精品在线开放课程建设及应用的实践探索
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摘 要：本文基于传统基础力学课程建设中遇到的问题，以《身边的趣味力学》精品在线开放课程为切入点对课程建设和应用进行了一系列改革，主要包括着眼“高阶性”，完善“基于能力培养”的课程体系建设、着眼“创新性”，创建优质教学资源、在教学理念上强调学以致用，培养学生的工程意识、在教学任务设置上着眼“挑战度”，激发学生学习兴趣、在教学方法上采用线上线下混合式教学，重构学习过程。这些改革措施有效破解了传统基础力学课程教学中遇到的难题，为其他类型的在线课程建设提供一定的借鉴。
关键词：在线开放课程;基础力学;课程资源
一、引言
基础力学（本文特指理论力学、材料力学和工程力学）是机械、材料、土木、水利、能源动力、纺织工程等多数工科专业的技术基础课，是后续很多专业课程学习的基础，在工程技术领域中有着非常广泛的应用。从学生的学习体验来看，这门课理论性较强，概念多，公式多，运用传统的教学方法学生普遍学习兴趣不高，学习效果不理想[1]。在信息技术如此发达的今天，教育工作者有必要也必须适应学生学习习惯的改变，将传统课程升级改造为在线课程，丰富学生的学习资源，利用信息技术促使学生更好的掌握知识和提升能力。但通过对国内几大主要在线开放课程建设平台（如中国大学MOOC、学堂在线、智慧树等）的调研发现：目前基础力学在线开放课程虽已建设了不少，课程名称多为传统的理论力学、材料力学、或工程力学;且课程章节大多按照传统的教材章节安排，缺乏创新性和吸引力。
为此，本精品在线开放课程建设主要针对应用型本科院校机械工程人才培养需求，以成果导向教育（OBE）理念为引领，以“金课”提出的“两性一度”为标准，以问题为导向、以案例为抓手、培养学生创新能力和利用力学知识解决工程实际问题的能力。通过本课程的建设和应用，努力使学生达到深谙理论、拓宽应用，体味乐趣的目标。
二、精品在线开放课程建设
（1）课程名称的新颖性
本在线开放课程建设主要着眼于深度挖掘身边的生活实例、工程案例中的力学原理，提纲挈领的总结力学课程解决问题的思路，将生活中的具体问题通过力学建模转换到利用书本知识能够解决的理论模型中来，从而切实提高学生利用所学知识解决实际问题的能力。在课程内容上，本课程将传统的《理论力学》和《材料力学》两门课程综合在一起，建立力学课程群，就是目前的《身边的趣味力学》。如此设置课程名称的原因有二：一是从课程开设时间方面考虑，一般《理论力学》开设在大一下学期，《材料力学》开设在大二上学期。《理论力学》课程中的静力学部分是《材料力学》的基础。考虑到学生在学习《材料力学》时可能要复习《理论力学》的部分内容，因此建立课程群很有必要。二是从课程建设的创新性方面考虑，本在线课程不再拘泥于教材章节，而是精选身边和工程中的典型案例，用所学的基础力学的知识定性或定量地解决工程中的问题，一方面增加了课程的挑战度，能有效调动学生的好奇心;二则由于案例均来自身边的生活实例，故能增加课程的趣味性[2]。
（2）着眼“高阶性”，完善“基于能力培养”的课程体系建设
课程的“高阶性”即要求课程知识、能力、素质的有机融合，是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高阶思维。目前大部分课程建设主要是依据教材章节，多数还是强调知识内容的连续性和完整性，没有真正体现从培养学生解决复杂问题所需的能力角度出发来组织教学内容。本课程建设主要以成果导向教学理念为指导，以本课程在学生毕业要求达成矩阵中对应的“能力培养”为课程目标，对课程体系进行进一步的重构和完善。对于《身边的趣味力学》这门课，主要承担了两个能力培养指标点：一是具有与专业相对应的力学知识，能够应用专业知识解决所对应的工程复杂问题;二是基于力学原理对专业相关的物理、工程等现象进行研究和实验验证。本课程建设以这两个能力目标实现为依据，分析每一个能力目标的实现需要哪些知识来做支撑，再结合课程知识点之间的内在逻辑关系，完善课程内容体系;再按照认知、能力发展规律对内容体系进行优化，按照层次化、模块化来进行组织。课程内容采用模块化教学，对《身边的趣味力学》各教学要素进行模块化处理，具体包括：课程信息模块、课程内容模块、教学方法模块、教学过程模块和教学评价模块。每个模块都分别制定知识和素质能力两类两级具体目标、成果的具體形式以及相应的教学策略，从而构成了本课程的学习成果目标体系。
（3）着眼“创新性”，创建优质教学资源
课程的“高阶性”即要求课程内容反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。目前大多数课程建设主要是依据传统的教材，多数案例还是采用比较传统的工程模型，反映时代性和前沿性的素材比例不大，教学形式主要还是“秧田式”的面授课堂，主要还是教师讲，大班上课与学生的互动较少等。本课程建设以《身边的趣味力学》课程培养的能力目标实现为依据，广泛收集力学在时代前沿科技、工程中的应用实例，充实教材案例;同时，为了适应线上学习的需要，努力打造优质的电子教材、云教材等新型的教材组织模式。在线课程建设方面，课程团队努力优化理论教学模块，充实测试模块，重点开发实践任务模块。在理论教学模块，进一步挖掘日常生活、工程实践中蕴含力学原理的典型案例充实到课程中，提升课程的趣味性和实践性。在实践任务模块，深入工程实地、企业现场、科研项目开发等场合相关环节，收集力学在时代前沿科技、工程中的应用实例，将其加工整理后设计为项目任务，在学生学习完对应的理论知识之后作为实践项目任务发放，使理论学习和解决工程实际问题紧密联系起来，切实提高学生解决复杂工程问题的能力。
具体说来，在课程资源建设方面主要基于两点考虑：一是方便学生自主学习;二是方便力学团队的组建和日常培训。课程资源主要以文档、视频等形式将教师上课的ppt课件，跟课程内容密切相关的视频资源上传到对应的章节目录下。对每一章每一节的重点内容，以“任务点”的形式明确标记出来，让学生对本门课的重点内容有清晰的了解，方便学生有的放矢。对于视频资源，在常规课堂上通常都只讲解或动画播放一遍，对于没有跟上进度或当堂理解不够透彻的学生，这部分视频可以有效辅助学生在课后的复习和释疑。在试题库建设方面，客观题主要以选择、填空、判断等形式将试题上传，方便后续课堂、课后测试使用。在课程“资源拓展”模块也上传了不少资源。另外，对于学生课后作业中出错较多的题目，课程团队将做的好的学生的作业拍照上传，一方面节约了课堂讲授的时间，另一方面也起到带头示范的作用，在学生中能起到同伴互比、互帮、互学的良好氛围。另外，在课程资源方面，课程团队将近14年来的7份全国竞赛题和7份湖南省竞赛题汇总到一起，方便学生随时随地调取。 三、精品在线开放课程应用
自2018年9月起，利用在网络平台上建立的《身边的趣味力学》开放课程，课程团队已尝试在本校5个专业12个行政班级开展应用，并初步总结出课程的部分改革成果。
（1）在教学理念上强调学以致用，培养学生的工程意识
在开展教学实施过程中，明确“以学生为中心”，在教学过程中充分发挥学生的主动性，体现出学生的首创精神。通过创设机械工程问题情境、创设协作学习环境，让学生有多种机会在不同的情境下去应用他们所学的知识，让学生根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案。采用超星泛雅平台的“一平三端”技术、“蓝墨云班课”、智慧树平台等信息化的教学手段实现五个转变，即从教师中心向学生中心转变、从灌输课堂向对话课堂转变、从封闭课堂向开放课堂转变，从知识课堂向能力课堂转变、从重学轻思向学思结合转变，提高学生学习的主动性和创造性。
（2）在教学任务设置上着眼“挑战度”，激发学生学习兴趣
课程的“挑战度”即要求课程内容有一定难度，需要跳一跳才能够得到，老師备课和学生课下都有较高要求。传统课程由于受课时的限制，学生学习积极性的限制，传统教材内容泛而全的限制，教师在课程内容的选择上内容难度相对偏低。这样导致的后果是：一方面课程内容激不起学生的好奇心，学习积极性普遍不高;二是内容难度不大，学生可以靠考前突击通过考试，导致学生不注重过程学习，存在投机的嫌疑;三是长期教授没有什么难度的知识，导致教师的专业水平提高有限，职业认同感也逐年下降。
本在线课程以《身边的趣味力学》课程培养的能力目标为引领，从案例收集、内容呈现、教学组织等方面全面提高课程难度。在案例收集过程中，广泛收集反映时代前沿的鲜活案例入课堂。由于课程案例来自于工程案例，都是一些具体的实例，没有现成的理论模型直接套用，学生需要从案例中提炼出理论模型，课程难度自然就加大了;在内容的呈现形式上，借助视频、图片等形式让案例生动起来，激发学生探究的欲望;在学习模式上，摆脱以往的“满堂灌”教学，以案例为起点，将学生进行分组，通过组内协作完成从实际案例到理论建模，再到分析模型，求解未知量，解释工程案例成因;从教师的角度来讲，从哪里优选工程案例，案例如何有序安排，如何引导学生建模，以小组学习模式组织教学如何进行个体评价等，这些教学过程和模式的摸索与总结必将促成教师专业水平的提高。
（3）在教学方法上采用线上线下混合式教学，重构学习过程
在课程资源数字化之后就可以进一步探讨教学模式的改变了。翻转课堂是目前比较流行的一种教学模式，强调学生课前自主学习，课中集中解决难点问题。但考虑到本校学生的实际情况，学生很难一下子从被动学习中转变过来，全力配合老师的教学改革从被动一下子转变为非常主动。所以本课程团队采用的是小步走的方式，先是通过视频资源让学生了解什么是翻转课堂，实现翻转课堂之后会给他们带来的改变以及最终的收获是什么;第二步，部分习题只在课上讲解思路，具体解题过程要求学生通过与网络课程配套的手机APP“学习通”自学，这时的网络资源还只是课后复习的一个辅助工具;第三步，建立课程对应的试题库，课堂上根据学生的听课状态实时发布作业，要求学生在有限时间内答题并提交，系统会自动批改并给出分数，这种做法一方面迫使不认真听讲的同学集中注意力，另一方面教师也可以通过学生的答题情况了解学生的知识掌握情况;第四步，从系统后台的统计分析数据可以看出学生通过网络自主学习的情况，对学习非常积极的同学在班上公开表扬，起到示范带头作用;对活跃度非常低的学生，利用系统的督学功能实时提醒，让学生感受到老师的关心，一定程度上保证学生不至于掉队太远。课程应用主要开展的活动形式有：课堂签到、随机点名、抢答、头脑风暴、讨论、随堂测试、督促学习、发送通知等。这些活动最终都会按照一定的比例折算成分数，用作学生的平时成绩。这些及时反馈的学习测试能有效调动学生的学习积极性，有效避免了部分学生不注重过程学习，最终突击应付考试的现象，真正做到功在平时，使得形成性评价更有效促进学生的学习。另外，课程团队还专门开设了“力学竞赛团队”班级，将不同年级的参赛学生聚集在一个虚拟的班级里，不同年级的学生相互之间能有更多的联系[3]。学生在做题过程中遇到问题可以由其他同学帮助解答，一方面锻炼了学生的表达能力，同时也为培训指导教师节约了时间。另外，往届参赛学生还可以将自己竞赛准备的过程以及独有的心得体会跟同伴交流，在学习同伴的共同陪伴下钻研并不简单的竞赛题，对学生克服困难，迎难而上的意志品质也是一种锤炼。
四、结束语
《身边的趣味力学》在线课程建设期内，课程做到了将教学资源全部上网，按照适合线上学习的方式组织教学资源，在常规班级能有效弥补课程学时少，进度快的不足，促使学生在课外能更有效的自主学习;在课程资源应用过程中，注重教师与学生、学生与学生之间的互动，及时为有疑问的学生答疑解惑，让师生、生生沟通的渠道更畅通，有效消除学生课外学习中的“孤岛效应”，从而有效提高教学质量，提升学生的学习体验，同时也促进教师专业水平的进一步提高。
[参考文献]
[1]夏平、陈莘莘、康颖安. 基于“卓越工程师”培养的工程力学教学改革研究[J]，湖南工程学院学报（社会科学版），2012，22（4）：99-101.
[2]程玉兰、康颖安、夏平. 提高学生对理论力学学习兴趣的探索与实践[J]. 新校园，2014，325：21-22.
[3]程玉兰、夏平、卿上乐、魏克湘. 混合式教学，助推力学竞赛[J]，新校园，2018，482：90-91.
（作者单位：湖南工程学院机械工程学院，湖南 湘潭 411104）
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