基于電子技術(shù)實習課程的慕課建設(shè)及教學改革探索

白艷茹 周珂 呂振 劉濤 趙志毅

北京科技大學高等工程師學院 北京 100083

慕課(Massive Online Open Course，MOOC)的含義是形容開放性的、大規(guī)模的、線上網(wǎng)絡(luò)教學，它是具有協(xié)作精神和分享的個人團體為了擴散知識傳播量而發(fā)布、分享到互聯(lián)網(wǎng)上的開放課程。最近幾年，提高教學質(zhì)量與效果的手段由傳統(tǒng)授課方式逐漸變?yōu)槟秸n教學模式。慕課經(jīng)過快速發(fā)展，學術(shù)界對其研究也在不斷推進，但是關(guān)于慕課建設(shè)方面的研究成果仍舊較少。近年來，隨著慕課的迅速發(fā)展，慕課教學模式已成為優(yōu)化教學效果、提高教學質(zhì)量的有效手段。國內(nèi)學者也一直在不斷開展慕課教學模式的研究，但有關(guān)慕課課程建設(shè)方面的研究成果還比較少。建設(shè)一門慕課，需要教師重新思考和設(shè)計課程內(nèi)容，優(yōu)化傳統(tǒng)課程的組織形式，開發(fā)出符合慕課教育模式的課程，提高教學水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量[1]。

1 慕課建設(shè)的背景和意義

始于2015年4月，教育部出臺了《關(guān)于加強高等學校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見》，正式為慕課提供了政策保障與支持[2]，也標志著我國慕課進入快速發(fā)展階段。響應(yīng)教育部號召，北京科技大學于2015年開始建設(shè)大規(guī)模在線開放課程平臺，為電子技術(shù)實習(以下簡稱“本課程”)的慕課建設(shè)提供了契機。本課程由我校高等工程師學院電子技術(shù)實習基地的教師團隊共同開發(fā)，在團隊多年一線課堂教學經(jīng)驗的積累之上，應(yīng)用全新的慕課教學理念進行課程重新梳理和組織，經(jīng)過近一年時間的摸索與實踐，將課程成功上線。學生可登錄網(wǎng)址http://mooc.ustb.edu.cn，進入“北京科技大學網(wǎng)絡(luò)教學平臺”界面，點擊“MOOC”課程，點擊“電子技術(shù)實習”，輸入賬號和密碼，即可進行課程的學習。

本課程是我校面向理工科學生開設(shè)的一門綜合實踐課程，每年覆蓋我校自動化、測控、計算機、電子信息、應(yīng)用物理、車輛、機械自動化等專業(yè)36個班級1 100余名學生。作為一門綜合實踐課，本課程要求學生在課堂上完成一套具有實際使用意義的電子類工業(yè)產(chǎn)品。整個流程包括元器件選型與檢測、電路設(shè)計、電路板(PCB)制作、電路焊接、電路調(diào)試、故障分析等環(huán)節(jié)，是理工科學生本科課程中第一次需要自身全程參與并主導進行產(chǎn)品設(shè)計的電子技術(shù)實踐類課程，對學生由書本轉(zhuǎn)為實踐、操作實驗設(shè)備、掌握實驗方法、鞏固基本技能起著非常重要的作用[3]。

1.1 實踐類課程需要形象化的展示操作過程

學習本課程的學生一般是在經(jīng)過大一、大二的基礎(chǔ)理論課程學習之后，到電子實習基地進行本課程的設(shè)計和制作。在長期的實踐教學過程中，對學習本課程的學生總結(jié)了一些特點：這一階段的學生動手實踐欲望強，但是實驗技能和經(jīng)驗極度缺乏，課堂聽講的注意力持續(xù)時間短。尤其在現(xiàn)代電子社會，一個智能手機就足以將學生的注意力吸引過去[4]。而本課程是極為強調(diào)實踐細節(jié)的課程，一個小元件的選擇差錯、某些儀器操作的失誤，就會引發(fā)嚴重的后果甚至發(fā)生電容爆炸、電路燃燒等危險。除此之外，一旦學生在這一階段養(yǎng)成了不良的工程習慣，形成錯誤的技術(shù)觀念，就極有可能給日后的專業(yè)發(fā)展埋下隱患，因此亟須系統(tǒng)性、針對性的工程實踐教學手段和方式加以輔助和支撐。

1.2 實踐類課程需要碎片化的強調(diào)實驗內(nèi)容

在近年來的實踐教學過程中，依靠傳統(tǒng)的課堂教學，教師也發(fā)現(xiàn)了一系列問題：一是在有限的學時范圍里，課堂基礎(chǔ)知識講解占時長，實踐動手時間被擠占，留給學生實現(xiàn)從知識消化到上手實操解決問題的時間不夠。二是本課程涉及知識系統(tǒng)龐雜，工程規(guī)范繁多，細節(jié)決定成敗，學生對實驗有畏難心理，課程知識系統(tǒng)見表1。三是傳統(tǒng)課堂上教師在實驗前再三強調(diào)的實驗注意事項，學生在短時間內(nèi)難以全部掌握并理解，導致實驗過程中故障率和危險性隨之增加[5]。

表1 課程知識系統(tǒng)

針對以上問題，本課程教師團隊一直在探索有效的解決方法，借助慕課進行傳統(tǒng)課堂輔助教學，對實踐類課程來講是一個非常好的途徑之一。針對實驗過程中需要動手的每一個環(huán)節(jié)，進行短課程的拍攝與講解，將實驗內(nèi)容碎片化地分段展示，有助于學生對實驗操作細節(jié)的領(lǐng)略與掌握，在自己實驗時做到胸有成竹，對掌握不好的部分還可以觀看重點回放，使實踐教學內(nèi)容更細化、更形象，突出重點與強化實驗安全，使學生們不再對這門工程實踐性極強的課程產(chǎn)生畏難心理。

2 慕課教學內(nèi)容建設(shè)與平臺搭建

慕課特色教學模式一直是我校教師團隊分析研究的方向，從教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”出發(fā)，重點圍繞培養(yǎng)學生的實際動手能力進行慕課建設(shè)。教學內(nèi)容組織方面，采用以電子產(chǎn)品設(shè)計流程為主線，以知識點為基本單元的方式，讓學生在“學中做、做中學”的環(huán)境中完成實踐任務(wù)[6]。

2.1 符合實踐類課程教學特點的慕課教學內(nèi)容建設(shè)

在課程內(nèi)容構(gòu)建上，本課程根據(jù)電子產(chǎn)品設(shè)計周期流程環(huán)節(jié)先后順序劃分為七大部分，包括元器件選型、電路設(shè)計、電路板制作、電路焊接、SMT表面組裝技術(shù)、電路調(diào)試及故障分析、綜合實驗。每個模塊下包含獨立知識點，每個知識點限制在5～15 min內(nèi)，針對性講解理論知識和實驗注意事項，以及實驗流程示范。課程以電子產(chǎn)品設(shè)計流程為主線，第1節(jié)從元器件選型開始，講解如何進行電路設(shè)計和參數(shù)計算；第2節(jié)講解使用Altium Designer軟件繪制電路原理圖和PCB圖；第3節(jié)演示如何使用熱轉(zhuǎn)印機和多功能制板系統(tǒng)等實驗設(shè)備進行PCB制板；第4節(jié)講解焊接機理和演示人工焊接方法；第5節(jié)是教師深入企業(yè)現(xiàn)場實拍的SMT生產(chǎn)工藝流程，讓學生對工廠里SMT表面組裝技術(shù)有一個直觀的體驗，增強了學生對工藝流程的了解；第6節(jié)講解實驗設(shè)備的使用以及電路調(diào)試的方法，幫助學生提高實驗技能；第7節(jié)為綜合實驗，對學生學習情況全面考核。整個課程體系將枯燥的知識點以動畫設(shè)計、動態(tài)圖表、視頻等形式生動展現(xiàn)，教學過程更具吸引力和可視性[7]。

2.2 搭建豐富的慕課教學資源平臺

為了讓學生更容易地吸收課程知識，擁有更加便捷的自主學習氛圍，教師在錄制教學視頻外還編寫了課程標準、進度計劃、參考教材，制作了案例庫、習題庫、教學課件等教學資料，不斷充實案例庫、習題庫和其他教學資源庫，分類上傳到慕課平臺[8-11]，充分兼顧趣味性和學生的學習需求，拓寬學生獲取知識的渠道，并與學生形成一個良好的互動。

2.3 慕課建設(shè)的重點與難點

慕課建設(shè)的重點是要充分做好課程規(guī)劃，使課程看起來有貫穿始終的主線[12]。慕課建設(shè)架構(gòu)包括課程大綱、課程計劃、慕課視頻、拓展資料、習題庫、討論區(qū)等，其中慕課視頻是核心內(nèi)容，也是整個慕課建設(shè)中耗資和耗時最多的工作[13]。本課程一共錄制了65個知識點單元，每個知識點單元的時長控制在5～15 min，在平時保證正常教學工作的同時，歷時將近1年時間制作出系列課程。

慕課建設(shè)的難點在于寫“腳本”，腳本的關(guān)鍵內(nèi)容包括知識點、素材(動畫、圖片或者影視資料)、畫面及內(nèi)容(教師是否出鏡，拍攝地點)、教師講解內(nèi)容(關(guān)鍵臺詞，需不需要提詞器)以及備注(后期剪輯時間點)。一般是每拍攝一個知識點單元，就要有一個對應(yīng)的腳本提供給拍攝團隊和后期制作剪輯人員。這樣在拍攝的有限時間內(nèi)，教師和拍攝團隊才會做到心中有數(shù)，避免拍攝完畢后期制作時，發(fā)現(xiàn)少拍了一些必要環(huán)節(jié)，而心存遺憾或者只能復工重拍。同時教師在腳本設(shè)計時要認真構(gòu)思，針對每一個鏡頭、每一個環(huán)節(jié)都仔細斟酌，才會在拍攝時注意拍攝到每一個細節(jié)，給后期剪輯提供豐富的素材，達到自己想要的課程效果。

3 基于慕課的教學改革

3.1 借助慕課平臺宏觀和微觀把控教學內(nèi)容

本課程慕課于2016年上線在部分班級試點使用，收集學生反饋意見進行微調(diào)整，2017年正式投入使用，截至目前訪問數(shù)78 757次。教師通過慕課平臺統(tǒng)計工具可以對課程授課和學生情況進行宏觀和微觀把控。宏觀把控通過分析具體到某一天的某個時間段的學生訪問量，便于教師掌握學生在本課程上投入的時間周期和節(jié)點，對教學的內(nèi)容和深度做出適時調(diào)整。微觀把控針對每一個知識點單元視頻，通過慕課平臺的統(tǒng)計工具，還可以看到每一位學生對該知識點觀看的進度和學習的反芻比，教師可對每一個知識點的學習反芻比進行統(tǒng)計，如果一個知識點的學生反芻比超過50%，教師就應(yīng)在課堂上對此知識點的講解有所側(cè)重，幫助學生實現(xiàn)知識內(nèi)化[14]。同理還可以針對學生進行分析，了解每個學生在每個知識點的反芻比，在課程大部分知識點上反芻比高的學生，經(jīng)課堂觀察，其學習積極性高，態(tài)度也非常認真，在課堂上的實踐動手能力高于其他學生，教師可針對此類學生做更深一步的啟發(fā)式教學與任務(wù)安排，挖掘?qū)W生潛力，提升學生自信。

3.2 借助慕課平臺優(yōu)化教學過程

在繼承傳統(tǒng)課堂教學方法的基礎(chǔ)上，探討并嘗試在慕課環(huán)境下新的教學方式。借助慕課平臺開拓教學互動渠道，如簽到、投票、搶答、評分、發(fā)紅包、網(wǎng)上答疑等小工具的使用[15]，開展豐富的課堂活動，突出“教”與“練”兩個環(huán)節(jié)，并且注重兩個環(huán)節(jié)的相互補充，增強學生與教師的互動，幫助和引導學生積極思考，主動地參與到課程討論中，達到更優(yōu)的教學效果。

3.3 借助慕課平臺增強翻轉(zhuǎn)課堂效果

慕課的可持續(xù)發(fā)展離不開翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，同樣，翻轉(zhuǎn)課堂也因為慕課的出現(xiàn)而更加如虎添翼。本課程借助慕課平臺進行翻轉(zhuǎn)課堂教學，有效地擴充了課程知識體系，減輕了教師的重復性勞動，使教師將更多的精力投入到學生的實踐能力培養(yǎng)中。如本課程在第2節(jié)《Altium Designer畫圖軟件》的教學上，按照以前的教學方法，就是每個學期面對新的學生，教師都要從軟件的工具欄、菜單欄逐項地帶領(lǐng)學生進行操作學習，這種方式由于每個學生的接受速度不同，導致有的學生一個操作跟不上進度，后面就無法順利跟進，逐漸地就失去了學習的興趣和耐心?，F(xiàn)在借助慕課課程，教師課前布置預習內(nèi)容，學生自己觀看視頻，先進行軟件的基本操作學習，課堂上學生針對自己畫圖過程中遇到的問題請教師幫助解答，教師針對不同學生的不同問題進行實際操作演示，這樣教師可以節(jié)省20%的課堂教學時間，用來對學生進行一對一的輔導，提高了教學效率，達到了事半功倍的效果。

4 結(jié)語

慕課的建設(shè)與運用實現(xiàn)了教師的實踐教學與學生的動手實踐協(xié)調(diào)共進。教師在慕課的建設(shè)過程中重新進行了教學內(nèi)容的梳理和改進，在反復打磨慕課視頻的過程中也對自己的教學有了客觀的評價和深度的反思。學生先學習慕課，再到實驗室進行操作實踐，不僅提高了實驗水平，降低誤操作概率，也給教師節(jié)省了時間和精力，以便于進行一對一的指導。師生之間跨越了傳統(tǒng)教學模式的隔閡，在根本上使教學方式更加靈活多變，課堂效率顯著提高。實施慕課建設(shè)和慕課教學的這兩年中，教師和學生均有很大的收獲。本慕課教學團隊的一名教師將慕課教學經(jīng)驗與內(nèi)容進行提煉總結(jié)，參加我校青年教師教學基本功大賽并獲得了三等獎。參加全國大學生電子設(shè)計大賽的學生，通過學習慕課掌握了基本的電子技術(shù)知識，從而為參加大賽打下堅實的知識基礎(chǔ)。從兩年的教學實踐看，基于慕課的工程實踐類翻轉(zhuǎn)課堂教學，對教師的教學和學生的自我學習都是一個強有力的支持與補充，提高了教師的教學水平，增強了學生對工程實踐類課程的學習積極性與自信心，真正體現(xiàn)了以學生為中心的工程教育理念。