《橋梁工程全過程課程設(shè)計》MOOC 教學(xué)改革實(shí)踐

沈 殷，阮飛鵬，阮 欣，柳惠芬

（同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院，上海 200092）

一、引言

目前，國內(nèi)高校橋梁專業(yè)的課程設(shè)計一般根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)課程分為多個部分，不同高校間課程設(shè)計考察內(nèi)容也都大體相同，以同濟(jì)大學(xué)為例，其橋梁工程課群組共設(shè)有5 門專業(yè)課程設(shè)計——預(yù)應(yīng)力混凝土課程設(shè)計、鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁課程設(shè)計、大跨度橋梁課程設(shè)計、橋梁工程（上）大作業(yè)、橋梁工程（下）大作業(yè)。這些課程設(shè)計之間相對獨(dú)立，但是又出現(xiàn)了重疊交叉的內(nèi)容。《橋梁工程全過程課程設(shè)計》優(yōu)化整合這些專業(yè)課程，系統(tǒng)又全面地包含了橋梁設(shè)計計算、繪圖授課和指導(dǎo)設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容。這使橋梁課程設(shè)計不再是對橋梁工程或者鋼與混凝土組合橋等課程的簡單配合，而是以橋梁的全過程設(shè)計為主線，對所有專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程的梳理和融會貫通，提升學(xué)生專業(yè)綜合素養(yǎng)，使學(xué)生具有設(shè)計一般橋梁結(jié)構(gòu)的能力。

《橋梁工程全過程課程設(shè)計》 涉及的專業(yè)知識面非常廣，作為一門全過程設(shè)計實(shí)踐類課程，需要將知識點(diǎn)落到實(shí)處，形成設(shè)計成果，這期間修改和重復(fù)將是常態(tài)。傳統(tǒng)課堂教學(xué)受課時所限，一些知識點(diǎn)一講而過，無法使學(xué)生形成深刻印象。學(xué)生在設(shè)計修改過程中可能會遇到該知識點(diǎn)相關(guān)的問題，傳統(tǒng)課堂中的教師答疑能解決部分問題，但效率不高，且無法兼顧所有學(xué)生?！澳秸n”即“大規(guī)模公開線上課程”（Massive Open Online Course,MOOC）是由很多愿意分享和協(xié)作以便增強(qiáng)知識的學(xué)習(xí)者所組成的一種新型的在線教育模式，可以通過視頻錄制的手段將該課程中的關(guān)鍵知識點(diǎn)和設(shè)計示例多次重復(fù)再現(xiàn)。[1]同濟(jì)大學(xué)于2018 學(xué)年秋季學(xué)期開展了《橋梁工程全過程課程設(shè)計》 課程的MOOC 教學(xué)改革實(shí)踐，實(shí)踐結(jié)果表明，MOOC 教學(xué)模式能夠解決在傳統(tǒng)教學(xué)中遇到的一些問題。

二、《橋梁工程全過程課程設(shè)計》MOOC 課程實(shí)踐

同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系于2018 年10 月22 日至12月31 日在中國大學(xué)MOOC 課程平臺上開設(shè)了第一期《橋梁工程全過程課程設(shè)計》MOOC 課程，編號為0810TJU039，共計11 周，每周為2～4 個學(xué)時。MOOC 課程抽取了課堂教學(xué)中主要涉及的知識點(diǎn)，依托橋梁全過程設(shè)計的設(shè)計流程，制定了教學(xué)的內(nèi)容大綱，拍攝了真人講解和可視化教學(xué)的視頻，提供了學(xué)生和教師進(jìn)行交流和討論的平臺。MOOC 課程舍棄了課堂教學(xué)中大篇幅的原理和理論講解，通過實(shí)例工程講解、具體結(jié)構(gòu)構(gòu)造展示以及實(shí)例操作等來精確貼近設(shè)計步驟和流程，通過分階段作業(yè)來推進(jìn)設(shè)計進(jìn)度。

1.MOOC 課程的內(nèi)容設(shè)計

MOOC 課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括：橋梁全過程設(shè)計主要內(nèi)容和流程、橋梁工程總體布置圖紙的要素解析、多種橋梁結(jié)構(gòu)（混凝土橋梁、組合結(jié)構(gòu)橋梁、鋼橋）的典型截面擬定示例、多種典型橋梁結(jié)構(gòu)的建模方法和示例、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁相關(guān)構(gòu)造和設(shè)計要點(diǎn)示例、典型橋梁荷載和荷載效應(yīng)的演示等。按照橋梁工程全過程設(shè)計流程分為八個章節(jié)內(nèi)容，具體章節(jié)分布如表1 所示。

MOOC 課程的授課方式為錄制教學(xué)視頻講解和PPT 文檔演示相結(jié)合，并在大多數(shù)章節(jié)發(fā)布對應(yīng)章節(jié)的討論題，供學(xué)生交流學(xué)習(xí)，加深對各章節(jié)知識的理解。首期課程制作錄制的視頻數(shù)量一共33 個，每個視頻錄制時長控制在30 分鐘以內(nèi)，對應(yīng)的PPT 演示文檔30 個，設(shè)置了19 道討論題。

表1 《橋梁工程全過程課程設(shè)計》MOOC 課程內(nèi)容設(shè)計

2.MOOC 課程作業(yè)和考核設(shè)計

課程布置三次大作業(yè)，分別為橋梁總體設(shè)計、引橋建模計算及主橋設(shè)計。橋梁總體設(shè)計是學(xué)生根據(jù)題庫中的設(shè)計資料，選定一些設(shè)計參數(shù)，確定橋梁主橋的橋型方案，并繪制其總體設(shè)計的立面圖、平面圖和橫斷面圖。引橋建模是學(xué)生根據(jù)設(shè)計資料選取有代表性的一聯(lián)引橋，建立有限元桿系分析模型并提交計算書。主橋設(shè)計是學(xué)生根據(jù)第一次作業(yè)的成果，細(xì)化主橋的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，確定施工方法和流程，建立考慮施工階段的有限元桿系模型對主橋進(jìn)行分析，并提交圖紙和計算書。三次作業(yè)循序漸進(jìn)，每次大作業(yè)均有充足時間留給學(xué)生完成。

課程考核方法如下：各部分按不同的權(quán)重計入課程的總成績，包括總體布置（20%）、引橋計算（20%）、主橋計算（25%）、主橋圖紙（25%）、課程討論（10%）。課程設(shè)合格和不合格兩檔，總分不小于60 分為合格。學(xué)生通過各自互評獲得每次大作業(yè)的初步成績，最后通過教師綜評來獲得最終作業(yè)成績。

三、MOOC 課程的教學(xué)實(shí)踐結(jié)果

《橋梁工程全過程課程設(shè)計》MOOC 課程第一次開課期間，選課總?cè)藬?shù)為3054 人。如圖1-a 所示，10 月下旬即開課前夕選課人數(shù)較多，之后選課人數(shù)呈線性穩(wěn)定增長的趨勢。圖1-b 顯示，在開課期間，每日學(xué)習(xí)人數(shù)穩(wěn)定增長，到后期每日學(xué)習(xí)人數(shù)達(dá)到近400 人。另外，如表2 所示，三次作業(yè)提交人數(shù)分別為35、18、41 人，提交總?cè)藬?shù)為49 人。得分情況中主橋設(shè)計優(yōu)于引橋建模設(shè)計和橋梁總體設(shè)計，總體平均分都高于及格分。最終總評成績合格人數(shù)20 人，分布區(qū)間如下：60～70 分有6 人，70～80 分有6 人，80～90 分有5 人，90～100 分有3 人，均獲中國大學(xué)MOOC 課程證書，按提交作業(yè)總?cè)藬?shù)49 人來考慮，合格率達(dá)到41%。

圖1 課程學(xué)習(xí)情況

表2 單元作業(yè)提交人數(shù)和得分情況表

從累計參加人數(shù)和每日學(xué)習(xí)人數(shù)的分布情況來看，按周學(xué)時2～4 個學(xué)時來考慮，累計參加人數(shù)和每日學(xué)習(xí)人數(shù)之間是比較匹配的，參加學(xué)習(xí)的學(xué)生基本上有緊跟教學(xué)進(jìn)度在學(xué)習(xí)的，說明了該課程在網(wǎng)上開課的接收度和受歡迎程度還是比較高的。但是，單元作業(yè)提交人數(shù)顯著低于課程每日學(xué)習(xí)人數(shù)，這反映了參加該課程的大部分學(xué)生只停留在學(xué)習(xí)上，卻沒有進(jìn)入設(shè)計的實(shí)質(zhì)性階段。通過對數(shù)據(jù)的分析和課程作業(yè)設(shè)置情況的理解，造成這種現(xiàn)象的原因主要是該課程屬于國內(nèi)高校首開的全過程設(shè)計網(wǎng)絡(luò)課程，高校學(xué)生以及參加工作的設(shè)計人員都對課程很感興趣，所以參加和學(xué)習(xí)程度高。但是課程作業(yè)內(nèi)容和難度都相對比較高，而且其他高校學(xué)生自己校內(nèi)沒有對應(yīng)課程，所以反映到設(shè)計上的實(shí)質(zhì)性作業(yè)量的參與度顯著不夠。

課程合格人數(shù)占提交作業(yè)人數(shù)的41%，考慮到有三次作業(yè)的提交，該合格率還是可以接受的。課程總評成績分布區(qū)間較大，最低60 分，最高分有100 分，80 分以上有8 人，占合格人數(shù)的40%。

課程首次開課評價的人數(shù)很少，不過課程評價都非常正面，比如“課程講述的知識點(diǎn)很實(shí)用，對于橋梁專業(yè)的學(xué)生來講覺得是極好的選擇”、“工作了，再重新學(xué)習(xí)課程，收獲頗多”、“課程新穎，組織流程清晰，非常不錯哦”，對課程的內(nèi)容和組織給予了肯定，參加學(xué)習(xí)的人員中既有在校生，也有工作人士，參與的廣度也是符合預(yù)期的。也有人提出了一些建議，“對于作業(yè)可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計”。

四、MOOC 課程教學(xué)的問題及思考

MOOC 課程的低完成率一直是這種學(xué)習(xí)方式的特點(diǎn)之一。2014 年Jordan 在研究中對39 門MOOC 課程的完成率進(jìn)行了統(tǒng)計，結(jié)果表明大多數(shù)課程獲得證書的比率低于10%，平均水平為6.5%。[2]在歐洲一些MOOC 課程通過率最高的國家里，其MOOC 課程獲得證書的比率也均小于15%。[3]《橋梁工程全過程課程設(shè)計》MOOC 課程首次開課累計共3054 人選課，49 人完成作業(yè)提交，20人合格，最終僅有0.65%的合格率?？紤]到MOOC 本身低完成率的特點(diǎn)、課程的難度以及初次MOOC 課程實(shí)踐的不成熟，這一數(shù)據(jù)是在意料之中的，但在接下來的實(shí)踐中需要逐步改善這一情況。王宇在2018 年的一項(xiàng)研究中提出，將未完成課程的MOOC 學(xué)習(xí)者分為無效學(xué)習(xí)者、資源瀏覽者、流失學(xué)習(xí)者、結(jié)課但成績不足者四類。[4]本文對后三類學(xué)習(xí)者針對本課程提出一些改進(jìn)方案。

資源瀏覽者可能是只想從在線課程中獲取一些想要的資料，或者是認(rèn)為課程作業(yè)難度大、占用時間多而沒有完成作業(yè)。針對這類學(xué)習(xí)者，在實(shí)踐中將適當(dāng)降低課程作業(yè)的難度，作業(yè)除了提供專門的設(shè)計資料，還允許學(xué)生根據(jù)自擬的設(shè)計資料進(jìn)行設(shè)計和分析，使學(xué)生能與自己學(xué)校所學(xué)課程相結(jié)合，降低在校生的負(fù)擔(dān)；同時也鼓勵工作中的學(xué)員可以采用自己工作中碰到的案例工程來進(jìn)行設(shè)計，豐富全過程設(shè)計課程的設(shè)計作業(yè)資源庫；考慮增加優(yōu)秀證書，總評成績高于80 分的學(xué)生將獲得優(yōu)秀證書，以鼓勵學(xué)生優(yōu)化設(shè)計，提高參與積極性。

流失學(xué)習(xí)者是沒有完成所有課程學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者，他們或許因?yàn)檎n程難度、課程時長等原因放棄了繼續(xù)學(xué)習(xí)。對于流失學(xué)習(xí)者，考慮調(diào)整考核中各部分占比情況，課程總成績的組成修改為總體布置（30%）、引橋計算（30%）、主橋設(shè)計（30%）、課程討論（10%），提高了總體布置的權(quán)重，以鼓勵學(xué)生前期參與的積極性，這些前期的積極性將有利于他們完成全部課程的學(xué)習(xí)。[5]

結(jié)課但成績不足的學(xué)習(xí)者，在首次開課中其占比達(dá)到了提交作業(yè)者的59%。針對這一類學(xué)習(xí)者，考慮通過增加與學(xué)生的互動以提高討論區(qū)的活躍度，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者逐步回答討論題，使學(xué)習(xí)者之間相互討論；同時增加一些補(bǔ)充的學(xué)習(xí)資料，以提高這類學(xué)習(xí)者對知識的掌握程度，使他們達(dá)到課程的合格要求。

五、結(jié)語

MOOC 課程已成為高校教學(xué)改革中的重點(diǎn)與熱點(diǎn)，各個學(xué)科的專業(yè)核心課程更是改革中的重中之重。2018年的一項(xiàng)研究對2017 年教育部認(rèn)定的490 門國家精品在線開放課程進(jìn)行了歸類統(tǒng)計，其中有259 門為專業(yè)核心課程，占比為52.9%。[6]《橋梁工程全過程課程設(shè)計》作為橋梁專業(yè)核心課程，進(jìn)行MOOC 教學(xué)改革也是順應(yīng)時代需求的。此外，通過在線教學(xué)，該課程一學(xué)期的學(xué)生人數(shù)從傳統(tǒng)教學(xué)的幾十人擴(kuò)展至3000 余人，極大地擴(kuò)大了課程的影響力。MOOC 線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，也提高了課程設(shè)計的教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量。但MOOC 的線上教學(xué)仍存在著完成率低、學(xué)生討論較少的問題，需要通過后期的實(shí)踐不斷調(diào)整改進(jìn)，切實(shí)提高線上與線下的教學(xué)質(zhì)量。