行了探索。結(jié)合實際教學(xué)需求，介紹了慕課建設(shè)其網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺的建設(shè)過程，以及網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)的設(shè)計思路與目標(biāo)，并對鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)作了具體的講解。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；卓越計劃；慕課建設(shè)；課堂在線

中圖分類號：TU391；G434 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2017）06-0119-04

當(dāng)今，全球高等教育界越來越重視開放式教學(xué)，慕課作為開放式教學(xué)的重要途徑之一，在近幾年得到了快速發(fā)展。慕課建設(shè)旨在將全球名校名師優(yōu)質(zhì)的課程資源傳遞到世界各個角落。隨著現(xiàn)代教學(xué)理念的不斷創(chuàng)新、信息化時代網(wǎng)絡(luò)科技的日益發(fā)展，慕課早已引起了教育界的廣泛關(guān)注。而鋼結(jié)構(gòu)作為高校土木工程專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程之一，引入慕課這種新穎的教學(xué)和學(xué)習(xí)模式勢在必行，基于卓越工程師培養(yǎng)機制下的慕課建設(shè)更是必不可少。

21世紀(jì)是鋼結(jié)構(gòu)在中國高速發(fā)展的時代，高層、超高層建筑，跨江、跨海大橋，大型公共建筑等標(biāo)志性工程大多采用鋼結(jié)構(gòu)體系。據(jù)統(tǒng)計，中國2015年鋼產(chǎn)量已超過8億噸，鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)突破5 000萬噸，并且在2016年的《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中也提到，計劃于2020年底城市裝配式建筑面積比例達到30%。由此可見，行業(yè)迫切需要一批具備創(chuàng)新思想與職業(yè)技能的卓越工程師。

因此，要解決鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展建設(shè)中的人才問題，需要對鋼結(jié)構(gòu)課程進行教學(xué)改革，從而真正培養(yǎng)一批具備扎實鋼結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)，了解國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)新進展及新技術(shù)，能將所學(xué)理論知識靈活應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工等相關(guān)工作，具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的卓越工程師。

以慕課建設(shè)作為鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與實踐的第一步，同時針對教育部實行的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱為“卓越計劃”）[1]，結(jié)合實際教學(xué)需求，以服務(wù)課程教學(xué)為重點，以系統(tǒng)性、完整性為基本要求，以資源豐富、開放共享為基本目標(biāo)，以課程資源的適用性為基本需求，對慕課建設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的發(fā)展和應(yīng)用進行了探索。

一、“卓越計劃”培養(yǎng)機制下的慕課建設(shè)需求

慕課（Massive Open Online Course）中文全稱為大規(guī)模開放網(wǎng)絡(luò)課程，簡稱“MOOC”[2-4]?！按笠?guī)模”和“開放”不僅是慕課建設(shè)的最基本特征，也是慕課最顯著的特征和優(yōu)勢。斯坦福大學(xué)兩位教授于2012年創(chuàng)立了Coursera公司，與斯坦福大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、密歇根大學(xué)等多家世界名校合作，提供免費在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程。清華大學(xué)于2013年推出“學(xué)堂在線”首個中文慕課平臺。上海多所高校也聯(lián)合建立了“高校課程共享中心”。

面對國內(nèi)外高校對慕課建設(shè)的快速響應(yīng)，河海大學(xué)作為一所擁有近百年辦學(xué)歷史的教育部直屬全國重點大學(xué)，積極投入到了高水平在線課程教學(xué)平臺的建設(shè)之中。為了解在“卓越計劃”培養(yǎng)機制下學(xué)生對于慕課建設(shè)的真正需求，在連續(xù)兩屆卓越工程師班中進行了一系列問卷調(diào)查，其中關(guān)于“學(xué)生希望獲得的資源”統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。68.97%的學(xué)生看重“提供更多的專業(yè)實習(xí)機會”，這其中本科畢業(yè)即將走向工作崗位的學(xué)生占了主要，實習(xí)經(jīng)歷可能直接影響著他們在畢業(yè)后能否迅速進入工作狀態(tài)。“實行校內(nèi)校外‘雙導(dǎo)師制培養(yǎng)機制和“增加國際交流機會”選項選擇比例相對較高，均為39.66%，這類學(xué)生本科畢業(yè)后可能會選擇繼續(xù)讀研或出國深造，他們需要這樣的平臺將本科和研究生階段的學(xué)習(xí)有效銜接，并希望能參與項目提前步入研究生階段的學(xué)習(xí)。這與慕課其“大規(guī)?！焙汀伴_放”的特點相吻合，慕課建設(shè)可以為這些有需求的學(xué)生提供一個良好的學(xué)習(xí)、交流和互動平臺。

近年來，河海大學(xué)通過信息化建設(shè)推進課程教學(xué)改革[5]，構(gòu)建了學(xué)生樂學(xué)、好學(xué)、會學(xué)的學(xué)習(xí)型校園，搭建“課堂在線”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，完成了平臺與校園網(wǎng)門戶無縫對接；打造了開放課程體系，實現(xiàn)精品課程資源向全體師生和社會學(xué)習(xí)者開放共享；探索“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，實現(xiàn)了教育教學(xué)過程線上與線下的友好互補，為卓越工程師人才培養(yǎng)提供了一個較為完善的學(xué)習(xí)交流平臺。

二、“卓越計劃”培養(yǎng)機制下的鋼結(jié)構(gòu)慕課建設(shè)基礎(chǔ)

鋼結(jié)構(gòu)是土木工程的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是研究土木工程中建筑、橋梁、水工等鋼結(jié)構(gòu)工作性能、設(shè)計原理與方法的一門工程技術(shù)型課程。此次慕課建設(shè)以河海大學(xué)曹平周教授與朱召泉教授主編的十一五國家級規(guī)劃教材《鋼結(jié)構(gòu)》[6]作為藍本，主要包括緒論、鋼結(jié)構(gòu)的材料、鋼結(jié)構(gòu)的連接、軸心受力構(gòu)件和梁五個章節(jié)。通過課程教學(xué)能夠使學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)的特點、基本設(shè)計原理和知識、構(gòu)造方法以及設(shè)計的基本技能，使其具有選用結(jié)構(gòu)鋼材、設(shè)計基本構(gòu)件和連接的能力，為今后進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和研究打下堅實基礎(chǔ)。

為了更加直觀準(zhǔn)確地了解“卓越計劃”培養(yǎng)機制下學(xué)生現(xiàn)行和理想中的鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方式，在卓越工程師班的問卷調(diào)查中設(shè)置了“個人最喜愛的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)模式”，其統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。3.45%的學(xué)生傾向于開展翻轉(zhuǎn)課堂，15.52%的學(xué)生希望能開展視頻動畫教學(xué)，而比例最高的為希望引入具體的工程實例進行教學(xué)，比例高達41.38%。采用翻轉(zhuǎn)課堂、視頻動畫、工程實例等創(chuàng)新教學(xué)手段，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和與人交際能力，這些教學(xué)手段又恰好符合慕課建設(shè)的特點，為“卓越計劃”培養(yǎng)機制下的鋼結(jié)構(gòu)慕課建設(shè)提供了支持。為此，在總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，將翻轉(zhuǎn)課堂、視頻動畫、工程實例融入慕課建設(shè)之中，突出以服務(wù)課程教學(xué)理念，促進學(xué)生自主在線學(xué)習(xí)，努力打造具有鮮明特色的中國大學(xué)精品慕課課程。

三、“卓越計劃”下鋼結(jié)構(gòu)慕課建設(shè)思路及目標(biāo)

為探索信息化時代下教學(xué)模式變革，推進優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的開發(fā)與共享，鋼結(jié)構(gòu)課程在河海大學(xué)第一期慕課立項建設(shè)中，被選為慕課轉(zhuǎn)型課程之一。在對學(xué)校土木工程卓越工程師班的問卷調(diào)查中，表3顯示了學(xué)生在鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)中遇到的一些困難。據(jù)調(diào)查，高達67.24%的學(xué)生認(rèn)為在學(xué)習(xí)中缺乏對工程實際的認(rèn)識，例如試件的制作、現(xiàn)場安裝施工等。此外，37.93%的學(xué)生認(rèn)為公式較多、力學(xué)模型抽象，而24.14%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)時少、內(nèi)容多。由此可以看出，鋼結(jié)構(gòu)課程慕課應(yīng)以書面知識與實際工程相結(jié)合為建設(shè)思路，以知識多元化、立體化、形象化為建設(shè)目標(biāo)，加強與其他學(xué)科的關(guān)聯(lián)。

同時，鋼結(jié)構(gòu)課程的慕課建設(shè)應(yīng)當(dāng)充分利用慕課開放、大規(guī)模的特點及優(yōu)勢，為廣大高校學(xué)生和社會學(xué)習(xí)者提供更高效、更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和學(xué)習(xí)平臺，充分展現(xiàn)“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念和“換一種方式去學(xué)習(xí)”的設(shè)計思路。借助慕課理念，創(chuàng)新鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)模式，推動教學(xué)方式改革，提升課堂教學(xué)實效，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量；建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)慕課課程，提升課程建設(shè)內(nèi)涵，引導(dǎo)課程向探究、思辯、互動與實踐的新高度邁進；依托慕課平臺，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，擴大學(xué)校社會影響力，提高優(yōu)秀教師知名度，努力提升河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量。

四、鋼結(jié)構(gòu)慕課建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺建設(shè)

“河海大學(xué)課堂在線”是河海大學(xué)官方打造的在線互動教學(xué)平臺，通過平臺資源整合，可以實現(xiàn)教學(xué)互動、資源共享、教學(xué)門戶建設(shè)，達到教師能夠進行課程建設(shè)、教學(xué)監(jiān)控、資源共享和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的。河海大學(xué)課堂在線平臺包含網(wǎng)絡(luò)教學(xué)門戶、教學(xué)資源庫、學(xué)習(xí)空間、慕課課程建設(shè)、教學(xué)互動平臺、教學(xué)管理評估等六個板塊。“課堂在線”能實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的整合、不同板塊區(qū)域之間的協(xié)作，為廣大師生提供一個真正互動交流的平臺，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供全方位的支持，不僅能“換一種方式去教學(xué)”，而且也做到了“換一種方式去學(xué)習(xí)”。此次鋼結(jié)構(gòu)慕課課程依托河海大學(xué)課堂在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺（http：//ktzx.hhu.edu.cn/）開發(fā)建設(shè)與實踐，嚴(yán)格按照“中國大學(xué)MOOC建設(shè)指南”和“中國大學(xué)MOOC使用手冊”的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，同時也參考學(xué)習(xí)了國內(nèi)外優(yōu)秀的慕課平臺課程，比如國內(nèi)清華大學(xué)的“學(xué)堂在線”平臺課程（http：//www.xuetangx.com）、北京大學(xué)的“華文慕課”平臺課程（http：//www.chinesemooc.org），以及國外的Coursera平臺中文課程（https：//www.coursera.org）、Edx平臺中文課程（https：//www.edx.org）等。鋼結(jié)構(gòu)慕課課程的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺建設(shè)之初，教師應(yīng)該先對鋼結(jié)構(gòu)課程進行知識解構(gòu)、拆解，再按對應(yīng)的知識點搜集各類課程教學(xué)資源并進行微視頻拍攝，在前期工作準(zhǔn)備充足后，然后再在“河海課堂在線”平臺上制作網(wǎng)絡(luò)課程，最后完成課程上線，開放并進行慕課教學(xué)實踐。

五、鋼結(jié)構(gòu)慕課建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)課程網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)設(shè)計應(yīng)首先完成慕課紙的建設(shè)。慕課紙是對整個課程的一個總體介紹，是開課前學(xué)習(xí)者對課程的初步宏觀了解，包括課程名稱、所屬大學(xué)及院系、課程介紹、教師團隊、課程目標(biāo)、課程要求、課程大綱、使用教材、考核方式、課程評價、課程章節(jié)等內(nèi)容。慕課建設(shè)內(nèi)容主要包含了章節(jié)內(nèi)容提要、課程視頻、課程教學(xué)幻燈片、知識要點歸納、課堂練習(xí)檢測、鋼結(jié)構(gòu)建筑賞析和趣味問答等基本內(nèi)容。

鋼結(jié)構(gòu)課程共2個學(xué)分、32個學(xué)時，傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)時間為8周，每周4個學(xué)時。網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)設(shè)計與傳統(tǒng)教學(xué)保持一致，課程持續(xù)8周，每周在線教學(xué)4個學(xué)時。不同的是，教師應(yīng)當(dāng)充分考慮到學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)的特點，合理劃分鋼結(jié)構(gòu)課程在線教授的單元內(nèi)容同時合理安排教學(xué)進度，提前1～2周準(zhǔn)備好在線教學(xué)內(nèi)容，上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，并設(shè)置好在線發(fā)布時間。

六、鋼結(jié)構(gòu)慕課建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

河海大學(xué)課堂在線網(wǎng)站鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置主要分為兩級結(jié)構(gòu)。第一級結(jié)構(gòu)包括教學(xué)內(nèi)容總標(biāo)題、例題講解和課外知識拓展。教學(xué)內(nèi)容共設(shè)七個單元，其中前五個單元為教學(xué)大綱所要求的基本教學(xué)內(nèi)容，分別為緒論、鋼結(jié)構(gòu)的材料、鋼結(jié)構(gòu)的連接、軸心受力構(gòu)件和受彎構(gòu)件，后兩個單元為例題計算和鋼結(jié)構(gòu)工程施工現(xiàn)場照片賞析。第二級結(jié)構(gòu)包括單元教學(xué)內(nèi)容小標(biāo)題、隨堂章節(jié)測驗，每一個教學(xué)內(nèi)容小標(biāo)題下含本節(jié)前言、課程視頻、知識要點總結(jié)、本節(jié)練習(xí)、鋼結(jié)構(gòu)建筑賞析和趣味問答。每一小標(biāo)題下內(nèi)容的設(shè)置首先是本節(jié)前言，運用引導(dǎo)性語言和思考性提問，既方便學(xué)習(xí)者對上一小節(jié)知識點進行回顧，又可以更好地將學(xué)習(xí)者思維帶入到本節(jié)學(xué)習(xí)之中，起到承前啟后的作用；其次是教學(xué)視頻，為本節(jié)知識內(nèi)容的教授，當(dāng)上下滑動瀏覽器或跳躍至另一網(wǎng)頁時，視頻播放狀態(tài)均會自動變?yōu)闀和?，這一功能設(shè)置使得學(xué)習(xí)者必須更加專一地投入到學(xué)習(xí)之中；接下來是知識要點的羅列，置于教學(xué)視頻之后，幫助學(xué)習(xí)者及時掌握本節(jié)學(xué)習(xí)重點和難點；最后是本節(jié)練習(xí)，通常設(shè)置3～4個選擇題或填空題，是學(xué)習(xí)者對本節(jié)所學(xué)內(nèi)容的鞏固與檢測。在學(xué)習(xí)所有教學(xué)大綱要求的內(nèi)容之后，又增設(shè)了鋼結(jié)構(gòu)建筑賞析和趣味問答兩個拓展內(nèi)容，在學(xué)習(xí)基本專業(yè)知識的同時激發(fā)學(xué)習(xí)者對鋼結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的興趣，開拓視野并加深對鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的了解。

七、結(jié)語

比爾·蓋茨曾經(jīng)在2012年預(yù)測：五年以后，人們將可以在網(wǎng)上免費獲取世界上最好的課程，而且這些課程比任何一所單獨的大學(xué)提供的課程都要好?，F(xiàn)如今，慕課是全世界教育者為了更好地發(fā)展教育和推動教育改革而探索出的新成果，而在卓越工程師培養(yǎng)機制下的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)，正積極地利用慕課這一新的學(xué)習(xí)方式以推動學(xué)科的課堂教學(xué)改革。

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