慕課與大數據背景下橋梁工程課程教學改革

甄曉霞++馬牛靜++饒瑞

摘要：結合橋梁工程課程教學，探討大數據背景下慕課與傳統教學的相交模式，以及如何利用慕課與大數據的特點改進教學方法。文章提出將慕課課程內容作為課程資源納入課堂教學，部分知識傳授通過信息技術的輔助在課前完成，知識內化則通過課堂教師的幫助來完成。此外，可借鑒國外慕課擴充教學內容，提高青年教師教學水平，切實改善教學效果，充分調動學生學習的自主性和積極性。

關鍵詞：慕課；大數據；橋梁工程；翻轉課堂

中圖分類號：G6420；TV997文獻標志碼：A文章編號：10052909（2016）030145032012年被《紐約時報》稱為“慕課元年”，同年美國發起“大數據”研究，慕課與大數據通過互聯網緊密地結合起來，對高等教育教學產生深刻影響[1]。

慕課在幫助數字技術發展的同時實現了兩者的溝通與合作，提供了一種可以參與的體現學習本質精神的過程，如一些視頻課程被切割成10分鐘甚至更小的“微課程”，由許多小問題穿插其中連貫而成，就像游戲里的通關設置，答對才能繼續聽課。學生如果有疑問，可以在平臺上直接提出，由師生共同解答等。慕課設置的這些互動環節為收集、分析數據，開展大數據應用提供了翔實的數據[2]。如通過記錄鼠標點擊，可以研究學習者的學習軌跡，發現不同的人對不同知識點的不同反應：某一知識點的學習用了多少時間？哪些知識點需要重復或強調？哪種陳述方式或學習工具最有效？有人把慕課稱為“高等教育陷入了互聯網狂熱中”，慕課與大數據的結合可以研究世界各國學習者的行為模式，為在線教育打造更好的平臺。

2014年5月，“愛課程”網中國大學MOOC（慕課）平臺正式開通，橋梁工程慕課課程將在近期上線，人民交通出版社聯合四所高校建設的高等教育橋梁工程課群教學信息化資源服務平臺2015年10月建成。本文結合橋梁工程課程教學，探討大數據背景下，教師如何利用慕課與大數據的特點改進教學方法，與課堂教學互補。

一、慕課與傳統教學的相交模式

橋梁工程課程教學采用慕課與傳統教學方法結合的相交形式，即以本校的課程設計為主，將慕課的課程內容作為課程資源嵌入或引用，從而優化傳統教學模式，減少教師在課堂的灌輸，增加師生間的互動。

引入慕課后，通過慕課的大數據收集，教師可整合和分析學生的學習行為記錄，了解學生回答問題的正確率、練習題出錯率、提問率等，掌握學生不易理解的知識難點，總結學生在慕課學習過程中的規律，并將學習內容分為課堂板塊和慕課板塊。

橋梁工程課程教材內容豐富，大部分高校橋梁工程方向或路橋方向的課程教學計劃為64～80學時，建筑工程、工程項目管理、地下鐵道等方向橋梁工程選修課教學計劃為32學時或24學時，較實際所需還遠遠不夠。慕課的課程設計不受限于教學計劃的學時安排，可講授全部所選教材內容。教師應針對不同的教學計劃，選擇不同的慕課模塊，要求學生在課下完成學習，這樣可以節省大量的課堂講授時間。選擇模塊時，教師可結合教學計劃，根據大數據的統計結果重點關注點擊率較高的模塊，同時還可加入與這些模塊相關的知識點，將這些模塊串起來形成一個完整的體系。也可參照大數據的統計結果進行教學計劃的制定與修改。此外，為鼓勵學生的個性化學習，可根據學生興趣，倡導學生拓展學習，選學更多的模塊，模塊學時的累積值超過教學學時的學生可獎勵學分。教師通過網絡查看學生的上課記錄、練習完成情況了解學生的學習狀況。

課堂板塊主要分為以下幾個方面：知識難點的講授；學習慕課板塊遇到的問題答疑；出錯率較高的習題講解；對慕課內容的補充，如一些新的設計方法與施工技術的介紹；實際工程案例的分析講解；有關規范的一些補充講解等等。

將慕課板塊與課堂板塊相結合的教學，可極大提高教學與學習效率，也便于學生比較不同教師的授課風格與教學模式，針對不同的教學方式、環節設置進行評價，也有利于教師利用大數據統計結果綜合比較慕課與課堂教學的優缺點，改善教學方法。慕課的“微課程”也方便學生將零散時間利用起來進行課程學習。

二、翻轉課堂與仿真模型

慕課的一個顯著特征是翻轉，課程教學真正從以教師為中心轉變為以學生為中心，改變傳統授課方式，通過信息技術將知識傳授在課前完成，知識內化則在課堂上經教師的幫助而完成。

慕課與普通的教學模式有個共同點，即講授方式是二維平面的。就橋梁工程課程而言，有些知識點通過PPT演示等二維平面教學模式很難使學生掌握，對此，教師可列出教學需要制作的仿真模型列表，充分發揮學生的主觀能動性和積極性，讓學生根據興趣報名，分組自制模型，教師利用模型授課使講解更加直觀，更易理解。例如講解簡支梁橋主梁內力計算方法與荷載橫向分布系數的概念時，可以布置學生以教材示例的一座標準跨徑20 m的簡支T梁橋為參照，利用木板、泡沫塑料等材料制作該橋梁的T形簡支梁橋的縮尺模型。課堂上先讓制作模型的學生介紹此類橋型的受力特點、模型的構造特點、模型制作過程中的感想等。教師講課時通過學生的介紹導入問題，以橋梁模型和一輛模型小車作為教學輔助工具，在課堂上模擬車輛在橋梁不同位置移動，讓學生直觀地看到車輛沿橋縱向、橫向移動時，5片主梁與車輛相對位置的變化導致其上分配荷載值的變化，從而理解荷載橫向分布系數的概念和主梁內力計算方法。教師講授后，預留時間給學生進行答疑。這樣，不僅增強了學生的動手能力，使得他們對教材內容繁雜、難以引起興趣的結構構造部分有深入的了解，也使得他們對于不同類型橋梁的受力特點有更直觀的認識，而且在學生制作模型過程中會發現一些聽課時容易忽略的問題，從而引起重視。更重要的是，這一教學模式讓學生能真正融入課堂教學。

三、國內外慕課的比較

西方高等院校一般沒有專門的橋梁工程課程教材，課堂教學以講義為主，同時為學生提供多本參考書。國內橋梁工程課程教材與一些西方高等院校的講義有較多差異[3-4]，如在混凝土橋梁的設計分析中，西方教材和規范將混凝土結構劃分為B區和D區分別對待，對于D區采用基于拉壓桿模型的設計方法，而國內教材對D區設計問題幾乎沒有涉及。Model Code2010 是歐洲FIB（前CEBFIP） 組織面向未來制定的混凝土結構規范，包含全壽命周期設計、可持續發展、基于性能的設計等理念，國內橋梁工程課程教材大多未介紹相關內容。教師可通過節選部分國外慕課的內容以彌補國內教材所欠缺的部分，并讓學生了解到國內外設計理念、相關規范的不同之處，拓寬學生的國際視野。還可針對相關內容在課堂上展開討論，實現翻轉。

四、教師與慕課

教師，尤其是工科類教師大多沒有接受過專業的教學技能培訓，許多年輕教師進校入職就直接走上講臺，在把握課程節奏、營造生動的課堂氣氛等方面有所欠缺。觀摩名師講授的慕課有助于提高教師教學水平，幫助教師從學生的角度，把握學習過程中可能會遇到的諸多問題，有利于發現自身的不足并及時改進，從而提升專業教學能力。

五、慕課與課堂教學

慕課視頻會越來越標準化，但學生是個性化的，因此需要教師承擔起線下的輔學、導學、答疑、互動、評價等工作，有針對性地指導學生的學習。幕課與大數據的發展是對課程教學的補充，可以讓教師有更多精力致力于教學內容和方式的創新。但慕課缺乏師生面對面的密切互動環節，這些環節僅通過網絡完成，對學生影響不夠。面對屏幕學生注意力不容易集中，不利于提高課堂效率。此外，慕課教學以一對一的模式為主，無法充分發揮課堂教學就某些問題組織深入討論集思廣益的優勢。

橋梁工程課程內容與實踐密切相關，目前新材料、新工藝、新技術日新月異，教學過程中需要教師及時增加新的內容，以便學生了解最新的行業動態。此外，與課堂教學相配套的很多實踐環節，如課程設計、工地現場實習，也需要教師現場講解和指導[5]。

六、 結語

將傳統大學與電子大學合并在一起的混合式大學教育是高等教育發展的一個方向。就橋梁工程課程而言，結合課程特點，將慕課教學與課堂教學、實驗教學、工程實踐緊密結合，將行業領域的科學研究和工程技術研究的最新成果融入教學中，調動學生的主觀能動性、科技創新的自主性和積極性，以切實提高教學水平和課堂效率。

參考文獻：

[1]宋專茂.慕課何以致高校教學方法革新[J].復旦教育論壇，2014，12（4）：55-58.

[2]羅軍峰，鎖志海.大數據時代的高等教育信息化[J].中國教育信息化，2014，1 （1）：8-9.

[3]劉釗，洪浩. 橋梁工程課程中混凝土橋梁教學內容及問題探討[J].高等建筑教育，2013，4（2）：58-60.

[4]蘇慶田，吳沖.鋼與組合結構橋梁課程教學改革探討[J].高等建筑教育，2013，8（4）：37-40.

[5]喻梅，周水興.《橋梁工程》教學模式與教學方法研究[J].中國科技信息，2010， 4（4）306-311.

Abstract： Combined with bridge engineering teaching， intersection pattern improvement method of MOOC and traditional teaching are discussed under big data circumstance. Course content of MOOC can be embedded as the resource of classroom teaching through information technology， knowledge internalization can be finished by teachers help. Content of course can be expanded by foreign MOOC， teaching level can be improved by seasoned facultys MOOC.Then teaching level and efficiency are improved， students autonomy and enthusiasm are fully mobilized.

Keywords： MOOC； big data； bridge engineering； flipped classroom

（編輯王宣）