精品在線開放課程建設及應用的實踐探索

程玉蘭　劉勝　董麗君　向鋒　康穎安

摘 要：本文基于傳統基礎力學課程建設中遇到的問題，以《身邊的趣味力學》精品在線開放課程為切入點對課程建設和應用進行了一系列改革，主要包括著眼“高階性”，完善“基于能力培養”的課程體系建設、著眼“創新性”，創建優質教學資源、在教學理念上強調學以致用，培養學生的工程意識、在教學任務設置上著眼“挑戰度”，激發學生學習興趣、在教學方法上采用線上線下混合式教學，重構學習過程。這些改革措施有效破解了傳統基礎力學課程教學中遇到的難題，為其他類型的在線課程建設提供一定的借鑒。

關鍵詞：在線開放課程;基礎力學;課程資源

一、引言

基礎力學（本文特指理論力學、材料力學和工程力學）是機械、材料、土木、水利、能源動力、紡織工程等多數工科專業的技術基礎課，是后續很多專業課程學習的基礎，在工程技術領域中有著非常廣泛的應用。從學生的學習體驗來看，這門課理論性較強，概念多，公式多，運用傳統的教學方法學生普遍學習興趣不高，學習效果不理想[1]。在信息技術如此發達的今天，教育工作者有必要也必須適應學生學習習慣的改變，將傳統課程升級改造為在線課程，豐富學生的學習資源，利用信息技術促使學生更好的掌握知識和提升能力。但通過對國內幾大主要在線開放課程建設平臺（如中國大學MOOC、學堂在線、智慧樹等）的調研發現：目前基礎力學在線開放課程雖已建設了不少，課程名稱多為傳統的理論力學、材料力學、或工程力學;且課程章節大多按照傳統的教材章節安排，缺乏創新性和吸引力。

為此，本精品在線開放課程建設主要針對應用型本科院校機械工程人才培養需求，以成果導向教育（OBE）理念為引領，以“金課”提出的“兩性一度”為標準，以問題為導向、以案例為抓手、培養學生創新能力和利用力學知識解決工程實際問題的能力。通過本課程的建設和應用，努力使學生達到深諳理論、拓寬應用，體味樂趣的目標。

二、精品在線開放課程建設

（1）課程名稱的新穎性

本在線開放課程建設主要著眼于深度挖掘身邊的生活實例、工程案例中的力學原理，提綱挈領的總結力學課程解決問題的思路，將生活中的具體問題通過力學建模轉換到利用書本知識能夠解決的理論模型中來，從而切實提高學生利用所學知識解決實際問題的能力。在課程內容上，本課程將傳統的《理論力學》和《材料力學》兩門課程綜合在一起，建立力學課程群，就是目前的《身邊的趣味力學》。如此設置課程名稱的原因有二：一是從課程開設時間方面考慮，一般《理論力學》開設在大一下學期，《材料力學》開設在大二上學期。《理論力學》課程中的靜力學部分是《材料力學》的基礎。考慮到學生在學習《材料力學》時可能要復習《理論力學》的部分內容，因此建立課程群很有必要。二是從課程建設的創新性方面考慮，本在線課程不再拘泥于教材章節，而是精選身邊和工程中的典型案例，用所學的基礎力學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度，能有效調動學生的好奇心;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”的課程體系建設

課程的“高階性”即要求課程知識、能力、素質的有機融合，是要培養學生解決復雜問題的綜合能力和高階思維。目前大部分課程建設主要是依據教材章節，多數還是強調知識內容的連續性和完整性，沒有真正體現從培養學生解決復雜問題所需的能力角度出發來組織教學內容。本課程建設主要以成果導向教學理念為指導，以本課程在學生畢業要求達成矩陣中對應的“能力培養”為課程目標，對課程體系進行進一步的重構和完善。對于《身邊的趣味力學》這門課，主要承擔了兩個能力培養指標點：一是具有與專業相對應的力學知識，能夠應用專業知識解決所對應的工程復雜問題;二是基于力學原理對專業相關的物理、工程等現象進行研究和實驗驗證。本課程建設以這兩個能力目標實現為依據，分析每一個能力目標的實現需要哪些知識來做支撐，再結合課程知識點之間的內在邏輯關系，完善課程內容體系;再按照認知、能力發展規律對內容體系進行優化，按照層次化、模塊化來進行組織。課程內容采用模塊化教學，對《身邊的趣味力學》各教學要素進行模塊化處理，具體包括：課程信息模塊、課程內容模塊、教學方法模塊、教學過程模塊和教學評價模塊。每個模塊都分別制定知識和素質能力兩類兩級具體目標、成果的具體形式以及相應的教學策略，從而構成了本課程的學習成果目標體系。

（3）著眼“創新性”，創建優質教學資源

課程的“高階性”即要求課程內容反映前沿性和時代性，教學形式呈現先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化。目前大多數課程建設主要是依據傳統的教材，多數案例還是采用比較傳統的工程模型，反映時代性和前沿性的素材比例不大，教學形式主要還是“秧田式”的面授課堂，主要還是教師講，大班上課與學生的互動較少等。本課程建設以《身邊的趣味力學》課程培養的能力目標實現為依據，廣泛收集力學在時代前沿科技、工程中的應用實例，充實教材案例;同時，為了適應線上學習的需要，努力打造優質的電子教材、云教材等新型的教材組織模式。在線課程建設方面，課程團隊努力優化理論教學模塊，充實測試模塊，重點開發實踐任務模塊。在理論教學模塊，進一步挖掘日常生活、工程實踐中蘊含力學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。在實踐任務模塊，深入工程實地、企業現場、科研項目開發等場合相關環節，收集力學在時代前沿科技、工程中的應用實例，將其加工整理后設計為項目任務，在學生學習完對應的理論知識之后作為實踐項目任務發放，使理論學習和解決工程實際問題緊密聯系起來，切實提高學生解決復雜工程問題的能力。

具體說來，在課程資源建設方面主要基于兩點考慮：一是方便學生自主學習;二是方便力學團隊的組建和日常培訓。課程資源主要以文檔、視頻等形式將教師上課的ppt課件，跟課程內容密切相關的視頻資源上傳到對應的章節目錄下。對每一章每一節的重點內容，以“任務點”的形式明確標記出來，讓學生對本門課的重點內容有清晰的了解，方便學生有的放矢。對于視頻資源，在常規課堂上通常都只講解或動畫播放一遍，對于沒有跟上進度或當堂理解不夠透徹的學生，這部分視頻可以有效輔助學生在課后的復習和釋疑。在試題庫建設方面，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，對于學生課后作業中出錯較多的題目，課程團隊將做的好的學生的作業拍照上傳，一方面節約了課堂講授的時間，另一方面也起到帶頭示范的作用，在學生中能起到同伴互比、互幫、互學的良好氛圍。另外，在課程資源方面，課程團隊將近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，方便學生隨時隨地調取。

三、精品在線開放課程應用

自2018年9月起，利用在網絡平臺上建立的《身邊的趣味力學》開放課程，課程團隊已嘗試在本校5個專業12個行政班級開展應用，并初步總結出課程的部分改革成果。

（1）在教學理念上強調學以致用，培養學生的工程意識

在開展教學實施過程中，明確“以學生為中心”，在教學過程中充分發揮學生的主動性，體現出學生的首創精神。通過創設機械工程問題情境、創設協作學習環境，讓學生有多種機會在不同的情境下去應用他們所學的知識，讓學生根據自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認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、“藍墨云班課”、智慧樹平臺等信息化的教學手段實現五個轉變，即從教師中心向學生中心轉變、從灌輸課堂向對話課堂轉變、從封閉課堂向開放課堂轉變，從知識課堂向能力課堂轉變、從重學輕思向學思結合轉變，提高學生學習的主動性和創造性。

（2）在教學任務設置上著眼“挑戰度”，激發學生學習興趣

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

本在線課程以《身邊的趣味力學》課程培養的能力目標為引領，從案例收集、內容呈現、教學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，沒有現成的理論模型直接套用，學生需要從案例中提煉出理論模型，課程難度自然就加大了;在內容的呈現形式上，借助視頻、圖片等形式讓案例生動起來，激發學生探究的欲望;在學習模式上，擺脫以往的“滿堂灌”教學，以案例為起點，將學生進行分組，通過組內協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，從哪里優選工程案例，案例如何有序安排，如何引導學生建模，以小組學習模式組織教學如何進行個體評價等，這些教學過程和模式的摸索與總結必將促成教師專業水平的提高。

（3）在教學方法上采用線上線下混合式教學，重構學習過程

在課程資源數字化之后就可以進一步探討教學模式的改變了。翻轉課堂是目前比較流行的一種教學模式，強調學生課前自主學習，課中集中解決難點問題。但考慮到本校學生的實際情況，學生很難一下子從被動學習中轉變過來，全力配合老師的教學改革從被動一下子轉變為非常主動。所以本課程團隊采用的是小步走的方式，先是通過視頻資源讓學生了解什么是翻轉課堂，實現翻轉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，部分習題只在課上講解思路，具體解題過程要求學生通過與網絡課程配套的手機APP“學習通”自學，這時的網絡資源還只是課后復習的一個輔助工具;第三步，建立課程對應的試題庫，課堂上根據學生的聽課狀態實時發布作業，要求學生在有限時間內答題并提交，系統會自動批改并給出分數，這種做法一方面迫使不認真聽講的同學集中注意力，另一方面教師也可以通過學生的答題情況了解學生的知識掌握情況;第四步，從系統后臺的統計分析數據可以看出學生通過網絡自主學習的情況，對學習非常積極的同學在班上公開表揚，起到示范帶頭作用;對活躍度非常低的學生，利用系統的督學功能實時提醒，讓學生感受到老師的關心，一定程度上保證學生不至于掉隊太遠。課程應用主要開展的活動形式有：課堂簽到、隨機點名、搶答、頭腦風暴、討論、隨堂測試、督促學習、發送通知等。這些活動最終都會按照一定的比例折算成分數，用作學生的平時成績。這些及時反饋的學習測試能有效調動學生的學習積極性，有效避免了部分學生不注重過程學習，最終突擊應付考試的現象，真正做到功在平時，使得形成性評價更有效促進學生的學習。另外，課程團隊還專門開設了“力學競賽團隊”班級，將不同年級的參賽學生聚集在一個虛擬的班級里，不同年級的學生相互之間能有更多的聯系[3]。學生在做題過程中遇到問題可以由其他同學幫助解答，一方面鍛煉了學生的表達能力，同時也為培訓指導教師節約了時間。另外，往屆參賽學生還可以將自己競賽準備的過程以及獨有的心得體會跟同伴交流，在學習同伴的共同陪伴下鉆研并不簡單的競賽題，對學生克服困難，迎難而上的意志品質也是一種錘煉。

四、結束語

《身邊的趣味力學》在線課程建設期內，課程做到了將教學資源全部上網，按照適合線上學習的方式組織教學資源，在常規班級能有效彌補課程學時少，進度快的不足，促使學生在課外能更有效的自主學習;在課程資源應用過程中，注重教師與學生、學生與學生之間的互動，及時為有疑問的學生答疑解惑，讓師生、生生溝通的渠道更暢通，有效消除學生課外學習中的“孤島效應”，從而有效提高教學質量，提升學生的學習體驗，同時也促進教師專業水平的進一步提高。

[參考文獻]

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

[2]程玉蘭、康穎安、夏平.? 提高學生對理論力學學習興趣的探索與實踐[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，助推力學競賽[J]，新校園，2018，482：90-91.

（作者單位：湖南工程學院機械工程學院，湖南 湘潭 411104）