工程熱力學(xué)MOOC視頻資源構(gòu)建策略與設(shè)計(jì)

譚羽非　張?zhí)鹛稹⊥跹┟贰〗瘀?/p>

摘要：MOOC（Massive Open Online Course，大規(guī)模在線開放課程）作為一種新興的教育模式，已經(jīng)開始風(fēng)靡全球并引領(lǐng)著教育變革。文章以工程熱力學(xué)MOOC課程教學(xué)為例，借鑒新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，給出了該課程的MOOC視頻資源的構(gòu)建策略，并提出從教學(xué)資源呈現(xiàn)與組織、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、交流互動(dòng)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等一系列MOOC內(nèi)容的設(shè)計(jì)。經(jīng)過近一個(gè)學(xué)期MOOC的教學(xué)實(shí)踐運(yùn)行，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高漲，在一定程度上很好地解決了部分學(xué)生不能適應(yīng)研究型教學(xué)模式、課堂學(xué)習(xí)消化不良等問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享。

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；MOOC視頻資源；構(gòu)建策略與設(shè)計(jì)；探索與實(shí)踐

工程熱力學(xué)課程是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用和其他與熱能相關(guān)的專業(yè)中的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程的主要研究對(duì)象是熱能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律及應(yīng)用。它不僅是相關(guān)專業(yè)課的理論奠基石，同時(shí)還在能源、化工和冶金等工程領(lǐng)域中起到理論指導(dǎo)的作用。工程熱力學(xué)課程內(nèi)容多而抽象，公式多且與實(shí)際工程有十分密切的聯(lián)系，記憶量大，掌握困難，是工科教學(xué)中難度較大的一門課程，如果處理不好，教師在教學(xué)過程中會(huì)“有心無力”，學(xué)生則會(huì)產(chǎn)生“這門課程深?yuàn)W難學(xué)”的畏難心理。因此，相關(guān)專業(yè)的教師不斷進(jìn)行探索與改革以期改善“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)效果。

近年來一種新的教學(xué)模式——大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程 （massive open online courses，簡稱MOOC，譯為慕課）在中國正式推行。“慕課”是基于互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模、開放式的在線教學(xué)模式，教育資源豐富、形式靈活，學(xué)習(xí)不受空間時(shí)間的限制。學(xué)習(xí)者可以在各種時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，不需要學(xué)籍就可以免費(fèi)聆聽豐富的網(wǎng)絡(luò)課程，打破了時(shí)空限制，使彈性學(xué)習(xí)制度的進(jìn)一步實(shí)施和不同層次學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)成為可能。這就為我們提供一個(gè)啟示：基于MOOC平臺(tái)，將MOOC引入到研究型教學(xué)模式中，采取翻轉(zhuǎn)課堂的方式，既能滿足不同層次學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)要求，又能實(shí)現(xiàn)傳授知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

1 MOOC視頻資源構(gòu)建策略

1.1以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為原則

在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下，MOOC打破了傳統(tǒng)的面對(duì)面授課模式，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求和認(rèn)知水平去主動(dòng)選擇適合自己的課程。因此在課程資源構(gòu)建和安排時(shí)，首先要考慮以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，明確學(xué)生的共性與個(gè)性需求，根據(jù)教學(xué)大綱，將課程的每章節(jié)按照學(xué)科知識(shí)體系特征劃分為多個(gè)短小而連續(xù)的知識(shí)點(diǎn)，拆分并重新編排時(shí)要注意將邏輯性、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)適當(dāng)規(guī)劃整合，使課程內(nèi)容按照由淺入深、由易到難的循序漸進(jìn)的方式展開，每個(gè)小節(jié)以5到10分鐘的視頻來呈現(xiàn)，這樣既可以引起學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴望，滿足學(xué)生利用碎片時(shí)間學(xué)習(xí)的需求，又可以使接受能力差的學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)琢磨，有助于學(xué)生更加自主地調(diào)整課程學(xué)習(xí)的路徑和進(jìn)度。

1.2問題導(dǎo)向原則

MOOC教學(xué)是以視頻為主，沒有課堂教學(xué)的眼神互動(dòng)交流，因此，視頻講解就需要迅速調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力，強(qiáng)調(diào)開門見山揭示問題，吸引學(xué)生思考進(jìn)而解決問題。在MOOC視頻講授時(shí)，教師首先通過合理的問題設(shè)計(jì)切入每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，通過反思和案例講解等策略，引起學(xué)生思考，進(jìn)而聚焦知識(shí)點(diǎn)，最后再提出解決問題的途徑和方法。例如在講述《熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)》時(shí)，首先拋出問題：“既然能量是守恒的，為何還會(huì)有能源危機(jī)？”然后由能量的能質(zhì)不同、能量的使用過程中數(shù)量是不變的，但可用能逐級(jí)遞減等知識(shí)點(diǎn)的講授，將問題層層分解，進(jìn)而引出熱力學(xué)第二定律方程的一致性表述。這種以問題為導(dǎo)向的視頻講授，能夠幫助學(xué)生形成連貫的知識(shí)整體，可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

1.3注重交互性原則

交互性的學(xué)習(xí)可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)興趣。但是與傳統(tǒng)課堂相比，MOOC的授課教師與學(xué)生不直接接觸，因而缺乏現(xiàn)場交互感。所以，為避免出現(xiàn)“一言堂”現(xiàn)象，教師在設(shè)計(jì)分鏡頭腳本時(shí)，一方面要注意授課過程的語言、語氣和面部表情等，通過這些細(xì)節(jié)來傳達(dá)和學(xué)生的交互信息；另一方面要充分利用MOOC平臺(tái)環(huán)境，通過線上作業(yè)提交與評(píng)閱、問答交流、多平臺(tái)分享等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)；通過線下的分組討論、作業(yè)互評(píng)、工程問題的編程設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)學(xué)生間的互動(dòng)。此外交流探討環(huán)節(jié)還可以包括在MOOC視頻內(nèi)部或者論壇等區(qū)域，布置補(bǔ)充參考文獻(xiàn)、推薦書目及工程實(shí)際案例等，這些設(shè)置可以使學(xué)生的思維和知識(shí)領(lǐng)域得到拓展。

2 MOOC內(nèi)容的設(shè)計(jì)

2.1教學(xué)資源呈現(xiàn)與組織

工程熱力學(xué)MOOC課程中，學(xué)生主要完成以下環(huán)節(jié)：觀看教師發(fā)布的教學(xué)視頻，查看與之相對(duì)應(yīng)的PPT課件內(nèi)容；完成教師發(fā)布在討論區(qū)中的討論題，提出自己的問題并得到答案；完成隨堂測試及單元作業(yè)，完成全部課程后參加期末考試。MOOC教學(xué)主頁的布局要簡潔明朗，左邊版面布置導(dǎo)航區(qū)，主要包括課程信息、課程內(nèi)容、課程考試、課程討論區(qū)等模塊，課程以周為單位，每周時(shí)長在3～5小時(shí)之間。

考慮到視頻可以重復(fù)觀看、移植性好，對(duì)于跟不上進(jìn)度的學(xué)習(xí)者將會(huì)是最好的學(xué)習(xí)方式。課程教學(xué)內(nèi)容主要以短視頻為主要載體，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和課程標(biāo)準(zhǔn)要求，將知識(shí)內(nèi)容分解為若干個(gè)較小的知識(shí)模塊，通過包括PPT講授、動(dòng)畫、課堂實(shí)錄、錄屏等方式，再通過技術(shù)層面的支持，將聲音、圖像、文字等各種學(xué)習(xí)資源進(jìn)行整合，最終把知識(shí)點(diǎn)以多維度的視頻形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，例如在 “水蒸氣氣化過程”一節(jié)的視頻中，為了清晰直觀的表述，視頻主要以教師操作畫面為主，在操作界面右下方同步播放教師講課的小窗口，這樣在吸引學(xué)生注意力的同時(shí)，還可以達(dá)到面對(duì)面、一對(duì)一授課的效果。

對(duì)于錄屏式MOOC教學(xué)視頻，除了使用PPT制作教學(xué)課件之外，我們還采用了Focusky和Flash等軟件，制作了課程中工程問題抽象后的動(dòng)態(tài)過程，如可逆熱力過程、氣體的多級(jí)壓縮過程等，力爭展現(xiàn)出具有不同的動(dòng)畫形式和演示特色的動(dòng)態(tài)過程，這在一定程度上豐富了視頻的表現(xiàn)力。對(duì)于與教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)的工程案例拍攝型視頻，我們運(yùn)用推、拉、搖、移、跟等鏡頭語言，采用多個(gè)拍攝場景并借助視頻后期軟件，通過切換鏡頭給學(xué)生課堂真實(shí)感，也展現(xiàn)了教師的教學(xué)風(fēng)采。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明：MOOC 視頻呈現(xiàn)的多樣性不僅可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高，還避免了單一形式帶來的視覺疲勞。

工程熱力學(xué)課程中有很多抽象的、難以理解的知識(shí)和原理，借助視頻這種動(dòng)態(tài)表達(dá)方式能夠更好地展示出可視效果，增強(qiáng)學(xué)生的理解力。

2.2教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

MOOC內(nèi)容的設(shè)計(jì)區(qū)別于傳統(tǒng)課程的設(shè)計(jì)方式，教學(xué)視頻具有時(shí)間短、內(nèi)容精的特點(diǎn)，所以必須依據(jù)知識(shí)點(diǎn)重新細(xì)化和設(shè)計(jì)內(nèi)容?；谇懊娼榻B的MOOC設(shè)計(jì)原則，我們?cè)谡n程內(nèi)容建設(shè)時(shí)，將知識(shí)模塊化，合理細(xì)分課程資源，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)中的重點(diǎn)難點(diǎn)，重視課程建設(shè)的結(jié)構(gòu)完整性。適當(dāng)?shù)貫橥卣怪R(shí)留出空間，以便于學(xué)生對(duì)課程資源的自主選擇。

在知識(shí)模塊拆分時(shí)，我們將邏輯性、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拆分和模塊化重組，將每章或每單元拆為若干知識(shí)模塊。知識(shí)模塊的選取綜合考慮了授課計(jì)劃、教學(xué)需求等因素，每個(gè)知識(shí)模塊所包含的課程活動(dòng)有：知識(shí)點(diǎn)講述、隨堂測驗(yàn)、作業(yè)布置、相關(guān)資料上傳等。每個(gè)知識(shí)模塊都要體現(xiàn)出課程內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。在此要特別說明的是，視頻中嵌入小測試目的是能夠及時(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行檢索性回顧，有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

要求將相對(duì)獨(dú)立又完整的知識(shí)單元作為知識(shí)點(diǎn)選取的依據(jù)，可以是某一個(gè)概念，某一定律及推導(dǎo)，也可以是某個(gè)計(jì)算例題。表1為MOOC環(huán)境下工程熱力學(xué)第一定律一章的教學(xué)內(nèi)容課程設(shè)計(jì)，分為11個(gè)視頻講述。

此外，授課教師還應(yīng)根據(jù)每段視頻的內(nèi)容提供相關(guān)的教輔資料，置于每個(gè)教學(xué)視頻相應(yīng)位置，教輔資料類型主要有教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)文檔、隨堂測驗(yàn)和討論大綱等，教輔資料對(duì)學(xué)生的視頻學(xué)習(xí)要有較強(qiáng)的針對(duì)性，有助于讓學(xué)生更容易、更快速地學(xué)習(xí)和消化主題及教學(xué)內(nèi)容。

2.3交流互動(dòng)設(shè)計(jì)

MOOC平臺(tái)的綜合討論區(qū)使師生、同學(xué)之間的交流更頻繁更深入，這打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式中時(shí)間以及課堂紀(jì)律的局限。

MOOC教學(xué)可以通過設(shè)置彈題和隨堂測試來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的交流互動(dòng)，例如，在講述熱力學(xué)第一定律時(shí)，定律本身容易描述，但學(xué)生對(duì)熱力學(xué)能和焓的概念模糊，對(duì)熱力學(xué)涉及的四種形式的功難以區(qū)分，我們將這幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)單獨(dú)提煉出來，每講完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，我們就采用交互的方式，以彈題的形式提出一個(gè)或多個(gè)相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生用剛學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)來思考，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。隨堂測試則是在每一次視頻結(jié)束后，提供的幾個(gè)小測試題，可以是是非概念判斷題，還可以是選擇或簡答，深化學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的印象。教師還可以布置學(xué)習(xí)活動(dòng)和討論主題，讓學(xué)生針對(duì)主題進(jìn)行討論、思考與交流，通過課堂互動(dòng)來完成消化吸收。

通過MOOC專門設(shè)置的在線討論區(qū)，學(xué)生向教師提問或與同學(xué)交流都很方便，討論模式可以幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)，也向教師展現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。自學(xué)生對(duì)本課程進(jìn)行注冊(cè)算起，教師會(huì)持續(xù)向?qū)W生發(fā)送郵件，內(nèi)容包括課程最新動(dòng)態(tài)、課程進(jìn)度、每周主題重點(diǎn)內(nèi)容提示，協(xié)助并督促學(xué)生更好地跟進(jìn)學(xué)習(xí)。工程熱力學(xué)課程把討論區(qū)分成了13個(gè)單元論壇，即每一周的課程討論都設(shè)置一個(gè)單元論壇，既方便學(xué)生針對(duì)每周課程進(jìn)行發(fā)帖和查找，也便于論壇管理。

2.4學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是一個(gè)多元化過程，體現(xiàn)在評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)形式、評(píng)價(jià)主體等多方面，評(píng)價(jià)內(nèi)容不僅要反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，還需關(guān)注更高層次的綜合能力和技能培養(yǎng)等問題。在MOOC學(xué)習(xí)中，評(píng)價(jià)系統(tǒng)起到重要的導(dǎo)向作用，它貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過程，及時(shí)、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，可以幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度并及時(shí)調(diào)整努力方向，也可以使教師通過多個(gè)渠道了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

工程熱力學(xué)課程評(píng)價(jià)形式有測驗(yàn)、作業(yè)、交流互動(dòng)加分等，老師在教學(xué)視頻中進(jìn)行一些課堂測試及布置課后作業(yè)，并在下一次教學(xué)中公布課后作業(yè)答案，并對(duì)學(xué)生的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

教師可以在MOOC管理后臺(tái)查看學(xué)生們各項(xiàng)任務(wù)的完成度以及成績，通過完成人數(shù)及成績的分布狀態(tài)了解學(xué)生們的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)對(duì)課程的方案或進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整。

作業(yè)區(qū)是教師發(fā)布作業(yè)、學(xué)生提交作業(yè)的平臺(tái)，工程熱力學(xué)課程中設(shè)置了多樣化的題型，主要有以客觀題為主的單元測驗(yàn)和以主觀題為主的單元作業(yè)。每周作業(yè)都設(shè)置了相應(yīng)提交的截止日期，作業(yè)的批改形式主要有兩種：客觀題支持平臺(tái)自動(dòng)評(píng)分，主觀題是老師隨機(jī)抽選評(píng)分。

測試則具有反饋的效果，測試的目的是為了鞏固知識(shí)點(diǎn)、靈活運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容、幫助學(xué)習(xí)者查找疏漏，給予學(xué)習(xí)者即時(shí)反饋的同時(shí)，也對(duì)教師的教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)估，督促學(xué)習(xí)者進(jìn)行重復(fù)學(xué)習(xí)，及時(shí)填補(bǔ)學(xué)習(xí)過程中存在的漏洞，彌補(bǔ)學(xué)習(xí)者沒有掌握的內(nèi)容。工程熱力學(xué)課程測試包括隨堂測驗(yàn)、單元測驗(yàn)和期中、期末考試，測試平臺(tái)設(shè)計(jì)較完善，學(xué)生可以很容易地進(jìn)行視頻播放、暫停、重放等操作，保證了測試順利進(jìn)行。

結(jié) 語

MOOC將現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)理論相結(jié)合，推動(dòng)了教育改革的進(jìn)展，但MOOC的建設(shè)要求老師對(duì)所教課程的知識(shí)點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)性梳理得非常清晰。MOOC平臺(tái)為學(xué)生提供了能夠?qū)γ總€(gè)知識(shí)群獨(dú)立學(xué)習(xí)的多線程模式，讓學(xué)生能夠根據(jù)課程知識(shí)體系和自己的基礎(chǔ)自由選擇。

工程熱力學(xué)課程作為工科教學(xué)中難度較大的一門課程，經(jīng)過近一個(gè)學(xué)期MOOC的教學(xué)實(shí)踐，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，學(xué)生積極參加學(xué)習(xí)論壇的討論，熱情高漲，在一定程度上很好地解決了部分學(xué)生不能適應(yīng)研究型教學(xué)模式、課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容消化不良等問題，也滿足了不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。同時(shí)MOOC教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)又能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享，教學(xué)效果得到顯著提高，具有較大的推廣價(jià)值。

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編輯∕楊波