材料力學性能課程智慧樹平臺慕課建設實踐

王國星，王慧文，宋曉國

[1.黑龍江工程學院，黑龍江 哈爾濱 150050；2.哈爾濱工業大學（威海），山東 威海 264209]

2015年習近平總書記在致國際教育信息化大會的賀信中提出：應信息技術的發展，推動教育變革和創新，構建網絡化、數字化、個性化、終身化的教育體系，建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會，培養大批創新人才，是人類共同面臨的重大課題。2018年9月10日，全國教育大會在北京召開。習近平總書記出席會議并發表重要講話，指出，“以教育現代化支撐國家現代化”[1]。教育現代化其中就包括了教育的信息化：要求在教育領域中充分運用現代信息技術，以保證擴大教育規模，為教育終身化、個性化和國際化提供保證。

2018年6月新時代全國高等學校本科教育工作會議上，前教育部部長陳寶生第一次提出“金課”。2018年，教育部司長吳巖明確了金課打造標準“兩性一度”，并指出，課程是中國大學普遍存在的短板、瓶頸、軟肋。要大力推廣線上、線下混合式“金課”，每個學校都可以建、可以用、可以學，充分應用線上“金課”進行本地化改造，探索線上“金課”的多種應用模式，打造適合本校學生特點和培養需要的“金課”[2]。

材料力學性能課程是材料類、機械類等專業的基礎課程，是一門概念多、原理多、實驗多的理論與實踐緊密結合的課程。在黑龍江工程學院以往設置的人才培養方案中，總學時基本是48~56學時，在目前最新執行的培養方案中實驗為40學時，理論課程學時嚴重不足，導致內容講授不全、深度不夠等問題。而線上慕課無疑是一個很好的解決方式。其有兩種選擇方案：一種為線上平臺共享課，一種為線上自建課。共享課存在諸如課程教學大綱、授課學生層次不同等問題，共享不完全符合黑龍江工程學院學生實際情況，而且目前該課程的線上可選擇資源不多，所以自建課程無疑是最好的解決方案。

智慧樹平臺是全球大型的學分課程運營服務平臺，服務的會員學校近3 000所，已有超過1 700萬大學生通過智慧樹網跨校修讀并獲得學分[3]。

一、課程設計

課程設計是在線課程建設的首要任務，也制約著課程建設的質量。智慧樹平臺的課程設計包括概要設計、章節計劃與學時分配、見面課設計與VI設計等。

（一）概要設計

概要設計包括課程背景、課程目標、主題詞和團隊等內容。

課程背景是學科專業、時代背景、學生層次等結合課程內容、特點的整體分析。通過分析最終確定的課程背景為：（1）隨著科技進步，人類創造的材料結構越來越大型化，越復雜，依賴的出行工具速度越來越快，這一切都需要有一定承載能力的材料、構件來實現。（2）變形、腐蝕、磨損、斷裂是各類結構件以及機件失效的四種主要形式，這些過程中都有力的身影。（3）傳統材料的力學性能已理論化和系統化，但目前科技發展、社會進步對材料的力學性能提出了越來越高的新的要求，需要從材料、結構和力學性能角度來解決。（4）力學性能的研究成果體現了科學家和工程師的嚴謹研究精神，課程實施以科研精神與思政教育并重，激勵學生具有嚴謹的科研精神和較高的工程師素養。

課程目標結合工程教育專業認證通用標準和材料類專業補充標準確定為：掌握金屬材料各種力學性能指標、影響因素和測試方法；理解金屬材料產生各種力學性能的微觀機理；綜合金屬材料力學性能的微觀機理、影響因素具備提高金屬材料力學性能設計等能力。同時，確定了課程的設計原則：從工程案例的角度講指標、測試方法；從研究者的角度講材料力學性能的微觀機理；從工程材料的實際服役條件選用材料角度講影響因素；使用思維導圖建立課程知識脈絡體系。主題詞確定為：鋼鐵是工業的脊梁，作為脊梁的鋼鐵材料是一種結構材料，其在服役過程中施展突出才華便是力學性能。課程以教育部工程教育專業認證為指導，專業培養目標為指引，以學生畢業要求為導向，系統構建力學性能指標、測試方法、微觀機理、影響因素等課程四要素知識體系，使學生具備在工程實踐中選用材料、測試方法，進行失效分析，改善材料力學性能等方面的技能，同時培養學生具有嚴謹的科學精神和較高的工程師素養。

課程教學團隊是課程建設的基礎，建課團隊教師選擇對課程內容熟悉，多輪次教學，教學科研經驗豐富，在專業上有一定影響力的教師，在保障課程質量的同時能夠提升課程宣傳度、影響力。同時，選擇優秀的年輕教師，使課程梯隊職稱、年齡層次合理。

（二）章節計劃與學時分配

課程團隊結合在線課程教學特點梳理課程內容，多次討論，根據專業學生情況，以知識點為基本教學單位對原有的內容體系進行拆分刪減，確定課程教學章節計劃、單元與知識點名稱等。例如在原有教學單元中，第1章為金屬在單向靜拉伸載荷下的力學行為，第2章為金屬在其他靜載荷下的力學行為，將二者合二為一，整體章節題目為金屬在靜載荷下的力學行為，將涉及到的靜載實驗——拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、硬度等放在一起，對比學習，更便于學生對知識掌握和內容體系的梳理。然后，根據團隊教師的教學經歷和科研方向，對授課內容進行了任務分配。各位團隊教師根據任務和錄課相關要求完成課件制作，每節彈題、章節測試題、課程測試題與課程討論題目的準備。依據在線課程每個知識點5~15分鐘，線上教學1學時25分鐘，根據本專業課程教學大綱內容，結合知識體系重難點分布，線上教學以基礎知識為主，難點內容根據知識主次有選擇錄制，最終確定錄制視頻55個，其中緒論1個，金屬在靜載下力學行為18個，金屬在沖擊載荷下力學行為5個，金屬斷裂韌度部分8個，金屬在交變載荷下力學行為9個，應力腐蝕與氫脆部分3個，金屬摩擦與磨損部分5個，金屬高溫力學行為2個，實驗部分4個。錄制總時長587分鐘，共計31學時，其中在線課程24學時，章節測試10次，章節討論38個。

（三）見面課設計與VI設計

見面課即是根據課程內容編排，通過學生完成在線自主學習后安排的與學生在線或線下的教師與學生面對面的授課形式。與在線錄制的課程有所不同，不是學習一個個的知識點，主要涉及所學知識的整體性把握上。主要環節包括：知識總結、回顧與提升，形式有教師總結，師生—生師問答環節、分組討論環節等。本課程見面課組織實施教學按照平臺要求，2學分課程見面課設置4次8學時，內容分別設置為金屬在靜載下的力學行為、金屬在沖擊載荷下的力學行為與金屬的斷裂韌度、金屬在循環載荷下的力學行為、金屬在環境介質與溫度下的力學行為等四個部分。采用線下現場錄制的形式進行。每部分內容采用“闖三關”過程：知識點、搭橋（知識串聯）、知識應用。知識點采用網絡風暴、連線、知識點歸隊等形式激發學生對所學知識點的記憶。搭橋采用思維導圖形式，建立知識點層次關系，梳理脈絡，搭建知識結構體系。知識應用結合實際工程應用對所學知識進行應用實踐，使所學知識得到升華，學以致用。

VI設計指課程整體的包裝設計。智慧樹平臺工作人員根據課程特點與教師交流制作關于課程風格、課程角標、窗口樣式、切換鏡頭樣式等。主體以突出講課內容，頁面簡潔明了，內容對比醒目為原則。

二、課件制作與視頻拍攝、制作

（一）課件制作

課件是MOOC教學的主要教學文件，其質量關乎到學生學習的關注度與挑戰度，教師講課內容的精準度，教學效果的良好度以及課程未來的推廣度等。課件制作是教學內容的再加工、精煉與升華，體現多媒性，而版面設計、色彩的搭配合理性也會制約課件制作的質量。課件在制作過程中滲透以下幾方面要素。

1.案例教學引領。案例教學以案例為出發點，以學生在課堂內外對真實事件和情境的分析、思辨為重點，使學生自主開展討論、質疑和反思，達到培養學生綜合運用知識解決實際問題或復雜工程問題能力的目的。課程深入挖掘各方面的案例：課程理論發展史，日常生活、生產，中國傳統文化，歷史大事件，科研成果等[4-5]。包括系統的案例、知識點的小案例，通過案例的引入、案例實訓，多維度對學習者進行知識內容的理解強化，提高學習者一次學習的掌握程度。如在進行緒論講解時，引入世紀工程港珠澳大橋，從中滲透大橋的建設需要考慮到材料的力學、化學、環境等綜合因素，是一個系統的復雜工程問題。通過這個案例學生不僅僅理解了每一個單獨的力學、化學、環境因素是什么，并且深刻理解到彼此之間的聯系，大大地提高了學生學習效率。

2.思政元素滲透。課程思政的本質就是教書育人、立德樹人，其是一種理念，是教書育人、立德樹人的深化、細化和具體化。體現的是綜合的教育、協同育人的理念。把思政元素引入并有機融入材料力學性能課程教學中，對培養基礎扎實、專業技能強、有發展潛力而且具有正確的世界觀、人生觀、價值觀和具有大格局、大奉獻精神的新時代青年具有重要的社會意義[6]。團隊教師充分挖掘、剖析課程知識點聯系蘊含的思政元素，將知識點中發現的思政元素應用于課程教學過程之中。其中思政元素存在于引入知識點的過程中，也存在于講解知識點的過程中。如在講解氫脆知識點時引入我國老一輩科學家李薰發現了氫脆現象案例。案例結合思政內容充分體現科學家嚴謹的科學精神和甘于奉獻的精神，使學生在掌握知識的同時，受到思想啟發和教育。

3.雙語、專業認證結合。國際化是21世紀高等教育的必然趨勢，所以在高等教育課程實施中要體現國際化視野。雙語教學可以提高學生的英文水平，給學習創造一個外語語言思維環境，有利于學習者使用另一種語言進行思考、學習。結合授課對象的認知水平，以全課程關鍵詞形式，選擇知識較為簡單的部分內容進行全英文授課。而在課程資源部分上傳目前國內外與課程內容相關新的研究成果如英文文獻、全英文教科書等，為學生英語閱讀和知識擴展提供幫助。

工程教育專業認證是培養與國際接軌的工程師，其未來是全國工科本科專業教育必經之路。課程設計、課件制作都以工程教育專業認證為指導，教學實施過程體現專業認證三大核心理念，以提高學生辨識和解決復雜工程問題的能力，體現知識更新。

（二）視頻拍攝制作

視頻錄制的模式包括：演播室錄制、課堂實錄、錄屏等方式，也可以采用前二者相結合的方式。本課程采用演播室錄制理論課程，實驗室與錄屏結合錄制實驗課程以及課堂錄制見面課的方式進行。

演播室錄課在沒有學生互動條件下進行，對教師來說是一個巨大的考驗。因為部分教師在鏡頭前存在儀表木訥，語速過快，口頭禪較多等問題。其解決辦法是教師將要口述的內容提前做成演講稿，多次演練，最終做到大方得體，語言流暢，語速適當。團隊教師經過認真的準備和彩排保證了錄制過程的順利完成。

在所有視頻錄制、剪輯完成后，教師對視頻進行逐一審核。審核的主要問題有：教師口誤、肢體語言不當、課件內容錯誤、課件動畫與教師語言不同步等。針對這些問題采用重新補錄視頻和補錄聲音等進行修改。

三、后續工作

在整體課程建設過程中前幾個階段的工作占用大部分的時間，上述過程結束后，視頻提交至平臺進行審核，需要大概兩周的時間。在這個期間教師進行課程上線前的其他準備工作。課程資料與資源準備，主要包括：課程相關參考電子書目（中、英文）、章節知識點及全課程思維導圖、課程實驗測試相關國家標準、課程相關內容雙語教學英文講稿、知識擴展版塊（知識點相關文獻）等內容。電子書目和課程相關內容雙語教學英文講稿為學生提供學習參考。章節知識點及全書知識點思維導圖為學生知識脈絡的梳理和知識體系的構建提供指導。課程實驗相關標準培養學生具備工程師應有的規范化、標準化的素養。知識擴展版塊內容為學生創新知識體系，培養學生具備知識更新習慣與能力。同時，教師結合課程特點與內容體系科學合理地制定課程成績評定構成和標準，便于不同院校教師和學生對在線課程的使用和學分認定。課程上線使用經過一輪完整教學后，可以根據使用過程中存在的問題，在課程學期結課后對課程相關內容（如習題、學習資源等）進行一些小的調整和完善。

四、結論

MOOC教學是一種未來高等教育的必然趨勢。目前，在線慕課資源較為豐富，但資源未必適合所有層次的高校，因此有必要針對不同層次院校錄制相應的慕課資源，實現MOOC本地化。課程團隊在學校學院大力支持下利用智慧樹平臺經過一步步建設，過程中互相協作，融匯交流，完成了材料力學性能網上共享課程的智慧樹平臺上線。團隊成員在建課過程深刻體會到，慕課建設是一個系統工程，其對現代教師提出了更高的要求，教師不僅是一名優秀的演員，還是一位優秀的編劇和導演。在線慕課的建設，對教師規范教學行為，提升教學教育水平具有重大的意義。