材料力學(xué)課程MOOC教學(xué)模式的探討

材料力學(xué)課程MOOC教學(xué)形式的討論〔〕:

摘要：材料力學(xué)課程是大多數(shù)工科專業(yè)的一門專業(yè)根底課程，授課學(xué)生眾多，且具有一定的學(xué)習(xí)難。MOOC(MassiveOpenOnlineCourse)作為一種新型的開放式網(wǎng)絡(luò)在線教育教學(xué)形式，運(yùn)用到傳統(tǒng)的材料力學(xué)課程中對材料力學(xué)的教學(xué)形式將會(huì)產(chǎn)生不小的影響。本文根據(jù)西安科技大學(xué)理工科學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的相關(guān)情況，對材料力學(xué)課程在MOOC平臺下的相關(guān)教學(xué)形式進(jìn)展了討論。

關(guān)鍵詞：MOOC；材料力學(xué)；教學(xué)形式

本文引用格式：楊帆.材料力學(xué)課程MOOC教學(xué)形式的討論[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(09):106-108.

一引言

材料力學(xué)課程是我校機(jī)械、土木、采礦、環(huán)境、平安、能源、地質(zhì)等大多數(shù)理工科專業(yè)學(xué)生的專業(yè)根底課程和工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程。同時(shí)，材料力學(xué)課程也是相關(guān)專業(yè)同學(xué)理解和接觸所學(xué)專業(yè)的第一門課程，還是這些專業(yè)的同學(xué)將來報(bào)考研究生時(shí)熱選的考試專業(yè)課。作為一門工科專業(yè)根底課，材料力學(xué)課程內(nèi)容與工程實(shí)際問題結(jié)合嚴(yán)密，實(shí)用性和根底性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣、理論要求高[1-3]，是溝通根底與專業(yè)的橋梁【4】。其主要學(xué)習(xí)對象為相應(yīng)專業(yè)大二年級的本科生，上課學(xué)生人數(shù)眾多。課程開設(shè)時(shí)間一般在第二學(xué)年的第一學(xué)期。

材料力學(xué)的預(yù)備知識為高等數(shù)學(xué)與理論力學(xué)或工程力學(xué)的靜力學(xué)局部內(nèi)容，后續(xù)課程為彈性力學(xué)、流體力學(xué)、巖土力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等專業(yè)課程，材料力學(xué)課程一般為64課時(shí)，力學(xué)專業(yè)本科學(xué)生學(xué)習(xí)課時(shí)為80課時(shí)。

材料力學(xué)是一門經(jīng)典的力學(xué)課程，目前全國各大高校里，該課程的大多數(shù)的教學(xué)體系仍為前蘇聯(lián)的鐵木辛柯體系，該體系是從根本變形到組合變形，再討論一些專題【5】。我校教授材料力學(xué)課程的主體內(nèi)容為桿件的軸向拉伸與壓縮、剪切、改變、彎曲幾種根本變形，組合變形，壓桿穩(wěn)定，材料的機(jī)械性能，應(yīng)力應(yīng)變的概念，強(qiáng)度理論、能量方法等幾大方面。材料力學(xué)課程具有專業(yè)概念性強(qiáng)，系統(tǒng)性強(qiáng)，邏輯嚴(yán)密，方法技巧要求高等特點(diǎn)[6,7]。按照教學(xué)大綱要求，學(xué)生不但要掌握根本概念，根本理論，還要能正確分析和純熟計(jì)算一些實(shí)際工程問題，涉及大量概念和計(jì)算，比擬枯燥。學(xué)生普通反映該課程理公式多且復(fù)雜，理解難，記不住，不會(huì)用，材料力學(xué)課程比擬難學(xué)，學(xué)習(xí)的積極性不高，缺乏學(xué)習(xí)的自主能動(dòng)性。

傳統(tǒng)教學(xué)形式是板書加簡單的模型演示，課程形式上較為呆板，不生動(dòng)，材料力學(xué)課程公式多、內(nèi)容多、寫起來比擬費(fèi)時(shí)。教師在黑板上演算推導(dǎo)花費(fèi)了大量的時(shí)間，需要學(xué)生有較好的空間想象力，增大了學(xué)生理解和掌握知識的難度。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果很多時(shí)候不盡如人意，學(xué)習(xí)興趣和積極性不高，教學(xué)質(zhì)量難以進(jìn)步，每年期末考試材料力學(xué)課程不及格的學(xué)生所占比例居高不下。

二目前我國MOOC平臺的根本情況介紹

MOOC，即MassiveOpenOnlineCourse，這四個(gè)英文單詞刻畫了這個(gè)教育創(chuàng)新的幾大特征。MOOC課程是大型開放性網(wǎng)絡(luò)課程，其主要特點(diǎn)是"大規(guī)模";、"在線";和"開放";[8,9]。2022年，美國猶他州立大學(xué)設(shè)立了一門IntrotoOpenEducation的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)課程奠定了MOOC開發(fā)課程的思想根底，2022年，加拿大里賈納大學(xué)〔UniversityofRegina〕開授了一門網(wǎng)絡(luò)開發(fā)課程，世界各地的用戶可利用網(wǎng)絡(luò)分享課程資源，參與和討論該課程的學(xué)習(xí)，從而奠定了MOOC形式技術(shù)的根底[10,11]。2022年，MOOC是從美國硅谷發(fā)端起來的在線學(xué)習(xí)浪潮。2022年，清華大學(xué)與北京大學(xué)宣布成為美國在線教育平臺edX〔edX、Coursera和Udacity為MOOC三大課程提供商〕的首批亞洲高校成員之一。同年，上海交通大學(xué)與復(fù)旦大學(xué)也宣布加盟Coursera。這些高校參加國外三大著名教育平臺的宣告，開啟了國內(nèi)MOOC的興起與建立。隨后，西安交通大學(xué)、中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國科技大學(xué)、吉林大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)等諸多國內(nèi)課程在edX、Coursera、Udacity、學(xué)堂在線、慕課等互聯(lián)網(wǎng)資源平臺上上線，進(jìn)一步推進(jìn)了國內(nèi)MOOC的開展[12,13]。

MOOC以課程形態(tài)，有課程的開始和完畢時(shí)間。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，和同伴一起學(xué)習(xí)，按時(shí)提交作業(yè)和測驗(yàn)，就可以進(jìn)步完成課業(yè)的幾率。傳統(tǒng)的精品課程或是精品資源共享課題都是以量大面廣的高校公共根底課、專業(yè)根底課和專業(yè)核心課，側(cè)重與課程教學(xué)資源的展示，缺乏教師引導(dǎo)的學(xué)習(xí)過程。傳統(tǒng)視頻公開課程以視頻為內(nèi)容傳遞的唯一載體。

MOOC課程與面授課程以及傳統(tǒng)在線課程，比方精品課程、視頻公開課等有很大的不一樣的一點(diǎn)在于MOOC課程需要將教學(xué)內(nèi)容分解到獨(dú)立的知識點(diǎn)，然后制作成簡單的如3-15分鐘的短視頻供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的視頻教學(xué)一般長度都在40分鐘到50分鐘不等。從心理學(xué)認(rèn)知角度來分析，成年人集中注意力的時(shí)間大約為10分鐘。從傳播學(xué)角度分析10分鐘左右的時(shí)間比擬符合當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)時(shí)代人們的閱讀習(xí)慣。視頻時(shí)間過長，學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力很難長時(shí)間集中學(xué)習(xí)，容易出現(xiàn)欣賞疲勞而且在觀看的過程中就有可能打斷，重新看的時(shí)候往往已經(jīng)忘記了之前的要點(diǎn)，又需要重頭再來，這樣反復(fù)幾次，學(xué)習(xí)興趣會(huì)大減。而MOOC這種化整為零的內(nèi)容組織方式可以減輕學(xué)習(xí)的認(rèn)知負(fù)荷，還可以增加學(xué)習(xí)途徑選擇的靈敏性，更適應(yīng)挪動(dòng)學(xué)習(xí)的需要，帶動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和進(jìn)步學(xué)習(xí)效率。挪動(dòng)互聯(lián)的開展也使得隨時(shí)隨地自定步調(diào)的碎片化學(xué)習(xí)成為可能，學(xué)生可以有效利用自己零散的空閑時(shí)間進(jìn)展學(xué)習(xí)，比方在等車或者工作間隙抽空觀看。

三MOOC平臺下材料力學(xué)課程教學(xué)形式分析

MOOC每個(gè)小視頻自成一體，圍繞一個(gè)概念，或一個(gè)原理，逐步深化，有始有終，構(gòu)成一個(gè)相對完好的知識點(diǎn)。簡短的課件內(nèi)容讓學(xué)生在理解某一特定知識點(diǎn)時(shí)，聚焦于該知識點(diǎn)獲取所需的信息，而不為松散的構(gòu)造和冗余的信息所困擾，進(jìn)步學(xué)習(xí)效率。此外，MOOC課程模塊化的知識點(diǎn)使得內(nèi)容主題更加鮮明，明晰的主題劃分，可以讓學(xué)生快速找到需要學(xué)習(xí)和理解的信息，滿足了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，"材料力學(xué)";都是以專業(yè)班級為單位組織課堂教學(xué)，同專業(yè)年級學(xué)生按一樣的教學(xué)方案和進(jìn)度，學(xué)習(xí)一樣的內(nèi)容。這種"齊步走";的教學(xué)形式，強(qiáng)調(diào)的"共性";和"統(tǒng)一";，它留給學(xué)生和教師的自由選擇的余地，無論是從時(shí)間和空間，還是內(nèi)容和方法上來說，都所剩無幾[14]。MOOC課程一般包含多個(gè)3-15分鐘獨(dú)立教學(xué)課件，對應(yīng)與材料力學(xué)中主要知識點(diǎn)，可以讓明確學(xué)習(xí)目的的學(xué)生選擇性的學(xué)習(xí)自己需要的內(nèi)容。一個(gè)個(gè)獨(dú)立的知識點(diǎn)課件，可以讓各自之間的交織組合更加靈敏和便捷。此外，教師可以不以傷筋動(dòng)骨為代價(jià)，完成局部內(nèi)容的調(diào)整和變換比方當(dāng)教師對其中的一個(gè)知識點(diǎn)的講解或是問題設(shè)置不滿意時(shí)，只需要針對這一個(gè)局部重新設(shè)置，其他內(nèi)容不會(huì)受到影響。這種相對獨(dú)立的碎片化的小知識點(diǎn)視頻，有利于MOOC課程內(nèi)容的分享和利用。

MOOC課程將現(xiàn)有的培養(yǎng)方案中要求學(xué)生掌握的材料力學(xué)課程內(nèi)容化為單個(gè)單元的知識點(diǎn)以視頻、習(xí)題集、在線學(xué)習(xí)的方式。

基于MOOC課程與傳統(tǒng)課程的區(qū)別如下列圖所示：

在MOOC課程中，教學(xué)課件是教學(xué)引導(dǎo)作用，練習(xí)和討論是MOOC課程的重要環(huán)節(jié)，對學(xué)生更準(zhǔn)確掌握MOOC課程的學(xué)習(xí)起著重要的作用。所以測驗(yàn)題目也是課程重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以測試帶動(dòng)學(xué)習(xí)是MOOC課程的一種教學(xué)策略。MOOC課程通過測驗(yàn)題目的設(shè)計(jì)來提醒學(xué)生關(guān)注課程教學(xué)內(nèi)容中的關(guān)鍵點(diǎn)，通過測驗(yàn)題來傳遞希望學(xué)生建立的正確認(rèn)識。練習(xí)模塊主要包含每講內(nèi)容對應(yīng)的單元測試，提交的作業(yè)，和最后的期末考試。

學(xué)習(xí)過程中，除了教師作為學(xué)生講授課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)之外，學(xué)生之間的學(xué)習(xí)互動(dòng)是任何學(xué)習(xí)過程的重要內(nèi)容。課題論壇模擬的是在傳統(tǒng)課程中"和同伴一起學(xué)習(xí)";氣氛，能減少學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的孤獨(dú)感和無助感。MOOC的基因-大規(guī)?！睲assive〕決定了課程在任何時(shí)刻都有可能有人正在在線學(xué)習(xí)，這就意味著學(xué)生隨時(shí)都可能在課程論壇中找到學(xué)伴，也大大進(jìn)步了學(xué)生提出的問題被即使解答的可能性。這在以前的精品課程或傳統(tǒng)的視頻教學(xué)上很難實(shí)現(xiàn)。

同時(shí)，從促進(jìn)掌握學(xué)習(xí)的進(jìn)度，學(xué)生需要借助討論開展深化的考慮和學(xué)習(xí)，"討論";是培養(yǎng)學(xué)生高級思維才能的重要策略。學(xué)生在學(xué)校過程中，觀看課程中的視頻和學(xué)習(xí)材料，這一教學(xué)過程讓學(xué)生記住知識，配合測試題，可以在一定程度上幫助學(xué)生理解和應(yīng)用知識。而在學(xué)生討論的過程中，他們需要醍醐問題，進(jìn)展解釋、辯論和爭論、找出答案，在這一系列的質(zhì)疑和解釋等活動(dòng)過程中，學(xué)生就更容易記住并正確理解相關(guān)知識點(diǎn)。

討論區(qū)支持了學(xué)生之間建構(gòu)知識的討論，是課程MOOC的重要一個(gè)環(huán)節(jié)，它實(shí)現(xiàn)了學(xué)生與學(xué)生之間的對話，促進(jìn)學(xué)生之間的互相學(xué)習(xí)交流。一般而言課程討論區(qū)包含三個(gè)子模塊，即教師答疑區(qū)，課題交流區(qū)，綜合討論區(qū)。教師答疑區(qū)是發(fā)表關(guān)于作業(yè)、測試、課件內(nèi)容希望能得到教師答復(fù)的疑問。課堂交流區(qū)是課件作為教學(xué)內(nèi)容的討論。綜合討論區(qū)是發(fā)表任何想與大家分享的經(jīng)歷及想法。關(guān)于課程、學(xué)習(xí)、工作、生活等一般性話題。

與傳統(tǒng)的課程不同，MOOC課程作為在線開放性課題，受眾眾多。原那么上講，任何人都可以通過網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)MOOC課程，主要目的定位為：1〕高校機(jī)械、土木、采礦、環(huán)境、平安、能源等理工專業(yè)局部學(xué)有余力希望提早學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程的大一年級本科學(xué)生。2〕高校正在進(jìn)展傳統(tǒng)實(shí)體材料力學(xué)課程學(xué)習(xí)，需要課下預(yù)習(xí)，復(fù)習(xí)補(bǔ)充學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程知識的大二年本科級學(xué)生。3)高校已經(jīng)完畢材料力學(xué)課程學(xué)習(xí)，但未能修到課程學(xué)分，需要補(bǔ)休或重修的大三或大四年級本科生。4〕選擇材料力學(xué)作為考研的專業(yè)課考試內(nèi)容的本科學(xué)生。5〕已參加社會(huì)工作，需要補(bǔ)充學(xué)習(xí)材料力學(xué)知識或回憶復(fù)習(xí)材料力學(xué)專業(yè)知識的相關(guān)專業(yè)人士。

基于MOOC的教學(xué)形式設(shè)計(jì)以學(xué)生為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí)流程，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)材料力學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，吸引學(xué)生的注意力，進(jìn)步學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效率，教學(xué)效果顯著提升。

目前，材料力學(xué)MOOC課程主要包括三個(gè)方面：視頻或PPT課件，練習(xí)，討論。形成一套"視頻+習(xí)題+在線學(xué)習(xí)";的MOOC課程流程[15,16]。三個(gè)環(huán)節(jié)基于網(wǎng)絡(luò)在線平臺兩兩互相補(bǔ)充，共同構(gòu)成整個(gè)材料力學(xué)課程。

同時(shí)，隨著現(xiàn)代化互聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的開展，而以量大、速度快、形式多為標(biāo)志的大數(shù)據(jù)時(shí)代，通過各種形式進(jìn)入MOOC的合作教學(xué)、學(xué)習(xí)體驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，使個(gè)性化評價(jià)和個(gè)性化推送成為可能，為課程理解提供了數(shù)據(jù)支撐[17,18]，記錄了海量學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程和學(xué)習(xí)行為，對其數(shù)據(jù)進(jìn)展挖掘，分析反響給學(xué)生和教學(xué)管理者，可以為促進(jìn)學(xué)生調(diào)整自身學(xué)習(xí)行為、為教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況針對性進(jìn)展對出錯(cuò)較多的知識點(diǎn)進(jìn)展詳細(xì)的，重點(diǎn)的講解，調(diào)整教學(xué)方案提供根據(jù)。

MOOC課程是大型開放性網(wǎng)絡(luò)課程，目前國內(nèi)已有多個(gè)較為成熟的MOOC在線平臺，例如學(xué)堂在線、中國大學(xué)MOOC、好大學(xué)在線、超星慕課以及智慧樹等。目前，中國大學(xué)MOOC在線課程1254門，力學(xué)類課程10門；學(xué)堂在線課程1021門，力學(xué)類課程117門；好大學(xué)在線課程270門，力學(xué)類課程2門。為以金智-好大學(xué)MOOC在線平臺為例，該MOOC在線平臺是上海交大慕課研究院最新研究陳果轉(zhuǎn)換，是一大批具有實(shí)際MOOC教學(xué)經(jīng)歷的專家經(jīng)歷結(jié)晶。

根據(jù)西安科技大學(xué)局部本科學(xué)生的問卷調(diào)查，有43%學(xué)生每天上網(wǎng)時(shí)間為1-2小時(shí)，39%學(xué)生為3-5小時(shí)。而且有83%學(xué)生平時(shí)會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)線上進(jìn)展學(xué)習(xí)。這說明通過網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)來補(bǔ)充傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)已經(jīng)成為一種主流學(xué)習(xí)形式。

四結(jié)語

材料力學(xué)作為一門根底專業(yè)課程，修課學(xué)生眾多，MOOC課程教學(xué)形式可以對傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式進(jìn)展補(bǔ)充和輔助，幾種不同教學(xué)形式的結(jié)合使得學(xué)生學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程更為方便、快捷和有效率?？梢灶A(yù)見在不遠(yuǎn)的將來，短小精悍、主題明確、形式多樣且自成體系的MOOC視頻，將會(huì)讓MOOC課程教學(xué)形式成為繼傳統(tǒng)課堂和以往的視頻教學(xué)之后的一種涉及面廣泛的重要的教學(xué)形式。

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