土建類在線慕課建設探討

張研　虞愛平　蒙劍坪

【摘 要】本文從教學設計，慕課拍攝，上線維護等多個方面探討《土木工程材料》課程慕課建設，借助慕課教學新技術，提高學生對該門課程的學習興趣，激發學生參與課程的主動性，增強學生對知識的掌握度，使學生有能力將各種工程材料的理論性質與工程實踐要求建立良好共識，達到能學會用，學以致用的效果，為相關類似課程慕課建設提供參考。

【關鍵詞】土木工程材料；慕課；教學改革

中圖分類號： G642 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）23-0125-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.055

【Abstract】The construction of the Mooc course “Civil Engineering Materials” is discussed from the aspects of teaching design， Mooc filming and online maintenance. With the help of the new teaching technology， the interest and the mastery of knowledge for students about this course are enhanced， the initiative of students is also stimulated. Students can combine the theoretical nature of materials with the engineering practice requirement. Students are able to use various engineering materials. This experience can provide a reference for the construction of similar courses.

【Key words】Civil engineering materials； Mooc； Teaching reform

0 前言

隨著中國經濟的快速發展以及人們對生活質量提高的迫切要求，土木、交通、水利等基礎設施建設也得到了日新月異的發展[1]。俗話說“巧婦難為無米之炊”，工程材料是各種建設所需的物質基礎，如果對材料的生產、性能、力學、化學等性質掌握不足，就很難在特定的工程要求下選擇合適的材料，影響工程的成本甚至是后期工程的安全使用。因此，有必要開設《土木工程材料》課程，扎實學生工程材料方面的基本功，為將來在工程實際合理選用材料奠定基礎。

目前，工程材料課程多是通過理論講授為主，結合少量的實驗來達到最后的教學目標。材料科學從結構到機理本身就是一個復雜的系統學科，依靠講授很難形象的表達清楚材料的某些特有性質，讓學生對特定材料的掌握停留在模棱兩可的層面，很難真真把握某種材料的特性，從而學以致用；實驗能夠結合實體材料全面展示材料的性能，然而由于實驗場地的局限與授課學生量多的矛盾，即使分成小組進行實驗教學也總是存在一些學生難以完全參與其中，此外，多組多次實驗耗費的人力、材料，無形當中提高了實驗的成本，使得當前教學實驗停留在對主要材料的性能實驗階段。有必要尋求高效率、高效果的教學方式提高《土木工程材料》課程的教學效果。

當前引起廣泛關注的“大規模在線開放課程（慕課：MOOC）”正作為一種全新的教學模式和教育理念引起教學方法的變革[2]。它抓住當前學生“網絡性”的特點，借助實景、實驗等多種手段生動展現課本中的關鍵知識點，達到一次教學長久受益的效果，剛好克服當前工程材料課程在理論和實驗教學上存在的缺點。本文主要圍繞《土木工程材料》慕課課程建設過程進行探討，為類似相關課程慕課建設提供參考。

1 課程基本情況

《土木工程材料》是土木工程專業學生必修的專業基礎課，它與公共基礎課及專業課緊密銜接，起著承上啟下的作用[3]。依據本專業修訂最新版培養方案，該課程線下由36學時的理論課程和12學時的實驗課程組成，主要介紹土木工程中常用材料的基本組成、材料性能、質量要求、檢測方法等與工程需求密切相關的材料知識，主要包括建筑鋼材、水泥、砂漿、混凝土等工程應用最廣泛的常規材料，同時對合成樹脂、瀝青材料、木材、絕熱材料等也做了相關介紹。本課程的主要教學目標是使學生熟悉并掌握土木工程材料的基本知識、基本性能及應用方法，并對土木工程中常用材料的原材料和生產工藝、實驗技能及儲運、驗收知識有所了解；對比較重要的材料，還應了解其組成、結構、構造與材料性能之間的關系。學會正確選擇與使用材料，為后續的專業課程學習打下基礎。本課程慕課線上課程共16個學時，計劃開放課程3周。

目前該課程理論部分由從教授到講師的梯級教學團隊對該課程進行講授，發揮該團隊不同層次教師的教學優點，及時交流課程教學心得，使課程達到良好的教學效果；針對理論課程中的主要工程材料，實驗室針對性的開設水泥性質、鋼材力學性能、混凝土配合比設計等多個配套試驗，達到學以致用、以用促學的目地。同時該課程借助建筑模型試驗中心、結構模型協會以及VR虛擬現實實驗室等專業平臺，讓學生在對材料應用感性理解的基礎上，親自動手體驗材料在應用過程中各種性質的體現，生動形象掌握材料性質，能夠根據實踐要求選取合適材料。

2 慕課課程教學設計

慕課是以知識點為單元進行教學，而且每個知識點講解最好控制在10分鐘左右[4]。而該門課程理論課程共有11章40多節，如何對這些章節進行歸并總結，提煉當中精華知識點是課程設計的關鍵。對課程教學內容進行多次梳理，尋找各個章節之間的聯系，綜合各個相關章節，最后凝練為包括材料的基本狀態參數及各種基本性質、建筑鋼材、混凝土等20個知識點作為本次慕課核心內容。以混凝土知識點為例，該知識點將原課程水泥、建筑砂漿兩章進行歸并，在講解混凝土之前，先從混凝土的組成材料水泥作為切入點，對水泥章節主要知識進行講解，然后引入到水泥和砂混合后的水泥砂漿，再將建筑砂漿章節進行講解，然而由于時間原因，水泥砂漿配合比設計以及流動狀態水泥砂漿特性很難涉及，只能在后續混凝土相關性質的時候進行擴展，對砂漿相似性質進行講解。就是采用這種跨章節尋求相關知識點共性，進行合理歸并，才能實現慕課知識點的高度凝練，最后該課程凝練為280分鐘時長20個知識點的慕課，滿足慕課教學“小而精”的教學特點。

3 慕課拍攝

慕課拍攝常見的有內錄拍攝、實景拍攝、虛擬演播室拍攝三種方式。內錄拍攝采用傳統的錄屏軟件，在課堂教學課件的基礎上，進行動畫、音效等視覺效果的修改，作為拍攝的主要素材，教師可以出鏡也可以不出鏡。該種拍攝方式具有制作成本低、易于修改編輯等優點，在慕課建設初期為廣大教師使用。然而該種拍攝方式與傳統視頻講座非常接近，缺少形象生動的互動環節，學生容易產生視覺疲勞，降低學習效率。實景拍攝是以真實場景為背景，在實體環境中進行教學，增加了課程教學的生動性，提高了學生課程學習的沉浸感。然而，《土木工程材料課程》涉及幾十種材料，每種材料性質的描述、材料的生產以及工程應用會關聯到試驗室、生產工廠、施工現場等多個環節，并且各個環節普遍存在拍攝環境難以滿足、安全難以保障等不足，因此使得實景拍攝不切實際。最后該門課程選定為虛擬演播室拍攝。虛擬演播室是近年發展起來的一種新型視頻制作技術，他將虛擬的背景與攝像機現場拍攝的人物活動圖像進行數字化的實時合成，使得人物與虛擬背景有機融合，以獲得完美的合成畫面。該拍攝方式既能提高慕課的互動性，又能使理論知識生動展示，滿足該課程教學要求。

腳本制作也是拍攝環節重要的一項內容，以課程教學內容為藍本，以課程教學時間為界限，通過多次提煉教案，并經過反復的試講練習，最后形成能夠在規定時間內精煉表述相關知識點的腳本文件。

4 慕課上線維護

慕課教學平臺除去必須的視頻教學資料以外，還有配套的習題、討論、課后答疑等環節。基于現有該門課程習題庫，對相關習題進行知識點歸并，對應到慕課章節當中的各個知識點，并對相關習題進行審核編輯，以選擇題、填空題、陳述題的形式上傳到慕課在線平臺上，并及時由系統后臺關注學生的完成情況，對學生出錯較多的習題，采用線下講解的形式，讓學生掌握對應知識點。此外，以課程教研組為單位，對課程相關討論環節進行集體商議，尋求與當前工程實際結合緊密的實際問題，發掘當中存在的與本課程相關的知識點，最后建立對應慕課知識點的討論環節。以往該課程傳統教學方式多采用課堂現場答疑的形式，而慕課對于學生學習的時間要求比較自由，學生隨時隨地都有可能進行提問，而教師很難保證及時答復。本課程嘗試采用多位助教與老師協同答疑的方式，多數時間由助教關注學生疑問并及時回答，如遇問題難以回答時，助教再與老師及時溝通，再由老師來進行解答。

5 結語

《土木工程材料》課程作為專業基礎課在土木工程專業人才培養中占有舉足輕重的地位，如何提高該課程的教學效果，讓學生不僅能夠學好與材料相關的知識，還能夠將所學知識應用到工程實際，一直是授課教師思考的問題。本文將當前流行的慕課教學引入該課程教學改革當中，結合該課程在線慕課建設，從教學設計，慕課拍攝，上線維護等多個方面對課程建設過程進行了探討，以期能為相關類似課程的慕課建設提供借鑒。

【參考文獻】

[1]桂斌.淺談市政道路工程軟土路基施工技術的要點分析[J].四川水泥，2017，8：343-344.

[2]趙春燕.MOOC環境下高等職業院校教育的創新與建議[J].教學管理與教育研究，2017，2（5）：16-17.

[3]王沖，萬朝均，劉芳，等.側重于工程應用的土木工程材料課程建設構想[J].高等建筑教育，2010，19（2）：72-74.

[4]柳德榮.“慕課”給地方高校發展帶來的機遇、挑戰和對策[J].當代教育論壇，2015，5：29-37.