天津大學《工程光學》“慕課”教學改革與實踐

楊磊++蔡懷宇++呂且妮++汪毅++郁道銀

摘要：天津大學《工程光學》課程自2014年開始“慕課”的課程建設與改革，建立了專有“慕課”教學網站。每年共有13名專任教師、300余名本科生加入到《工程光學》的“慕課”教學和學習中，學生參與度高、成績穩步提升。

關鍵詞：工程光學；慕課；翻轉課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0143-03

進入21世紀知識經濟時代，面對時代的機遇與各項挑戰，教育已成為發展國家綜合國力的關鍵，尤其是大力推進素質教育、積極探索新的教學手段和教育方法是教育改革發展的一項重要任務。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》中也明確指出：“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”。當前，“慕課”與翻轉課堂的有機結合，正形成一場自班級授課制度創建以來教育領域的一場革命。慕課（MOOC，Massive Open Online Course）是近年來開放教育領域出現的一種新課程模式，具有開放性、大規模、自組織和社會性等特點，近兩年來備受國內外教育界的關注[1]。“慕課”是一個內涵十分豐富的概念，簡單的說，“慕課”是借用現代科技實施教學的一種手段，可借助現代信息技術和互聯網平臺將傳統高等學校的課堂教學活動轉移到互聯網平臺。而翻轉課堂首先由教師創建教學視頻，學生在家或課外觀看視頻講解，然后再回到課堂中進行師生、生生間面對面的分享、交流學習成果與心得，以實現教學目標為目的的一種教學形態[2]。它主要以建構主義和掌握學習理論為指導，以現代教育技術為依托，從教學設計到教學視頻錄制、網絡自學、協作學習、個性化指導、教學評價等方面都是對傳統教學的顛覆。《工程光學》是天津大學光電信息科學與工程、電子科學與技術、測控科學與技術、生物醫學工程等專業的必修基礎課，對于本科生掌握光學的基本理論和工程方法具有重要作用[3]。《工程光學》2004年入選國家精品課程，2009年入選國家精品資源共享課，2014年入選天津市首批“慕課”改革試點課程[4]。近年來，天津大學《工程光學》承擔教學改革項目20余項，對于本科生教學改革、教學手段和教學方法等進行了一系列的改革。作為天津市和天津大學的首批“慕課”試點課程，《工程光學》以“慕課”教學要求為基礎，從教學內容、教學方式、教學評價、成績評判等方面做了多項改革，取得了一定的成績。

一、課程組織與實施方案

1.《工程光學》“慕課”教學團隊的建立。以《工程光學》教學工作為主線、以提高教學質量和教師教學水平為目標、以有效的溝通交流與合作機制為保障，天津大學建立了以精密儀器與光電子工程學院副院長、天津市教學名師蔡懷宇教授為組長的“慕課”教學團隊。團隊由4名教授、4名副教授、3名講師及2名工程師組成，負責天津大學《工程光學》課程的課堂教學、實驗教學及各項教學改革工作。該教學團隊獲2014年“天津市級教學團隊”榮譽稱號。

《工程光學》“慕課”教學團隊定期開展工作研討會，匯報課程改革推進過程中所取得的階段性成果，討論網站規范度、課程考核和評價、知識點“慕課”視頻錄制等方面的內容，解決師生認知度、課程質量、網站建設完善性、管理規范化性等方面的問題。

2.“慕課”教學網站建設。在天津大學教務處、任課教師、北京世紀超星信息技術發展有限責任公司等的共同努力下，天津大學“北洋學堂網絡教學平臺”（http：//tju.fy.chaoxing.com/portal）已于2014年10月起順利運行。該網站是《工程光學》課程師生課堂外交流和學習的平臺，能夠為《工程光學》的“慕課”課程提供豐富的資源和各項技術支持。目前，在該網站上《工程光學》“慕課”課程的兩年總訪問數超過8000次，居該平臺各門課程之首。網站共有通知區、管理區、資料區、討論區、作業區、考試區和統計區七大功能板塊。通知區由任課教師統一管理，發布與課程有關的信息，包括“慕課”學習說明、考試時間地點等重要信息，并保證學生在登錄時可以明顯看到。管理區對于課程的學生、助教、教師的整體管理，學生、助教、教師在網站的權限不同；另一方面，學生可以自己注冊或后臺統一注冊，但都納入統一管理。資料區管理課程的視頻、課件、知識點說明等內容，目前資料區共有課堂教學視頻1992分鐘、實驗教學視頻13分鐘；在作業區，共有作業176道，提供給學生們練習與參考；在考試區，共上傳階段性測試6次；討論區的帖子140余貼，教師與學生的總回帖數超過2000次。統計區能夠統計已發布的任務點數，學生觀看視頻的時長、參加討論的次數、參加章節測驗的成績以及作業和考試情況，具有個性化的管理模式。“慕課”教學網站—天津大學“北洋學堂網絡教學平臺”豐富的功能保證了《工程光學》“慕課”課程的順利開展。任課教師也可根據教學需求，不定期的與網站后臺人員溝通，完善網站的功能，更大程度上為“慕課”課程服務。

3.課程的組織與實施。《工程光學》課程自改革伊始，便進行了精心和深入的準備，并在之前教學成果的基礎上進行了多項工作。任課教師首先對課程資源進行了準備。課程內容主要由視頻形式呈現，視頻資源以列表形式按照教學周期進行排布。視頻中會有嵌入式的測試題，學生對所學知識的掌握程度可以及時得到反饋。另外，課程會提供PDF格式的講義或課件供學生下載學習，同時還提供閱讀材料、參考文獻或閱讀參考的鏈接，學生可以根據自己的學習情況適當擴展和深入。在授課模式上，授課主要采用“翻轉課堂”的模式，同學們要參與在線測試和課程結束后的討論。大多數課程講座視頻包含小測驗，為了測試同學們對知識的理解程度，當課程中同學們看到屏幕中出現一個問題以及選項時，只要按時回答問題或者選擇跳過按鈕，學習者就可以繼續課程學習，這些測驗只是對同學們的一種自我檢驗，測驗結果并不計入最終課程成績。但是課程后的測試題則是需要學習者在理解掌握課程內容之后獨立完成，這些測試題在最終成績中所占比例是依據授課教師的設置。在教學內容上，任課教師通常預先給出課程表，對于課程的教學流程、教學時間分布、試題作業和項目作業時間都有明確規定和要求。教師還會要求學生每個學習周期以及期中期末完成相應的測試，課程平臺服務器會自動記錄同學們的學習行為以作為測評成績的依據。課程中除了有平時的作業和測驗外，還包括一些綜合訓練性的大作業，以提高學生們知識綜合運用的能力。

4.課程的特色。《工程光學》“慕課”課程的評價形式主要有教師評價、同行評價、自我評價等方式。其中，同行評價又稱為同行互評或同行評量，由學生跳出學習者的角色，嘗試以教師的角色去評價同學，依據課程教師提供的評價量規進行匿名形式的評價。

課程根據問題式學習的教學模式，也加入了生生互評的環節。課程中對班級進行分組（4-5人1組），共設置17個專題，每組學生抽簽選題做一個專題展示PPT，一周內完成并網上提交。同時，在規定時間內完成同一任課老師班內組與組之間的網上互評；討論課時，每組學生現場重新抽簽選題并采用所抽到的題目PPT進行演講，同組學生回答問題。在課程評分中，加大了生生互評的分數比例，突出了以學生為中心的教學理念。

二、改革實施效果

天津大學《工程光學》“慕課”課程教學改革自2014年實施以來，學生的教學成績穩步提高，也獲得了參與學生的高度認可度。

1.課程成績比較。在天津大學《工程光學》“慕課”改革的伊始，課程組僅對部分教學班進行了教學改革嘗試。以天津大學測控科學與技術（以下簡稱“測控”）專業為教學樣本，在2015年的《工程光學》的教學中，測控專業1、2班進行了“慕課“教學改革，而測控專業3、4班沒有進行教學改革。在統一命題、統一批改、流水閱卷的期末考試中，進行了“慕課”改革的測控1、2班的期末成績各項指標均高于未進行改革的測控3、4班，如表2所示。

同時，我們也對實施和未實施“慕課“改革的光電信息工程科學與工程專業（以下簡稱“信息”）的學生期末成績進行了比較，如表3所示。由表可知，實施了“慕課”改革的2013級信息專業學生期末成績明顯優于2012級信息專業的學生期末成績。

2.學生對于課程的評價。天津大學2015級光電信息科學與工程專業的宋鑫磊同學對于“慕課”學習和翻轉課堂的評價為：“討論課是這次《工程光學》中最吸引人的環節，從課前的搜集資料和獨立思考，到課上的分組討論交流看法，再到小組代表上臺展示討論結果、提問和回答，在這一過程中，我們學會了思考、學會了交流、學會了批判和辯駁，學會了總結。它給了我們一個自由的平臺表達見解，每個學生都可以親身參與、自我主宰，擺脫了只聽不說的枯燥乏味，變被動灌輸知識為主動探究答案。”天津大學2015級光電信息科學與工程專業的聞經緯對于“慕課”課程評價到：“我個人感覺工程光學討論課非常好，通過使每個小組各成員回答提問及讓每個人提出問題，加深了我們對基本、重要知識點的理解。課程學習的組織形式也是多種多樣的，有綜合聯系鍛煉我們的團隊合作能力，綜合運用資源解決具體問題的能力；有討論課存進我們相互交流，產生思維的碰撞，共同進步；也有網絡上MOOC的學習，豐富了學習的途徑與方法。”

三、總結與思考

1.堅持“以學生為中心”的“慕課”教學理念。傳統的大學教學“以教師為中心，以教材和課堂教學為基本點”，注重知識理論的傳授，然而卻對學生的興趣和需求關注不足。而《工程光學》“慕課”以學生的興趣和需求為中心來組織和生動呈現課程內容，提升使學生的學習興趣與激發學習熱情，使學生回歸學習和教學的主體地位，對于學生知識的掌握和能力的提升有較大作用。

2.以“慕課”教學為中心，建立科研和教學相融合的教學體系。科教融合旨在打破傳統教學的“傳授范式”，建立“以學生為中心”的“學習范式”，發揮科研的育人功能。天津大學《工程光學》“慕課”課程以國家重點學科——光學工程為依托，結合光電信息技術教育部重點實驗的科研平臺，把科學研究和教學緊密結合在一起，以一流的科學研究培養一流的人才。任課教師均為學科的科研人員，把科研成果轉化為課程內容、教案和講義，為學生提供最前沿的光學知識，著重培養學生的創造性思維、批判性思維、科學精神和科研能力。同時，教師在教學過程中對于自身基礎理論也有一定提升。

3.“慕課”網站的建設與完善。在工程光學“慕課”資源網站的建設方面，天津大學緊密結合了高校師生的需求和高校課程的特點，尤其是站在學生的角度，探究網絡在線課程的特征，做好課程資源建設。同時，豐富網站的各項功能，以提高網站的利用率和使用效率，真正發揮“助教”、“助學”的作用，推動高校教學的進一步發展。

另一方面，未來《工程光學》“慕課”教學網站要具備處理和存儲大量學習和交流大量數據的能力，使我們能夠以豐富多樣的大數據記錄學習者的學習過程與軌跡，為分析和最終改進學習過程提供了極大的可能性和奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]斯蒂芬哈格德.慕課正在成熟[J].教育研究，2014，（5）：92-112.

[2]何朝陽，歐玉芳，曹祁.美國大學翻轉課堂教學模式的啟示[J].高等工程教育研究，2014，（2）：148-151.

[3]郁道銀，談恒英.工程光學[M].北京：機械工業出版社第三版，2011.

[4]蔡懷宇，郁道銀，李清.“工程光學”國家精品課程的建設與改革[J].高等理科教育，2006，（2）：38-40.