《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)

摘要：《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門面向非機(jī)械類學(xué)生開設(shè)的理論性強(qiáng)、涉及面廣、學(xué)科交叉鮮明的專業(yè)必修課程，由于課程內(nèi)容繁雜、難度較大，學(xué)生普遍缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，如何吸引學(xué)生的興趣成為上好這門課程的關(guān)鍵所在。通過各類網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我們開發(fā)了一套課程網(wǎng)絡(luò)平臺，該平臺包括課堂教學(xué)模塊、課后測試模塊和學(xué)生問答模塊等三個(gè)部分，通過三個(gè)模塊間的有機(jī)聯(lián)系，對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行綜合評價(jià)，并能實(shí)時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題，成功激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生成績顯著提高。

關(guān)鍵詞：課程網(wǎng)絡(luò)平臺；課堂教學(xué)；課后測試；學(xué)生問答；學(xué)習(xí)效率

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）15-0104-03

一、引言

《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門關(guān)于過程工業(yè)相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的理論課程，具有理論性強(qiáng)、涉及面廣、學(xué)科交叉鮮明等特點(diǎn)，由于課程涉及彈性力學(xué)、材料科學(xué)、化工設(shè)備設(shè)計(jì)等知識，內(nèi)容繁雜抽象，學(xué)生反映學(xué)習(xí)難度較大；另外該課程主要面向非機(jī)械類工科學(xué)生，授課學(xué)生普遍缺乏基本的力學(xué)基礎(chǔ)，對這門課的學(xué)習(xí)積極性低，課堂教學(xué)效果不甚理想。另一方面，隨著我國高等教育改革的深入，傳統(tǒng)課堂教學(xué)時(shí)數(shù)大為減少，如果仍沿用以往的教學(xué)模式進(jìn)行面面俱到的寬泛講授，則易顧此失彼，達(dá)不到好的教學(xué)效果。因此如何有效吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，解決教學(xué)時(shí)數(shù)減少和教學(xué)質(zhì)量提高的矛盾，就必須對《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新改革，從而使該課程在學(xué)生培養(yǎng)中起到積極有效的作用。近年來隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)過程到教學(xué)內(nèi)容都經(jīng)歷著全方位的深刻變革，將課堂教學(xué)搬到網(wǎng)上這種教學(xué)模式正日新月異地改變著高等教育的現(xiàn)狀。以麻省理工的MIT courses、哈佛大學(xué)和麻省理工合作的edX、斯坦福大學(xué)的Coursera以及可汗學(xué)院等為基礎(chǔ)衍生出的一系列慕課平臺受到越來越多教育工作者及學(xué)生的關(guān)注和參與。國內(nèi)相關(guān)的平臺包括中國大學(xué)MOOC（愛課程網(wǎng)和網(wǎng)易云課堂合作的在線學(xué)習(xí)平臺）、網(wǎng)易公開課、果殼網(wǎng)旗下的MOOC學(xué)院等。慕課（MOOC）的快捷性和便利性使其具有傳統(tǒng)課堂教育不具備的優(yōu)越性，但是需要指出的是大部分慕課平臺的加入都有較高的門檻，以Coursera為例，國內(nèi)目前的合作院校僅僅限于北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等六所高校。而一門課程的慕課建設(shè)大約需要10萬元左右的費(fèi)用，這一價(jià)格對普通的課程建設(shè)而言是一筆不菲的投入。另外，并不是將一門課程搬上網(wǎng)就能馬上提高其教學(xué)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)的優(yōu)劣直接影響著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，因此只有通過合理的線上線下結(jié)合才能真正提升課程的教學(xué)效果。

二、基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的課程綜合測試平臺

（一）平臺功能

為了能綜合評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生對《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的學(xué)習(xí)興趣，我們利用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和開源軟件搭建了適應(yīng)于《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的課程網(wǎng)絡(luò)平臺，以提升學(xué)生學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)。圍繞該平臺，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中知識點(diǎn)的掌握、學(xué)生參與教學(xué)的積極性以及問題的實(shí)時(shí)解答進(jìn)行動(dòng)態(tài)的測評。該平臺主要解決如下幾個(gè)問題：（1）課后作業(yè)的抄襲。常規(guī)的書面作業(yè)的一大問題就是很難杜絕學(xué)生間的相互抄襲，因此作業(yè)成績也就無法真實(shí)反映出學(xué)生的真實(shí)情況。采用課程網(wǎng)絡(luò)平臺后，通過建立一定數(shù)量的題庫做支撐，對不同的學(xué)生進(jìn)行不同試題的測試，最大程度避免了學(xué)生不動(dòng)腦子的抄襲行為。（2）學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。將學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)和測試成績公開化，通過相互間的比較，提高學(xué)生對課程的重視度并激發(fā)學(xué)生相互間的競爭，從而提高其學(xué)習(xí)的動(dòng)力。同時(shí)在平臺測試建設(shè)中，通過對不同題目設(shè)置不同的難度系數(shù)來使學(xué)生回答問題有一個(gè)由簡入難的過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（3）學(xué)生主動(dòng)參與課程的教學(xué)。現(xiàn)有的教學(xué)模式下學(xué)生的角色定位于單純的學(xué)習(xí)，而很難或不愿意參與到整個(gè)教學(xué)過程中，其弊端就是學(xué)生對所學(xué)的東西認(rèn)識不深入，考完就忘。而在《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程網(wǎng)絡(luò)平臺中，學(xué)生可以互相出題、相互答題，一來讓學(xué)生更多地參與到教學(xué)中，通過對自己出的題目的解答情況，加深知識點(diǎn)的認(rèn)識；二來可以將這些學(xué)生出的題目吸納到題庫中，擴(kuò)展題庫的規(guī)模。（4）課后找不到老師答疑。通過《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，可以使學(xué)生有疑問時(shí)即可以在該平臺提問，縮短了師生間空間和時(shí)間的間隔，可使老師在第一時(shí)間回答學(xué)生的疑問，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

綜上所述，該網(wǎng)絡(luò)平臺的建立，在加深學(xué)生對機(jī)械知識理解的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生進(jìn)一步參與到整個(gè)教學(xué)過程中，對提高教學(xué)效果具有極為重要的作用。

（二）平臺的功能實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)有的商業(yè)公司，如考試星（http：//www.kaoshixing.com）、易考通（http：//exam.oucnet.cn）等，雖然也在一定程度上能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)測評的要求，但是在綜合測試學(xué)生學(xué)習(xí)方面還有局限。如果要針對某一教學(xué)要求開發(fā)新的功能，則價(jià)格昂貴，并不適用于我們的教學(xué)改革需求。因此在綜合分析《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)改革要求和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，我們決定在開源軟件TcExam的基礎(chǔ)上，結(jié)合論壇程序SMF（Simple Machines Forum）以及PHP和Mysql技術(shù)，開發(fā)了一套適合于《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程網(wǎng)絡(luò)平臺。該網(wǎng)絡(luò)平臺主要包括三個(gè)模塊：課堂教學(xué)模塊、課后測試模塊和學(xué)生問答模塊。課堂教學(xué)模塊包含了上課的課件、部分上課視頻（或網(wǎng)上搜集的相關(guān)視頻）以及作業(yè)和作業(yè)解答等傳統(tǒng)授課內(nèi)容，這部分內(nèi)容通過購買域名、租用網(wǎng)絡(luò)空間以及使用現(xiàn)有的XML技術(shù)即可快速構(gòu)建實(shí)現(xiàn)；課后測試模塊則是基于Nicola Asuni等人開發(fā)的TcExam開源軟件擴(kuò)充而成，課后測試包含判斷題、單選題、多選題等客觀題和問答題等主觀題，其中客觀題根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)答案自動(dòng)批改，主觀題可通過教師的在線評閱給出分?jǐn)?shù)，由于TCExam能夠大大簡化整個(gè)測試流程，不僅減少了人力，而且極大地提高了效率效率和考試結(jié)果分析的可信度；課后問答模塊則通過安裝SMF建立一個(gè)教學(xué)論壇，學(xué)生課通過實(shí)名注冊，并在網(wǎng)上提出問題或回答問題來實(shí)現(xiàn)整個(gè)教學(xué)過程的參與。

（三）平臺各模塊間的關(guān)系

這三個(gè)模塊形式上彼此獨(dú)立但功能上互相依賴，如圖1所示。其中，課堂教學(xué)模塊是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)延伸，學(xué)生可通過下載課件和課后習(xí)題答案來了解自己作業(yè)的錯(cuò)誤所在，還可以通過瀏覽相關(guān)視頻對課堂所學(xué)知識進(jìn)行查遺補(bǔ)缺，因此這個(gè)模塊是課后測試模塊和學(xué)生問答模塊的基礎(chǔ)所在。而課后測試模塊則能在傳統(tǒng)作業(yè)習(xí)題的基礎(chǔ)上，快速對每個(gè)學(xué)生知識點(diǎn)的掌握程度進(jìn)行合理評價(jià)和反饋，最大程度地避免學(xué)生因?yàn)樽鳂I(yè)上抄襲而掩蓋個(gè)人真實(shí)的學(xué)習(xí)情況。通過這一模塊，學(xué)生既能夠精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)自己哪些知識點(diǎn)掌握得不好，而去課堂教學(xué)模塊相關(guān)部分進(jìn)行重新學(xué)習(xí)，又可以在學(xué)生問答模塊中提出自己不懂的問題，通過老師或其他同學(xué)的解答而掌握相關(guān)知識點(diǎn)。學(xué)生問答模塊是傳統(tǒng)的師生問答的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)，但是與傳統(tǒng)的課后師生問答相比，又有它特有的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的師生問答限于老師和特定的學(xué)生（問問題的那個(gè)學(xué)生），而網(wǎng)絡(luò)化后的學(xué)生問答模塊則可將這一問答過程呈現(xiàn)給所有學(xué)生，有相關(guān)疑問的學(xué)生都可以從這一問答過程中受益，特別是對于某些比較內(nèi)向、不好意思問問題的學(xué)生，只需通過瀏覽別人的提問即可解決他們心中的疑難所在，效果尤其顯著。另外對于部分思考不深入的學(xué)生，通過查看其他同學(xué)的提問及解答也能起到觸類旁通并加深理解的作用。總之，學(xué)生問答模塊能快速解答學(xué)生在課堂教學(xué)模塊和課后測試模塊中碰到的不懂的問題，并通過網(wǎng)絡(luò)化而使得所有學(xué)生都能在這一問答過程中受益。

三、平臺實(shí)施效果

在網(wǎng)路平臺建成后的兩年內(nèi)，我們對這一系統(tǒng)在學(xué)生中的作用進(jìn)行了評估，又在初步建立起題庫的基礎(chǔ)上，可以對學(xué)生進(jìn)行不同章節(jié)內(nèi)容的隨機(jī)出題測試、評分等。通過近兩年對該平臺的運(yùn)用，學(xué)生成績顯著提高，并且該平臺實(shí)施以來，學(xué)生普遍反映方式新穎和有用，極大激發(fā)了他們對《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一課的學(xué)習(xí)興趣。通過課程網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)施前后兩屆學(xué)生的成績進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)平臺使用前考試的平均分為66.8分，使用課程網(wǎng)絡(luò)平臺后考試成績提高到72.9分，卷面成績提高了6.1分。其中判斷題由6.8分提高到7.9分，提高了1.1分；選擇題由26.7分提高到30.8分，提高了4.1分，問答題由6.8分提高到7.3分，提高了0.5分，計(jì)算題由26.6分提高到26.9分，提高了0.3分。按每部分的分值計(jì)算，總成績提高了6.1%，判斷題提高了11.1%，選擇題提高了10.2%，問答題提高了5.3%，計(jì)算題提高了0.8%。可以看出，課程網(wǎng)絡(luò)平臺使用后，學(xué)生們對于客觀題的準(zhǔn)確率明顯提升，因此判斷和選擇題上得分較為明顯，而計(jì)算題這類涉及到綜合知識運(yùn)用的題型，分?jǐn)?shù)改善不明顯。這也為今后課程網(wǎng)絡(luò)平臺的進(jìn)一步完善指明了方向。

從培養(yǎng)復(fù)合型人才的角度出發(fā)，我們設(shè)計(jì)的課程網(wǎng)絡(luò)平臺可以很好地提高非機(jī)械類工科專業(yè)學(xué)生的過程設(shè)備設(shè)計(jì)綜合素質(zhì)。另外，該平臺可以根據(jù)學(xué)生知識掌握情況來對學(xué)生進(jìn)行考核，并通過學(xué)生的參與來豐富平臺的題庫數(shù)目，從而在提高學(xué)生參與性的基礎(chǔ)上，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生從“被教育者”向“教育參與者”的轉(zhuǎn)變。

四、總結(jié)與展望

隨著信息時(shí)代的不斷深入，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這些新技術(shù)給教學(xué)方式注入了多種新鮮元素。新型教學(xué)模式在促進(jìn)當(dāng)代教育發(fā)展的同時(shí)，也給教育工作者如何學(xué)習(xí)使用這些新型教學(xué)模式帶來了挑戰(zhàn)。理解各種教學(xué)模式的發(fā)展歷程及優(yōu)缺點(diǎn)是合理利用它們并提高教學(xué)效率的重要前提。我們將傳統(tǒng)的課堂教育與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，在課堂教授《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這一課程的同時(shí)，通過建立合理的網(wǎng)絡(luò)平臺，以及豐富的在線教學(xué)、作業(yè)、互動(dòng)問答等手段提高學(xué)生對《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的興趣進(jìn)而促進(jìn)該課程的教學(xué)效果。通過這一網(wǎng)絡(luò)平臺的開展，可望進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，對教學(xué)模式改革以及課程網(wǎng)絡(luò)平臺教育提供有益的借鑒和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]方增泉.新世紀(jì)我國高校改革發(fā)展面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[J].高等教育研究，2006，22（1）：21-23.

[2]陳建鈞.信息時(shí)代新型教學(xué)模式的研究與展望[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2014，（2）：60-63.

[3]賈義敏.國際高等教育開放課程的現(xiàn)狀、問題與趨勢[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2008，（1）：31-35.

[4]龔志武，吳迪陳，陽鍵，等.新媒體聯(lián)盟2015地平線報(bào)告高等教育版[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2015：23-22.

[5]李建華，劉明生，胡暢霞，等.《控制工程基礎(chǔ)》精品課程在線學(xué)習(xí)及測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國教育信息化，2015，（13）：73-75.

[6]李建華，劉明生，胡暢霞，等.開放教育下教學(xué)支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)及效能評估[J].2010 Third International Conference on Education Technology and Training.2010：369-372.