“傳感器與測試技術(shù)”在線開放課程建設(shè)探索

邱曉天， 葉湘濱， 張 琦， 胡佳飛

(國防科技大學(xué) 智能科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙，410003)

0 引言

在線開放課程(慕課)作為一種與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的新型教學(xué)模式，極具生命力、前途和未來。大力推動在線開放課程建、用、學(xué)，是實現(xiàn)中國高等教育質(zhì)量特別是人才培養(yǎng)質(zhì)量“變軌超車”的關(guān)鍵舉措[1～2]。2020年初受到新冠病毒疫情影響，各大高校開學(xué)時間被迫延遲，教育部指出要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)“停課不停學(xué)”，而在線開放課程在其中發(fā)揮了重要的作用。

傳感器與測試技術(shù)是生產(chǎn)生活、國防工業(yè)和科技發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)，在“十三五”建設(shè)、“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略層面具有重要地位[3]。隨著智慧城市、智能家居、無人技術(shù)、機器人、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域飛速發(fā)展，急需大量傳感器與測試技術(shù)相關(guān)從業(yè)人員，對傳感器類課程資源的需求也日益增加。原有的國家精品課程、國家精品資源共享課程已不能完全滿足需求群體的多樣化和泛在學(xué)習(xí)方式的自由化。因此，瞄準(zhǔn)“金課”建設(shè)的時代機遇，結(jié)合疫情背景凸顯的泛在學(xué)習(xí)需求，針對當(dāng)前課程建設(shè)中存在的困惑和不足，進一步推進傳感器與測試技術(shù)在線開放課程建設(shè)，探索“互聯(lián)網(wǎng)+”時代遠程教學(xué)新模式和新教法，對于提升課程教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量，服務(wù)于國家高等教育改革發(fā)展大局極具意義。

1 現(xiàn)狀與問題

截至2019年8月底，我國在線開放課程的數(shù)量已增加到1.5萬門，在校生和社會學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)人數(shù)上漲至2.7億人次[4]。在線開放課程數(shù)量劇增的同時，部分課程“水量”亦增，如何提升課程質(zhì)量，使學(xué)習(xí)者真正參與，做到主動、開放、思考和動手，建好、用好、學(xué)好尤為關(guān)鍵[5]。

國內(nèi)在線開放課程的主要運營平臺包括中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、智慧樹等。傳感器類課程在國內(nèi)工科院校是面向測控、光電、機電、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，截至2020年6月，傳感器與測試技術(shù)相關(guān)課程在此三個平臺開課共計26門，其中73%開設(shè)于中國大學(xué)MOOC平臺。整體來看，國內(nèi)傳感器類在線開放課程數(shù)量較多，類型豐富，已經(jīng)形成了完整的課程內(nèi)容體系，具有較為成熟的教學(xué)運行能力，并且能持續(xù)提供線上教學(xué)服務(wù)，但受限于平臺本身的框架和功能，在教學(xué)模式和教學(xué)資源的優(yōu)化上存在一定局限，部分課程在高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度上存在一定欠缺，學(xué)習(xí)者參與度有待提升。

國防科技大學(xué)“傳感器與測試技術(shù)”MOOC課程，是國家精品課程、國家精品資源共享課程“傳感器與測試技術(shù)”團隊在多年積累的基礎(chǔ)上經(jīng)持續(xù)更新打造的大規(guī)模在線開放課程，于2018年9月在中國大學(xué)MOOC平臺上線，截至2020年8月已完成4期教學(xué)運行。通過調(diào)研現(xiàn)有在線開放課程運行現(xiàn)狀，針對前期課程運行中存在的問題，課程團隊持續(xù)推進課程建設(shè)，運用信息技術(shù)優(yōu)化課程內(nèi)容體系，以學(xué)習(xí)者為中心設(shè)計教學(xué)模式和教學(xué)資源，改革課程考核方式，取得了一定成效和經(jīng)驗。

2 探索與實踐

根據(jù)教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)原則，課程團隊主要從高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度三個方面的提升來開展課程建設(shè)探索[6]。主要從兩個方面增加高階性，一方面教學(xué)內(nèi)容上更加注重能力和思維的訓(xùn)練，提升學(xué)習(xí)者解決傳感與測試測量領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力和綜合設(shè)計應(yīng)用能力；一方面將課程思政融入教學(xué)設(shè)計，通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)組織、互動交流等實現(xiàn)價值引領(lǐng)，完成立德樹人。主要從教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式上下功夫提高“創(chuàng)新性”，緊密跟蹤傳感器與測試技術(shù)前沿發(fā)展，將最新研究成果納入教學(xué)內(nèi)容，利用平臺各項功能探索教學(xué)方法模式，增加學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的參與感，促使其從沉默參與到積極互動再到主動探究。主要從考核方式及標(biāo)準(zhǔn)方面提高“挑戰(zhàn)度”，探索全過程、多角度、非標(biāo)準(zhǔn)式評價，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者在課程學(xué)習(xí)上持續(xù)投入時間和熱情。

2.1 構(gòu)建經(jīng)典與現(xiàn)代、器件與系統(tǒng)、理論與實踐、知識傳授和價值引導(dǎo)結(jié)合的課程內(nèi)容體系

“傳感器與測試技術(shù)”課程是一門應(yīng)用范圍廣、實踐性較強、知識更新快的多學(xué)科綜合的課程。隨著科技的進步和時代的發(fā)展，傳感器與測試技術(shù)日新月異，在線開放課程內(nèi)容體系絕非“一次定終身”，而是需要不斷豐富和完善，以適應(yīng)不同類型、不同專業(yè)、不同層次人才培養(yǎng)需要。因此，在原有傳感器與測試技術(shù)基礎(chǔ)理論、典型傳感器、典型參量測量、精密測量儀器四部分課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，主要從以下三個方面豐富課程內(nèi)容體系：

(1)結(jié)合“十二五”、“十三五”、“十四五”建設(shè)規(guī)劃、“中國制造2025”等國家發(fā)展戰(zhàn)略需求，幫助學(xué)習(xí)者理解傳感與測試技術(shù)之“小用”推進國家整體發(fā)展之“大用”，推動學(xué)習(xí)者關(guān)注國家宏觀戰(zhàn)略，激發(fā)專業(yè)自豪感和民族自豪感；

(2)發(fā)揮軍事院校特色，結(jié)合軍事智能方面前沿研究成果，精選無人感知系統(tǒng)、戰(zhàn)場環(huán)境智能傳感網(wǎng)絡(luò)、智能安保機器人等典型案例融入教學(xué)內(nèi)容，豐富學(xué)習(xí)者的學(xué)科視野，加強學(xué)術(shù)熏陶，使其感受到課程的先進性和工程實用性；

(3)抓住社會熱點問題，通過課程知識和時政熱點的融合，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情，加深其對課程知識的理解，培養(yǎng)價值導(dǎo)向和責(zé)任擔(dān)當(dāng)，比如增加傳感器與測試技術(shù)在新冠肺炎疫情防控中的應(yīng)用案例、討論等。

2.2 設(shè)計以學(xué)習(xí)者為中心的泛在參與式教學(xué)模式

優(yōu)質(zhì)課程的核心特征之一是要求學(xué)生從傳統(tǒng)教學(xué)模式下的被動接受者變成知識的主動建構(gòu)者。線上課程的教學(xué)運行模式和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)方式極大區(qū)別于線下課程。在線開放課程往往初期選課人數(shù)較多，行至中后期會出現(xiàn)參與人數(shù)減少、學(xué)習(xí)積極性下降等問題，因此在課程教學(xué)運行周期內(nèi)并不能僅僅只是按時上傳視頻等資源，而是要研究如何基于開課平臺和課程自身特點設(shè)計行之有效的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中引導(dǎo)、促進學(xué)習(xí)者主動獲取知識，形成自主性、研究性的學(xué)習(xí)方式。

課程團隊以學(xué)生發(fā)展、學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)效果為中心，針對在線開放課程學(xué)習(xí)者的泛在學(xué)習(xí)需求，在教學(xué)模式上基于原有建設(shè)基礎(chǔ)和平臺固有的教學(xué)活動流程，利用各級內(nèi)容發(fā)布、公告、討論區(qū)等交互功能，引導(dǎo)、促進學(xué)習(xí)者在任何時間地點根據(jù)需求參與全過程教學(xué)行為，如圖1所示。在整個課程閉環(huán)學(xué)習(xí)中，基于每個知識章節(jié)或每個知識點均為小的閉環(huán)學(xué)習(xí)，包含輸入、輸出、反饋環(huán)節(jié)，利用公告提示重要學(xué)習(xí)節(jié)點；增加輸入環(huán)節(jié)的多樣性，如發(fā)布章節(jié)知識點關(guān)聯(lián)圖、拓展閱讀、指導(dǎo)文檔等；增加輸出環(huán)節(jié)的多元化，如發(fā)布隨堂討論和測驗、章節(jié)討論/思考、章節(jié)測驗、自主實驗方案等；加強反饋環(huán)節(jié)的效果，如在測驗/作業(yè)中增大系統(tǒng)即時評閱的客觀題比例、上傳測驗/作業(yè)詳細(xì)參考解析等，最終提升學(xué)習(xí)者的參與感和體驗感，從而增強學(xué)習(xí)效果。

圖1 “傳感器與測試技術(shù)”在線開放課程教學(xué)模式

2.3 打造多層次多類型的立體化教學(xué)資源

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)者獲取知識的渠道逐漸多元化，學(xué)習(xí)知識的思維方式也逐漸發(fā)生變化，視頻及課件已不能完全滿足學(xué)習(xí)者的個性化需求，必須適應(yīng)信息時代學(xué)習(xí)者特點，建立支撐課程教學(xué)模式設(shè)計的線上、線下多樣化教學(xué)資源，以支持社會學(xué)習(xí)者、在校學(xué)生、用課老師等不同類型不同層次學(xué)習(xí)者運用多種形式手段開展課程學(xué)習(xí)。

課程團隊在前期課程教學(xué)視頻、課件、教材、習(xí)題等資源的基礎(chǔ)上，凝練了各章節(jié)知識點關(guān)聯(lián)圖，以幫助學(xué)習(xí)者梳理本章節(jié)知識點和層次；豐富完善討論/思考題庫，以支持課后討論和思考的開展；更新了習(xí)題/試題庫，并上傳了部分習(xí)題詳細(xì)參考解析，為檢驗、鞏固學(xué)習(xí)效果提供幫助；制作展現(xiàn)傳感器原理的動畫庫，以便更加直觀理解典型傳感器的原理及結(jié)構(gòu)；結(jié)合課程團隊智能傳感方向科研成果以及指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實踐成果補充課程案例，使學(xué)習(xí)者了解傳感器與測試技術(shù)在實際問題中的解決方案；提供反映傳感器與測試技術(shù)前沿發(fā)展應(yīng)用的網(wǎng)站、視頻資源鏈接、文檔等拓展閱讀資源，以便學(xué)習(xí)者開展自主學(xué)習(xí)；探索基于LabVIEW軟件的虛實結(jié)合自主實驗方案等，以支撐全過程教學(xué)活動，便于學(xué)習(xí)者根據(jù)自身學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)特點按需取材，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。

2.4 探索以激發(fā)學(xué)習(xí)動力和專業(yè)志趣為著力點的多元化全過程評價方式

課程考核的評價方式應(yīng)該以激發(fā)學(xué)習(xí)動力和專業(yè)志趣為著力點，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)行為，同時科學(xué)檢驗課程學(xué)習(xí)的達成程度，提升課程學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)度。在線開放課程考核評價很大程度依賴于授課平臺提供的統(tǒng)計功能，圖2為中國大學(xué)MOOC平臺提供的評分系統(tǒng)設(shè)置界面，由測驗、作業(yè)、考試及課程討論等部分設(shè)置不同總分占比而成。

圖2 中國大學(xué)MOOC平臺評分系統(tǒng)設(shè)置界面

根據(jù)調(diào)查，目前開設(shè)的傳感器類在線開放課程80%以上課程學(xué)習(xí)總成績僅由作業(yè)/測驗及考試成績組成。本課程前三期課程總成績評分標(biāo)準(zhǔn)為測驗/作業(yè)占40%，期末考試占60%，根據(jù)課程運行數(shù)據(jù)及個別反饋情況，存在討論區(qū)活躍度不高、學(xué)習(xí)過程參與度不夠等情況。因此，在第四期課程教學(xué)中，嘗試將課程討論環(huán)節(jié)納入總分評定，增大平時成績占比，將評分標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為測驗占60%，課程討論占10%，期末考試占30%。通過設(shè)置和課程內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的日常生活、社會熱點、國家戰(zhàn)略等方面的討論/思考題，以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，促進其自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)其積極互動、主動探究。另外，利用課程開展線上線下混合式教學(xué)的教師可以引入域外成績，使最終評價更加全面合理。

2.5 建立有效的維護、推廣和持續(xù)改進機制

由于每一期線上課程教學(xué)周期較長、選課人數(shù)較多且學(xué)習(xí)時間全天化，需要成立專門的課程建設(shè)運行團隊，建立有效機制開展課程維護、推廣和持續(xù)改進，通過全程維護保障課程良好運行，通過定期推廣擴大課程影響力，通過反饋和培訓(xùn)實現(xiàn)課程的持續(xù)改進和教學(xué)團隊教學(xué)能力水平的提升，確保課程建設(shè)質(zhì)量，具體機制如表1所示。

表1 維護、推廣和持續(xù)改進機制

3 建設(shè)成效

經(jīng)過三期的教學(xué)運行，課程積累了良好口碑，通過不斷建設(shè)探索，第四期教學(xué)運行數(shù)據(jù)有效提升，與第三期數(shù)據(jù)對比如表2所示。選課人數(shù)達到9346人，較第三期增加122%，在同類課程中選課人數(shù)提升至當(dāng)期第三；討論區(qū)互動發(fā)帖數(shù)達四千余次，參與互動情況較前期課程有明顯增加；SPOC使用學(xué)校超過30所，人數(shù)超過3000人，通過調(diào)查，課程對本校及其他院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生對應(yīng)畢業(yè)要求的達成提供了相應(yīng)指標(biāo)點的支撐。但隨著課程參與人數(shù)增多，如何更好的滿足各類需求、解決部分“虛假”互動等問題還需要進一步探索。

表2 課程第三、四期課程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)對比(來自平臺)

4 結(jié)語

在線開放課程建設(shè)是一項長期持續(xù)且與時俱進的工程。整體而言，課程團隊經(jīng)過多期課程教學(xué)運行，在“傳感器與測試技術(shù)”在線開放課程建設(shè)上進行了較有成效的探索與實踐，其建設(shè)思路、方法和成果為本門課程的線上、線下及混合式教學(xué)改革的進一步推進和完善奠定了基礎(chǔ)，同時也可為其他工科專業(yè)在線開放課程建設(shè)提供一定借鑒。