基于超星網(wǎng)絡教學平臺的《過程設備設計》在線開放課程的建設與應用

段振亞，張明哲，郭建章,翟紅巖，許恩樂，曹 興

(青島科技大學 機電工程學院，山東 青島 266061)

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和智能手機的飛速發(fā)展，同時考慮到新時代下大學生所具有的時代特點，促使網(wǎng)絡技術迅速被引入到教學領域，有力地推動了在線課堂的實現(xiàn)和發(fā)展，較大程度地改變了傳統(tǒng)的教學環(huán)境，國內(nèi)外高校在教學中現(xiàn)已普遍使用網(wǎng)絡教學平臺。據(jù)統(tǒng)計，國外98%的高校都利用網(wǎng)絡教學平臺，93%的高校擁有至少兩個在線教育平臺，8%的高校還利用開源的教育平臺[1]。國外典型的在線課程平臺有可汗學院、Coursera、edX等[2]。我國在教育部的推動下，各個高校也逐步開始推出兼具本校特色的網(wǎng)上課程及教學資源，各試點高?；谛@網(wǎng)的在線課堂與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的混合教學模式已初具規(guī)模。例如清華大學基于學堂在線開展的混和教學[3]，上海交通大學使用的好大學在線網(wǎng)絡平臺[4]，華東理工大學基于智慧樹平臺的東西部高校課程共享聯(lián)盟(WEMOOC)[5]等。

為了改進現(xiàn)有的教學模式，并結(jié)合現(xiàn)代教學的發(fā)展趨勢，青島科技大學于2016年組織了精品課程建設，借助功能廣泛的超星網(wǎng)絡教學平臺，開始推出第一批在線開放課程教學改革，《過程設備設計》作為專業(yè)核心課程也獲得立項資助，到2018年3月基本建設完畢并投入2015級學生的教學使用，因此，本文主要對《過程設備設計》的在線課堂的建設過程和應用情況進行簡要介紹，并對2014級學生和2015級學生的教學實踐效果進行對比分析，并結(jié)合自身的教學改革實踐對《過程設備設計》在線開放課程建設的經(jīng)驗和不足進行說明，以期為相關課程進行在線開放課程建設時提供參考和幫助。

1 《過程設備設計》課程教學情況簡介

《過程設備設計》課程是過程裝備與控制工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，學科綜合交叉性強，涉及理論力學、材料力學、化工原理、金屬材料與熱處理等多個知識領域，因此對學生的理論基礎要求高。課程內(nèi)容主要圍繞著如何依據(jù)GB150-2011《壓力容器》進行常見壓力容器設計，例如儲運設備、換熱設備，典型的塔器、反應器等進行工程設計，因此工程實踐性強，對涉及工程性不多的大學生而言，缺乏對具體壓力容器的直觀認識以及對其涉及的復雜工程問題的理解，因此如果能讓學生踏踏實實地學好該門課程，需要授課老師投入較大的精力進行教學設計，也需要有充足的授課課時供教與學使用，但是目前受到學校培養(yǎng)方案課時的約束，該門課程共安排64學時，因此盡管授課教師進行了多媒體授課等多項教學改革，但依然存在著一些無法克服的問題：

(1)專業(yè)招生規(guī)模120人/年，授課時四個班一起大班教學，不可能全面掌握每個學生具體的學習情況，也很難依據(jù)每個學生的學習習慣和基礎進行有針對性的教學。

(2)受到學時限制，教師將全部教課內(nèi)容講完已經(jīng)是比較緊張，幾乎無法在課堂上開展討論或者是互動性的教學，也很難再補充授課內(nèi)容外的工程案例以及工程知識。

(3)課程的理論性較強，注重實際，知識點零碎，學生對重點知識及理論推導容易遺忘，回顧過程困難。

為了克服上述傳統(tǒng)課堂的局限性，自2016年開始進行在線課堂的建設，以期借助于在線課堂的優(yōu)勢，使其成為課堂教學的得力助手，突破只能在課堂時間進行聽講的局限性，一方面使學生能根據(jù)自己的學習情況，隨時可以觀看制成的在線視頻的重點知識，并能與老師進行互動，進行課前預習和課后復習，協(xié)助課堂教學，充分發(fā)揮學生自主學習的主動性。另一方面在線課堂強大的輔助功能也便于老師隨時掌握學生學習的情況。

2 《過程設備設計》在線開放課程的構建

為了更好的教學以及學生的學習，根據(jù)本課程的教學目標，借助超星網(wǎng)絡教學平臺及移動客戶端學習通，進行在線課堂的構建，主要過程包括以下幾方面：

(1)組成了由段振亞教授負責的《過程設備設計》教學團隊，其中翟紅巖負責平時的平臺管理、互動和答疑；許恩樂、曹興老師負責參與幾個重點知識的視頻錄制和相應習題庫的構建，一方面可以較快地推動在線開放課程的建設，另一方面使新教師盡快熟悉在線開放課程的建設過程和使用，為其普及使用奠定教師隊伍，提高團隊整體教學水平。

(2)重點知識點的挑選和視頻錄制，教學團隊詳細地進行了討論，大體按照《過程設備設計》教材的大框架，但進行了調(diào)整和整合，共計分為壓力容器導言，壓力容器應力分析，壓力容器設計，換熱設備，塔設備與反應設備6個章節(jié)，總共錄制了37個重要知識點的短視頻，并配套有章節(jié)測試，以供學生在課前不定時的學習和檢測。

(3)充分利用超星網(wǎng)絡平臺強大的管理和輔助功能形成與課堂教學優(yōu)勢互補，強化學生學習的過程和學習質(zhì)量。例如利用通知功能可以很方便的把教學信息及時地通知到每個同學。另外，超星網(wǎng)絡移動客戶端學習通兼具點名、問卷調(diào)查等功能，在每次上課前，1-2分鐘內(nèi)即可完成出勤檢查，能夠有效地起到督促學生上課；圖1為網(wǎng)絡平臺提供的針對學生學習情況進行督查和統(tǒng)計的功能。

圖1 超星網(wǎng)絡教育平臺統(tǒng)計首頁

(4)在錄制段視頻和完善多媒體課件的基礎上，教學團隊分別與威海匯鑫化工機械有限公司、青島暢隆電力設備有限公司等壓力容器制造廠家，錄制了換熱器、攪拌反應器與塔設備等典型壓力容器的制造過程的視頻，放置在《課程資料》的目錄下共學生觀看，使學生能夠了解壓力容器制造的全過程，有助于學生對于知識點的融合貫通。

(5)建立試題庫，每一章節(jié)都有單元檢測，便于同學對知識的鞏固與理解，根據(jù)網(wǎng)絡平臺的統(tǒng)計功能，老師可方便的掌握學生的完成情況、完成時間及正確率。

(6)通過網(wǎng)絡教學平臺構建的在線課堂教學，在實踐過程中需要教師和學生的共同參與，最終對學生進行綜合性評價[6]。在線課堂建設過程中，充分考慮學生需求，注意知識點的系統(tǒng)性和關聯(lián)性，對教學大綱中的知識點進行“字典式”查詢[7-8]。

3 在線課堂使用的教學效果分析

為了比較明確地體現(xiàn)在線課堂的教學效果及優(yōu)越性，特將使用在線課堂的2015級學生的學習情況及成績與2014級學生進行對比。

3.1 學生表現(xiàn)情況

(1)學生的參與度明顯提高，學生可以利用零碎時間觀看視頻進行學習，充分利用課余時間，方便學生在自習室、宿舍等進行自主學習，提高了班級的學習氛圍；

(2)由于課前充分預習，充分了解了本課的重點與難點，學生上課效率明顯提高，回答問題積極，教師可以有時間安排相關的復雜工程問題及其案例，共大家分組討論學習，課堂教學效果好，也能有效地提高學生學習的積極性；

(3)學生能主動地完成章節(jié)測驗，大作業(yè)等內(nèi)容，教師可利用學習通的輔助功能完成作業(yè)批改，并能及時發(fā)現(xiàn)學生對知識的掌握情況，有重點的進行補充和強化。

3.2 學習成績對比

為了充分完成課程對相應畢業(yè)要求的支撐，自2014級學生開始，《過程設備設計》課程采用了平時成績占30%，包括兩次小論文性質(zhì)的大作業(yè)和平時表現(xiàn)，期末閉卷考試成績占70%的考核方式。在線開放課程自2015級開始使用，因此將2015級的總體成績與2014級學生進行對比，以觀察在線開放課程的實踐效果。

表1 2014級與2015級學生總評成績對比

通過直接的成績對比可以發(fā)現(xiàn)：

(1)2015級學生的平均成績?yōu)?7.5%，遠大于2014級64.6%，而且及格率為97.9%，也遠高于2014級的77%，說明2015級的整體學習氛圍和對知識的把握要比2014級好，2014級學生低于40分的人不少，而2015級僅有一個特例學生12分。這說明采用了在線開放課程后能使同學們能夠利用非課堂時間去學習，同時利用輔助的通知和點名功能能夠基本保證學生的出勤，使學生整體的學習氛圍和學風得到了提高。

(2)優(yōu)秀率有大幅度提高，2014級的優(yōu)秀率為4.0%，2015級則為12.4%；良好以上2014為19%，2015級學生則為48.5%，要遠高于2014級，說明有了在線開放課程使學生們可以做到提前觀看教師主講的難點知識，并帶著問題上課學習，課后仍可以對沒有掌握的知識復習，通過這些環(huán)節(jié)使學生對知識的掌握非常牢固，而且有助于學習積極性高的學生更加全面地進行學習，對知識的應用能力也有所提高。

4 結(jié)語

主要對《過程設備設計》在線開放課程的建設過程及實踐效果進行了介紹，對兩個年級的整體成績對比結(jié)果表明：采用在線開放課程可以有效地將網(wǎng)絡教學平臺和傳統(tǒng)的課堂教學結(jié)合，實施后教學效果得到了大幅度的提升。在實施的過程中，筆者有如下幾點體會：

(1)構建基于超星網(wǎng)絡教學平臺的在線開放課程，既能保留傳統(tǒng)課堂教學的老師與學生面對面?zhèn)魇谥R的優(yōu)勢，又能充分尊重新時代學生的個性，打破時空的限制，并充分利用智能手機的便利，極大的方便了學生的學習，學生可以根據(jù)自己的學習情況，適時的調(diào)整自己的學習計劃，使學生的學習更具有機動性和靈活性。

(2)在線網(wǎng)絡平臺可以成為老師輔助教學的有力工具，貫穿課前、課上、課后的每一個教學環(huán)節(jié)，基本實現(xiàn)老師對教學全周期的數(shù)據(jù)采集工作，從課前預習，課堂互動，課后復習等層面，幫助老師分析課程數(shù)據(jù)，量化分析學生的學習情況，實現(xiàn)精準教學，并能有效地完成所講授課程的自我完善和持續(xù)發(fā)展。

(3) 盡管在線開放課程具有較多的優(yōu)勢和特色，但是也存在一些制約的因素，例如①視頻的制作成本較高而且耗時較長；②章節(jié)測試中針對選擇題、判斷題等答案非常明確的題目比較適合，而對于其他類型的題目不適合，需要進行進一步的開發(fā)；③需要教師投入非常大的時間和精力才能充分發(fā)揮在線開放教學課程的作用，最好是有教學團隊進行維護，對于有多個教師的基礎課非常適合，如果想普及推廣使用，需要學校出臺相應的配套制度才能有效地實施。