基于超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的《過程設(shè)備設(shè)計》在線開放課程的建設(shè)與應(yīng)用

段振亞，張明哲，郭建章,翟紅巖，許恩樂，曹 興

(青島科技大學(xué) 機電工程學(xué)院，山東 青島 266061)

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能手機的飛速發(fā)展，同時考慮到新時代下大學(xué)生所具有的時代特點，促使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速被引入到教學(xué)領(lǐng)域，有力地推動了在線課堂的實現(xiàn)和發(fā)展，較大程度地改變了傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境，國內(nèi)外高校在教學(xué)中現(xiàn)已普遍使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。據(jù)統(tǒng)計，國外98%的高校都利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，93%的高校擁有至少兩個在線教育平臺，8%的高校還利用開源的教育平臺[1]。國外典型的在線課程平臺有可汗學(xué)院、Coursera、edX等[2]。我國在教育部的推動下，各個高校也逐步開始推出兼具本校特色的網(wǎng)上課程及教學(xué)資源，各試點高校基于校園網(wǎng)的在線課堂與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的混合教學(xué)模式已初具規(guī)模。例如清華大學(xué)基于學(xué)堂在線開展的混和教學(xué)[3]，上海交通大學(xué)使用的好大學(xué)在線網(wǎng)絡(luò)平臺[4]，華東理工大學(xué)基于智慧樹平臺的東西部高校課程共享聯(lián)盟(WEMOOC)[5]等。

為了改進現(xiàn)有的教學(xué)模式，并結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展趨勢，青島科技大學(xué)于2016年組織了精品課程建設(shè)，借助功能廣泛的超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，開始推出第一批在線開放課程教學(xué)改革，《過程設(shè)備設(shè)計》作為專業(yè)核心課程也獲得立項資助，到2018年3月基本建設(shè)完畢并投入2015級學(xué)生的教學(xué)使用，因此，本文主要對《過程設(shè)備設(shè)計》的在線課堂的建設(shè)過程和應(yīng)用情況進行簡要介紹，并對2014級學(xué)生和2015級學(xué)生的教學(xué)實踐效果進行對比分析，并結(jié)合自身的教學(xué)改革實踐對《過程設(shè)備設(shè)計》在線開放課程建設(shè)的經(jīng)驗和不足進行說明，以期為相關(guān)課程進行在線開放課程建設(shè)時提供參考和幫助。

1 《過程設(shè)備設(shè)計》課程教學(xué)情況簡介

《過程設(shè)備設(shè)計》課程是過程裝備與控制工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，學(xué)科綜合交叉性強，涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)、化工原理、金屬材料與熱處理等多個知識領(lǐng)域，因此對學(xué)生的理論基礎(chǔ)要求高。課程內(nèi)容主要圍繞著如何依據(jù)GB150-2011《壓力容器》進行常見壓力容器設(shè)計，例如儲運設(shè)備、換熱設(shè)備，典型的塔器、反應(yīng)器等進行工程設(shè)計，因此工程實踐性強，對涉及工程性不多的大學(xué)生而言，缺乏對具體壓力容器的直觀認識以及對其涉及的復(fù)雜工程問題的理解，因此如果能讓學(xué)生踏踏實實地學(xué)好該門課程，需要授課老師投入較大的精力進行教學(xué)設(shè)計，也需要有充足的授課課時供教與學(xué)使用，但是目前受到學(xué)校培養(yǎng)方案課時的約束，該門課程共安排64學(xué)時，因此盡管授課教師進行了多媒體授課等多項教學(xué)改革，但依然存在著一些無法克服的問題：

(1)專業(yè)招生規(guī)模120人/年，授課時四個班一起大班教學(xué)，不可能全面掌握每個學(xué)生具體的學(xué)習(xí)情況，也很難依據(jù)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和基礎(chǔ)進行有針對性的教學(xué)。

(2)受到學(xué)時限制，教師將全部教課內(nèi)容講完已經(jīng)是比較緊張，幾乎無法在課堂上開展討論或者是互動性的教學(xué)，也很難再補充授課內(nèi)容外的工程案例以及工程知識。

(3)課程的理論性較強，注重實際，知識點零碎，學(xué)生對重點知識及理論推導(dǎo)容易遺忘，回顧過程困難。

為了克服上述傳統(tǒng)課堂的局限性，自2016年開始進行在線課堂的建設(shè)，以期借助于在線課堂的優(yōu)勢，使其成為課堂教學(xué)的得力助手，突破只能在課堂時間進行聽講的局限性，一方面使學(xué)生能根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，隨時可以觀看制成的在線視頻的重點知識，并能與老師進行互動，進行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，協(xié)助課堂教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性。另一方面在線課堂強大的輔助功能也便于老師隨時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的情況。

2 《過程設(shè)備設(shè)計》在線開放課程的構(gòu)建

為了更好的教學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)，根據(jù)本課程的教學(xué)目標，借助超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及移動客戶端學(xué)習(xí)通，進行在線課堂的構(gòu)建，主要過程包括以下幾方面：

(1)組成了由段振亞教授負責(zé)的《過程設(shè)備設(shè)計》教學(xué)團隊，其中翟紅巖負責(zé)平時的平臺管理、互動和答疑；許恩樂、曹興老師負責(zé)參與幾個重點知識的視頻錄制和相應(yīng)習(xí)題庫的構(gòu)建，一方面可以較快地推動在線開放課程的建設(shè)，另一方面使新教師盡快熟悉在線開放課程的建設(shè)過程和使用，為其普及使用奠定教師隊伍，提高團隊整體教學(xué)水平。

(2)重點知識點的挑選和視頻錄制，教學(xué)團隊詳細地進行了討論，大體按照《過程設(shè)備設(shè)計》教材的大框架，但進行了調(diào)整和整合，共計分為壓力容器導(dǎo)言，壓力容器應(yīng)力分析，壓力容器設(shè)計，換熱設(shè)備，塔設(shè)備與反應(yīng)設(shè)備6個章節(jié)，總共錄制了37個重要知識點的短視頻，并配套有章節(jié)測試，以供學(xué)生在課前不定時的學(xué)習(xí)和檢測。

(3)充分利用超星網(wǎng)絡(luò)平臺強大的管理和輔助功能形成與課堂教學(xué)優(yōu)勢互補，強化學(xué)生學(xué)習(xí)的過程和學(xué)習(xí)質(zhì)量。例如利用通知功能可以很方便的把教學(xué)信息及時地通知到每個同學(xué)。另外，超星網(wǎng)絡(luò)移動客戶端學(xué)習(xí)通兼具點名、問卷調(diào)查等功能，在每次上課前，1-2分鐘內(nèi)即可完成出勤檢查，能夠有效地起到督促學(xué)生上課；圖1為網(wǎng)絡(luò)平臺提供的針對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進行督查和統(tǒng)計的功能。

圖1 超星網(wǎng)絡(luò)教育平臺統(tǒng)計首頁

(4)在錄制段視頻和完善多媒體課件的基礎(chǔ)上，教學(xué)團隊分別與威海匯鑫化工機械有限公司、青島暢隆電力設(shè)備有限公司等壓力容器制造廠家，錄制了換熱器、攪拌反應(yīng)器與塔設(shè)備等典型壓力容器的制造過程的視頻，放置在《課程資料》的目錄下共學(xué)生觀看，使學(xué)生能夠了解壓力容器制造的全過程，有助于學(xué)生對于知識點的融合貫通。

(5)建立試題庫，每一章節(jié)都有單元檢測，便于同學(xué)對知識的鞏固與理解，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺的統(tǒng)計功能，老師可方便的掌握學(xué)生的完成情況、完成時間及正確率。

(6)通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺構(gòu)建的在線課堂教學(xué)，在實踐過程中需要教師和學(xué)生的共同參與，最終對學(xué)生進行綜合性評價[6]。在線課堂建設(shè)過程中，充分考慮學(xué)生需求，注意知識點的系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性，對教學(xué)大綱中的知識點進行“字典式”查詢[7-8]。

3 在線課堂使用的教學(xué)效果分析

為了比較明確地體現(xiàn)在線課堂的教學(xué)效果及優(yōu)越性，特將使用在線課堂的2015級學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及成績與2014級學(xué)生進行對比。

3.1 學(xué)生表現(xiàn)情況

(1)學(xué)生的參與度明顯提高，學(xué)生可以利用零碎時間觀看視頻進行學(xué)習(xí)，充分利用課余時間，方便學(xué)生在自習(xí)室、宿舍等進行自主學(xué)習(xí)，提高了班級的學(xué)習(xí)氛圍；

(2)由于課前充分預(yù)習(xí)，充分了解了本課的重點與難點，學(xué)生上課效率明顯提高，回答問題積極，教師可以有時間安排相關(guān)的復(fù)雜工程問題及其案例，共大家分組討論學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)效果好，也能有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；

(3)學(xué)生能主動地完成章節(jié)測驗，大作業(yè)等內(nèi)容，教師可利用學(xué)習(xí)通的輔助功能完成作業(yè)批改，并能及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生對知識的掌握情況，有重點的進行補充和強化。

3.2 學(xué)習(xí)成績對比

為了充分完成課程對相應(yīng)畢業(yè)要求的支撐，自2014級學(xué)生開始，《過程設(shè)備設(shè)計》課程采用了平時成績占30%，包括兩次小論文性質(zhì)的大作業(yè)和平時表現(xiàn)，期末閉卷考試成績占70%的考核方式。在線開放課程自2015級開始使用，因此將2015級的總體成績與2014級學(xué)生進行對比，以觀察在線開放課程的實踐效果。

表1 2014級與2015級學(xué)生總評成績對比

通過直接的成績對比可以發(fā)現(xiàn)：

(1)2015級學(xué)生的平均成績?yōu)?7.5%，遠大于2014級64.6%，而且及格率為97.9%，也遠高于2014級的77%，說明2015級的整體學(xué)習(xí)氛圍和對知識的把握要比2014級好，2014級學(xué)生低于40分的人不少，而2015級僅有一個特例學(xué)生12分。這說明采用了在線開放課程后能使同學(xué)們能夠利用非課堂時間去學(xué)習(xí)，同時利用輔助的通知和點名功能能夠基本保證學(xué)生的出勤，使學(xué)生整體的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)風(fēng)得到了提高。

(2)優(yōu)秀率有大幅度提高，2014級的優(yōu)秀率為4.0%，2015級則為12.4%；良好以上2014為19%，2015級學(xué)生則為48.5%，要遠高于2014級，說明有了在線開放課程使學(xué)生們可以做到提前觀看教師主講的難點知識，并帶著問題上課學(xué)習(xí)，課后仍可以對沒有掌握的知識復(fù)習(xí)，通過這些環(huán)節(jié)使學(xué)生對知識的掌握非常牢固，而且有助于學(xué)習(xí)積極性高的學(xué)生更加全面地進行學(xué)習(xí)，對知識的應(yīng)用能力也有所提高。

4 結(jié)語

主要對《過程設(shè)備設(shè)計》在線開放課程的建設(shè)過程及實踐效果進行了介紹，對兩個年級的整體成績對比結(jié)果表明：采用在線開放課程可以有效地將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和傳統(tǒng)的課堂教學(xué)結(jié)合，實施后教學(xué)效果得到了大幅度的提升。在實施的過程中，筆者有如下幾點體會：

(1)構(gòu)建基于超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的在線開放課程，既能保留傳統(tǒng)課堂教學(xué)的老師與學(xué)生面對面?zhèn)魇谥R的優(yōu)勢，又能充分尊重新時代學(xué)生的個性，打破時空的限制，并充分利用智能手機的便利，極大的方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，適時的調(diào)整自己的學(xué)習(xí)計劃，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具有機動性和靈活性。

(2)在線網(wǎng)絡(luò)平臺可以成為老師輔助教學(xué)的有力工具，貫穿課前、課上、課后的每一個教學(xué)環(huán)節(jié)，基本實現(xiàn)老師對教學(xué)全周期的數(shù)據(jù)采集工作，從課前預(yù)習(xí)，課堂互動，課后復(fù)習(xí)等層面，幫助老師分析課程數(shù)據(jù)，量化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實現(xiàn)精準教學(xué)，并能有效地完成所講授課程的自我完善和持續(xù)發(fā)展。

(3) 盡管在線開放課程具有較多的優(yōu)勢和特色，但是也存在一些制約的因素，例如①視頻的制作成本較高而且耗時較長；②章節(jié)測試中針對選擇題、判斷題等答案非常明確的題目比較適合，而對于其他類型的題目不適合，需要進行進一步的開發(fā)；③需要教師投入非常大的時間和精力才能充分發(fā)揮在線開放教學(xué)課程的作用，最好是有教學(xué)團隊進行維護，對于有多個教師的基礎(chǔ)課非常適合，如果想普及推廣使用，需要學(xué)校出臺相應(yīng)的配套制度才能有效地實施。