精品在線開放課程建設(shè)及應(yīng)用的實踐探索

程玉蘭　劉勝　董麗君　向鋒　康穎安

摘 要：本文基于傳統(tǒng)基礎(chǔ)力學(xué)課程建設(shè)中遇到的問題，以《身邊的趣味力學(xué)》精品在線開放課程為切入點對課程建設(shè)和應(yīng)用進(jìn)行了一系列改革，主要包括著眼“高階性”，完善“基于能力培養(yǎng)”的課程體系建設(shè)、著眼“創(chuàng)新性”，創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、在教學(xué)理念上強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、在教學(xué)任務(wù)設(shè)置上著眼“挑戰(zhàn)度”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、在教學(xué)方法上采用線上線下混合式教學(xué)，重構(gòu)學(xué)習(xí)過程。這些改革措施有效破解了傳統(tǒng)基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)中遇到的難題，為其他類型的在線課程建設(shè)提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：在線開放課程;基礎(chǔ)力學(xué);課程資源

一、引言

基礎(chǔ)力學(xué)（本文特指理論力學(xué)、材料力學(xué)和工程力學(xué)）是機(jī)械、材料、土木、水利、能源動力、紡織工程等多數(shù)工科專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是后續(xù)很多專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，在工程技術(shù)領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。從學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗來看，這門課理論性較強(qiáng)，概念多，公式多，運用傳統(tǒng)的教學(xué)方法學(xué)生普遍學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)效果不理想[1]。在信息技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，教育工作者有必要也必須適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的改變，將傳統(tǒng)課程升級改造為在線課程，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，利用信息技術(shù)促使學(xué)生更好的掌握知識和提升能力。但通過對國內(nèi)幾大主要在線開放課程建設(shè)平臺（如中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、智慧樹等）的調(diào)研發(fā)現(xiàn)：目前基礎(chǔ)力學(xué)在線開放課程雖已建設(shè)了不少，課程名稱多為傳統(tǒng)的理論力學(xué)、材料力學(xué)、或工程力學(xué);且課程章節(jié)大多按照傳統(tǒng)的教材章節(jié)安排，缺乏創(chuàng)新性和吸引力。

為此，本精品在線開放課程建設(shè)主要針對應(yīng)用型本科院校機(jī)械工程人才培養(yǎng)需求，以成果導(dǎo)向教育（OBE）理念為引領(lǐng)，以“金課”提出的“兩性一度”為標(biāo)準(zhǔn)，以問題為導(dǎo)向、以案例為抓手、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和利用力學(xué)知識解決工程實際問題的能力。通過本課程的建設(shè)和應(yīng)用，努力使學(xué)生達(dá)到深諳理論、拓寬應(yīng)用，體味樂趣的目標(biāo)。

二、精品在線開放課程建設(shè)

（1）課程名稱的新穎性

本在線開放課程建設(shè)主要著眼于深度挖掘身邊的生活實例、工程案例中的力學(xué)原理，提綱挈領(lǐng)的總結(jié)力學(xué)課程解決問題的思路，將生活中的具體問題通過力學(xué)建模轉(zhuǎn)換到利用書本知識能夠解決的理論模型中來，從而切實提高學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的能力。在課程內(nèi)容上，本課程將傳統(tǒng)的《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》兩門課程綜合在一起，建立力學(xué)課程群，就是目前的《身邊的趣味力學(xué)》。如此設(shè)置課程名稱的原因有二：一是從課程開設(shè)時間方面考慮，一般《理論力學(xué)》開設(shè)在大一下學(xué)期，《材料力學(xué)》開設(shè)在大二上學(xué)期。《理論力學(xué)》課程中的靜力學(xué)部分是《材料力學(xué)》的基礎(chǔ)。考慮到學(xué)生在學(xué)習(xí)《材料力學(xué)》時可能要復(fù)習(xí)《理論力學(xué)》的部分內(nèi)容，因此建立課程群很有必要。二是從課程建設(shè)的創(chuàng)新性方面考慮，本在線課程不再拘泥于教材章節(jié)，而是精選身邊和工程中的典型案例，用所學(xué)的基礎(chǔ)力學(xué)的知識定性或定量地解決工程中的問題，一方面增加了課程的挑戰(zhàn)度，能有效調(diào)動學(xué)生的好奇心;二則由于案例均來自身邊的生活實例，故能增加課程的趣味性[2]。

（2）著眼“高階性”，完善“基于能力培養(yǎng)”的課程體系建設(shè)

課程的“高階性”即要求課程知識、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合，是要培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維。目前大部分課程建設(shè)主要是依據(jù)教材章節(jié)，多數(shù)還是強(qiáng)調(diào)知識內(nèi)容的連續(xù)性和完整性，沒有真正體現(xiàn)從培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題所需的能力角度出發(fā)來組織教學(xué)內(nèi)容。本課程建設(shè)主要以成果導(dǎo)向教學(xué)理念為指導(dǎo)，以本課程在學(xué)生畢業(yè)要求達(dá)成矩陣中對應(yīng)的“能力培養(yǎng)”為課程目標(biāo)，對課程體系進(jìn)行進(jìn)一步的重構(gòu)和完善。對于《身邊的趣味力學(xué)》這門課，主要承擔(dān)了兩個能力培養(yǎng)指標(biāo)點：一是具有與專業(yè)相對應(yīng)的力學(xué)知識，能夠應(yīng)用專業(yè)知識解決所對應(yīng)的工程復(fù)雜問題;二是基于力學(xué)原理對專業(yè)相關(guān)的物理、工程等現(xiàn)象進(jìn)行研究和實驗驗證。本課程建設(shè)以這兩個能力目標(biāo)實現(xiàn)為依據(jù)，分析每一個能力目標(biāo)的實現(xiàn)需要哪些知識來做支撐，再結(jié)合課程知識點之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，完善課程內(nèi)容體系;再按照認(rèn)知、能力發(fā)展規(guī)律對內(nèi)容體系進(jìn)行優(yōu)化，按照層次化、模塊化來進(jìn)行組織。課程內(nèi)容采用模塊化教學(xué)，對《身邊的趣味力學(xué)》各教學(xué)要素進(jìn)行模塊化處理，具體包括：課程信息模塊、課程內(nèi)容模塊、教學(xué)方法模塊、教學(xué)過程模塊和教學(xué)評價模塊。每個模塊都分別制定知識和素質(zhì)能力兩類兩級具體目標(biāo)、成果的具體形式以及相應(yīng)的教學(xué)策略，從而構(gòu)成了本課程的學(xué)習(xí)成果目標(biāo)體系。

（3）著眼“創(chuàng)新性”，創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源

課程的“高階性”即要求課程內(nèi)容反映前沿性和時代性，教學(xué)形式呈現(xiàn)先進(jìn)性和互動性，學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個性化。目前大多數(shù)課程建設(shè)主要是依據(jù)傳統(tǒng)的教材，多數(shù)案例還是采用比較傳統(tǒng)的工程模型，反映時代性和前沿性的素材比例不大，教學(xué)形式主要還是“秧田式”的面授課堂，主要還是教師講，大班上課與學(xué)生的互動較少等。本課程建設(shè)以《身邊的趣味力學(xué)》課程培養(yǎng)的能力目標(biāo)實現(xiàn)為依據(jù)，廣泛收集力學(xué)在時代前沿科技、工程中的應(yīng)用實例，充實教材案例;同時，為了適應(yīng)線上學(xué)習(xí)的需要，努力打造優(yōu)質(zhì)的電子教材、云教材等新型的教材組織模式。在線課程建設(shè)方面，課程團(tuán)隊努力優(yōu)化理論教學(xué)模塊，充實測試模塊，重點開發(fā)實踐任務(wù)模塊。在理論教學(xué)模塊，進(jìn)一步挖掘日常生活、工程實踐中蘊含力學(xué)原理的典型案例充實到課程中，提升課程的趣味性和實踐性。在實踐任務(wù)模塊，深入工程實地、企業(yè)現(xiàn)場、科研項目開發(fā)等場合相關(guān)環(huán)節(jié)，收集力學(xué)在時代前沿科技、工程中的應(yīng)用實例，將其加工整理后設(shè)計為項目任務(wù)，在學(xué)生學(xué)習(xí)完對應(yīng)的理論知識之后作為實踐項目任務(wù)發(fā)放，使理論學(xué)習(xí)和解決工程實際問題緊密聯(lián)系起來，切實提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

具體說來，在課程資源建設(shè)方面主要基于兩點考慮：一是方便學(xué)生自主學(xué)習(xí);二是方便力學(xué)團(tuán)隊的組建和日常培訓(xùn)。課程資源主要以文檔、視頻等形式將教師上課的ppt課件，跟課程內(nèi)容密切相關(guān)的視頻資源上傳到對應(yīng)的章節(jié)目錄下。對每一章每一節(jié)的重點內(nèi)容，以“任務(wù)點”的形式明確標(biāo)記出來，讓學(xué)生對本門課的重點內(nèi)容有清晰的了解，方便學(xué)生有的放矢。對于視頻資源，在常規(guī)課堂上通常都只講解或動畫播放一遍，對于沒有跟上進(jìn)度或當(dāng)堂理解不夠透徹的學(xué)生，這部分視頻可以有效輔助學(xué)生在課后的復(fù)習(xí)和釋疑。在試題庫建設(shè)方面，客觀題主要以選擇、填空、判斷等形式將試題上傳，方便后續(xù)課堂、課后測試使用。在課程“資源拓展”模塊也上傳了不少資源。另外，對于學(xué)生課后作業(yè)中出錯較多的題目，課程團(tuán)隊將做的好的學(xué)生的作業(yè)拍照上傳，一方面節(jié)約了課堂講授的時間，另一方面也起到帶頭示范的作用，在學(xué)生中能起到同伴互比、互幫、互學(xué)的良好氛圍。另外，在課程資源方面，課程團(tuán)隊將近14年來的7份全國競賽題和7份湖南省競賽題匯總到一起，方便學(xué)生隨時隨地調(diào)取。

三、精品在線開放課程應(yīng)用

自2018年9月起，利用在網(wǎng)絡(luò)平臺上建立的《身邊的趣味力學(xué)》開放課程，課程團(tuán)隊已嘗試在本校5個專業(yè)12個行政班級開展應(yīng)用，并初步總結(jié)出課程的部分改革成果。

（1）在教學(xué)理念上強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識

在開展教學(xué)實施過程中，明確“以學(xué)生為中心”，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，體現(xiàn)出學(xué)生的首創(chuàng)精神。通過創(chuàng)設(shè)機(jī)械工程問題情境、創(chuàng)設(shè)協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生有多種機(jī)會在不同的情境下去應(yīng)用他們所學(xué)的知識，讓學(xué)生根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認(rèn)識和解決實際問題的方案。采用超星泛雅平臺的“一平三端”技術(shù)、“藍(lán)墨云班課”、智慧樹平臺等信息化的教學(xué)手段實現(xiàn)五個轉(zhuǎn)變，即從教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)變、從灌輸課堂向?qū)υ捳n堂轉(zhuǎn)變、從封閉課堂向開放課堂轉(zhuǎn)變，從知識課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變、從重學(xué)輕思向?qū)W思結(jié)合轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。

（2）在教學(xué)任務(wù)設(shè)置上著眼“挑戰(zhàn)度”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

課程的“挑戰(zhàn)度”即要求課程內(nèi)容有一定難度，需要跳一跳才能夠得到，老師備課和學(xué)生課下都有較高要求。傳統(tǒng)課程由于受課時的限制，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的限制，傳統(tǒng)教材內(nèi)容泛而全的限制，教師在課程內(nèi)容的選擇上內(nèi)容難度相對偏低。這樣導(dǎo)致的后果是：一方面課程內(nèi)容激不起學(xué)生的好奇心，學(xué)習(xí)積極性普遍不高;二是內(nèi)容難度不大，學(xué)生可以靠考前突擊通過考試，導(dǎo)致學(xué)生不注重過程學(xué)習(xí)，存在投機(jī)的嫌疑;三是長期教授沒有什么難度的知識，導(dǎo)致教師的專業(yè)水平提高有限，職業(yè)認(rèn)同感也逐年下降。

本在線課程以《身邊的趣味力學(xué)》課程培養(yǎng)的能力目標(biāo)為引領(lǐng)，從案例收集、內(nèi)容呈現(xiàn)、教學(xué)組織等方面全面提高課程難度。在案例收集過程中，廣泛收集反映時代前沿的鮮活案例入課堂。由于課程案例來自于工程案例，都是一些具體的實例，沒有現(xiàn)成的理論模型直接套用，學(xué)生需要從案例中提煉出理論模型，課程難度自然就加大了;在內(nèi)容的呈現(xiàn)形式上，借助視頻、圖片等形式讓案例生動起來，激發(fā)學(xué)生探究的欲望;在學(xué)習(xí)模式上，擺脫以往的“滿堂灌”教學(xué)，以案例為起點，將學(xué)生進(jìn)行分組，通過組內(nèi)協(xié)作完成從實際案例到理論建模，再到分析模型，求解未知量，解釋工程案例成因;從教師的角度來講，從哪里優(yōu)選工程案例，案例如何有序安排，如何引導(dǎo)學(xué)生建模，以小組學(xué)習(xí)模式組織教學(xué)如何進(jìn)行個體評價等，這些教學(xué)過程和模式的摸索與總結(jié)必將促成教師專業(yè)水平的提高。

（3）在教學(xué)方法上采用線上線下混合式教學(xué)，重構(gòu)學(xué)習(xí)過程

在課程資源數(shù)字化之后就可以進(jìn)一步探討教學(xué)模式的改變了。翻轉(zhuǎn)課堂是目前比較流行的一種教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)，課中集中解決難點問題。但考慮到本校學(xué)生的實際情況，學(xué)生很難一下子從被動學(xué)習(xí)中轉(zhuǎn)變過來，全力配合老師的教學(xué)改革從被動一下子轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅Ｖ鲃?。所以本課程團(tuán)隊采用的是小步走的方式，先是通過視頻資源讓學(xué)生了解什么是翻轉(zhuǎn)課堂，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂之后會給他們帶來的改變以及最終的收獲是什么;第二步，部分習(xí)題只在課上講解思路，具體解題過程要求學(xué)生通過與網(wǎng)絡(luò)課程配套的手機(jī)APP“學(xué)習(xí)通”自學(xué)，這時的網(wǎng)絡(luò)資源還只是課后復(fù)習(xí)的一個輔助工具;第三步，建立課程對應(yīng)的試題庫，課堂上根據(jù)學(xué)生的聽課狀態(tài)實時發(fā)布作業(yè)，要求學(xué)生在有限時間內(nèi)答題并提交，系統(tǒng)會自動批改并給出分?jǐn)?shù)，這種做法一方面迫使不認(rèn)真聽講的同學(xué)集中注意力，另一方面教師也可以通過學(xué)生的答題情況了解學(xué)生的知識掌握情況;第四步，從系統(tǒng)后臺的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)可以看出學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)的情況，對學(xué)習(xí)非常積極的同學(xué)在班上公開表揚，起到示范帶頭作用;對活躍度非常低的學(xué)生，利用系統(tǒng)的督學(xué)功能實時提醒，讓學(xué)生感受到老師的關(guān)心，一定程度上保證學(xué)生不至于掉隊太遠(yuǎn)。課程應(yīng)用主要開展的活動形式有：課堂簽到、隨機(jī)點名、搶答、頭腦風(fēng)暴、討論、隨堂測試、督促學(xué)習(xí)、發(fā)送通知等。這些活動最終都會按照一定的比例折算成分?jǐn)?shù)，用作學(xué)生的平時成績。這些及時反饋的學(xué)習(xí)測試能有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效避免了部分學(xué)生不注重過程學(xué)習(xí)，最終突擊應(yīng)付考試的現(xiàn)象，真正做到功在平時，使得形成性評價更有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。另外，課程團(tuán)隊還專門開設(shè)了“力學(xué)競賽團(tuán)隊”班級，將不同年級的參賽學(xué)生聚集在一個虛擬的班級里，不同年級的學(xué)生相互之間能有更多的聯(lián)系[3]。學(xué)生在做題過程中遇到問題可以由其他同學(xué)幫助解答，一方面鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，同時也為培訓(xùn)指導(dǎo)教師節(jié)約了時間。另外，往屆參賽學(xué)生還可以將自己競賽準(zhǔn)備的過程以及獨有的心得體會跟同伴交流，在學(xué)習(xí)同伴的共同陪伴下鉆研并不簡單的競賽題，對學(xué)生克服困難，迎難而上的意志品質(zhì)也是一種錘煉。

四、結(jié)束語

《身邊的趣味力學(xué)》在線課程建設(shè)期內(nèi)，課程做到了將教學(xué)資源全部上網(wǎng)，按照適合線上學(xué)習(xí)的方式組織教學(xué)資源，在常規(guī)班級能有效彌補課程學(xué)時少，進(jìn)度快的不足，促使學(xué)生在課外能更有效的自主學(xué)習(xí);在課程資源應(yīng)用過程中，注重教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動，及時為有疑問的學(xué)生答疑解惑，讓師生、生生溝通的渠道更暢通，有效消除學(xué)生課外學(xué)習(xí)中的“孤島效應(yīng)”，從而有效提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，同時也促進(jìn)教師專業(yè)水平的進(jìn)一步提高。

[參考文獻(xiàn)]

[1]夏平、陳莘莘、康穎安. 基于“卓越工程師”培養(yǎng)的工程力學(xué)教學(xué)改革研究[J]，湖南工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2012，22（4）：99-101.

[2]程玉蘭、康穎安、夏平.? 提高學(xué)生對理論力學(xué)學(xué)習(xí)興趣的探索與實踐[J]. 新校園，2014，325：21-22.

[3]程玉蘭、夏平、卿上樂、魏克湘. 混合式教學(xué)，助推力學(xué)競賽[J]，新校園，2018，482：90-91.

（作者單位：湖南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖南 湘潭 411104）