基于MOOC的機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革研究

司家勇，李立君，鐘利萍，仲志剛

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南曉光汽車模具有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410117）

借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，近年來慕課（MOOC，Massive Open Online Courses）的建設(shè)和研究已成為國(guó)內(nèi)外在線教育的熱點(diǎn)。近幾年來，Coursera、Udacity、edX等慕課平臺(tái)迅速興起，國(guó)內(nèi)外頂尖大學(xué)也紛紛推出了自己的 慕課課程。慕課帶來了數(shù)字信息時(shí)代新型的革命性教育范式，眾多高等教育專家給予了極大的關(guān)注。中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)械工程材料課程為我校機(jī)電類專業(yè)和近機(jī)械類各專業(yè)本科生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，如何借力慕課創(chuàng)新教學(xué)模式是亟需解決的重要研究課題。本文分析了基于MOOC的機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，以期為進(jìn)一步推進(jìn)信息技術(shù)與高等院校工科類課程的深度融合提供參考。

1 慕課的發(fā)展

在教育領(lǐng)域，2012年可以被稱作大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)開放課程之年，這些網(wǎng)絡(luò)課程對(duì)于全世界任何一個(gè)地方的任何人來說都是全免費(fèi)的、全開放的，這就是所謂的“慕課”，MOOC（Massive Open Online Courses），即大規(guī)模在線開放課程。在世界范圍內(nèi)，美國(guó)先后出現(xiàn)的 Coursera、Udacity、edX線上課程“慕課”平臺(tái)，也是全球最大的“慕課”平臺(tái)，2013年，國(guó)內(nèi)清華大學(xué)正式推出了“學(xué)堂在線”，這是中國(guó)第一個(gè)“慕課”網(wǎng)站，也是全球首個(gè)中文版“慕課”平臺(tái)，這些平臺(tái)的開設(shè)給更多的學(xué)生提供了系統(tǒng)學(xué)習(xí)一流高校的一流課程的可能。

“慕課”借助于現(xiàn)代社會(huì)飛速發(fā)展的信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，力圖將傳統(tǒng)高校的課堂教學(xué)活動(dòng)轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上來，讓更多的學(xué)習(xí)者在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)化虛擬的教室里進(jìn)行學(xué)習(xí)?！澳秸n”的學(xué)習(xí)活動(dòng)并不局限于傳統(tǒng)意義上的課堂，這種虛擬課堂教學(xué)活動(dòng)可以在有互聯(lián)網(wǎng)的任何地點(diǎn)，任何時(shí)間，借助任何通訊手段參加到其中去?！澳秸n”實(shí)現(xiàn)的知識(shí)交換方式是屬于高端的，適用于專家培訓(xùn)，各學(xué)科間的交流學(xué)習(xí)以及網(wǎng)絡(luò)教育等方面，通過網(wǎng)絡(luò)可以傳播任何類型的學(xué)習(xí)信息。網(wǎng)絡(luò)課堂的益處也是顯而易見的，例如學(xué)習(xí)者可以自由調(diào)整個(gè)人時(shí)間安排，學(xué)習(xí)之余的時(shí)間可以外出游玩、購物、閱讀書籍，或者也可以用來進(jìn)行社交活動(dòng)。上海交通大學(xué)校長(zhǎng)張杰表示，“這場(chǎng)在美國(guó)發(fā)起的大規(guī)模開放在線課程，其運(yùn)作模式已在根本上開始觸動(dòng)傳統(tǒng)高等教育的根基，將引起大學(xué)的重新洗牌，最終形成全新的大學(xué)格局?！?/p>

但我們也要注意到慕課對(duì)于現(xiàn)實(shí)大學(xué)中面臨的一些實(shí)際問題也難以解決，因?yàn)樵诰€課程難以給予在線學(xué)習(xí)者校園生活經(jīng)歷、校園文化熏陶，另外，慕課無法做到因材施教，它是標(biāo)準(zhǔn)化的、程序化的，并不能培養(yǎng)個(gè)人思想的創(chuàng)造性和多樣性，還有些開設(shè)的慕課課程教學(xué)設(shè)計(jì)不合理，開設(shè)者沒有和學(xué)習(xí)者進(jìn)行充分交流、提供專業(yè)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。因此，“慕課”未來需要探尋出更有創(chuàng)造性的、更連貫的、更加個(gè)人化的、共同學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）是指教師在課程上課前將數(shù)字材料（音視頻、電子教材等）分發(fā)給學(xué)生預(yù)先進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，接著在課堂上讓學(xué)生與同學(xué)和老師進(jìn)行互動(dòng)（釋疑、解惑、探究等），并完成課堂練習(xí)的一種新的教學(xué)形式。這種新型的教學(xué)方式，顛覆了傳統(tǒng)意義上的課堂教學(xué)模式，使人們重新看到了課堂教學(xué)改革的希望。首先，傳統(tǒng)課堂中教師講授課程，課下學(xué)生自主完成課程作業(yè)的教學(xué)模式被翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式徹底打破，演變成了學(xué)生在課堂講授之前對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和初步理解，然后在課堂中進(jìn)行答疑、解惑、協(xié)作、探究等活動(dòng)；其次，傳統(tǒng)課堂教學(xué)中一直處于主導(dǎo)地位、傳播知識(shí)的是授課教師，學(xué)生則是被動(dòng)接受知識(shí)者。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中，教師變成了課堂活動(dòng)的組織者，而學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂活動(dòng)的參與者，學(xué)生互動(dòng)成為課堂的核心內(nèi)容，學(xué)生的課程學(xué)習(xí)進(jìn)度也可以按照自己的實(shí)際情況來安排；隨后，傳統(tǒng)教學(xué)中教材、教案、講義、教具以及輔助教學(xué)的多媒體課件等是課堂教學(xué)的主要資源，而在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，十分鐘甚至更短小精悍的教學(xué)視頻是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中最重要的組成部分；最后，傳統(tǒng)課堂教學(xué)一般是要求有能播放多媒體課件的多媒體教學(xué)設(shè)備和黑板，而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，除了要求有良好的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，還要有完善的學(xué)生學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，以便可以組織和存放教師的相關(guān)教學(xué)資源，隨時(shí)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，在線檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流。

3 機(jī)械工程材料課程的特點(diǎn)及問題

作為機(jī)械類及近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的必修課，機(jī)械工程材料課程是研究金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、常用工程材料、熱處理工藝等的一門綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課，目的是使學(xué)生掌握一些常見機(jī)械工程材料尤其是金屬材料的結(jié)構(gòu)、性能及熱處理等基礎(chǔ)知識(shí)，了解機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用的各類工程材料，在對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)能夠進(jìn)行綜合運(yùn)用的基礎(chǔ)上，初步具備合理選材和安排工藝路線的能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程和從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造行業(yè)奠定基礎(chǔ)。

（1）機(jī)械工程材料課程理論性強(qiáng)，概念多。它不像有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐茖?dǎo)和計(jì)算過程的數(shù)學(xué)、物理等課程，也不像直觀生動(dòng)的工程制圖等課程，理論性強(qiáng)，涉及的概念很多，尤其是材料結(jié)構(gòu)章節(jié)，如晶體結(jié)構(gòu)、晶體原子數(shù)、配位數(shù)、固溶體、相等，這些概念學(xué)生無法通過理論計(jì)算方法獲得，也無法通過個(gè)人觀察到，都是抽象的、理論的概念，這樣就導(dǎo)致教師在課堂教學(xué)中存在困難，而學(xué)生學(xué)習(xí)過程中也感覺這門課程枯燥、乏味，從而失去課程學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。

（2）機(jī)械工程材料課程涵蓋的內(nèi)容大而廣。課程包含了材料結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能測(cè)試、金屬學(xué)原理、熱處理改性、金屬材料以及機(jī)械零部件選材及工藝路線設(shè)計(jì)等多門學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，內(nèi)容廣和知識(shí)點(diǎn)多。而在我校確立的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式引導(dǎo)下，各專業(yè)培養(yǎng)方案在修訂過程中不斷壓縮各專業(yè)課程的學(xué)時(shí)數(shù)，機(jī)械工程材料課程的學(xué)時(shí)被壓縮到32學(xué)時(shí)，甚至有的專業(yè)將其壓縮到24學(xué)時(shí)，這樣就形成了教師上課課時(shí)不足和學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容增多的矛盾。這就要求教師在課堂上能夠利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，合理安排課堂授課內(nèi)容，突出學(xué)習(xí)重點(diǎn)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

（3）機(jī)械工程材料課程現(xiàn)有課本內(nèi)容較為陳舊。教材內(nèi)容陳舊，知識(shí)更新慢，是我國(guó)高校教材中普遍存在的問題。一本教材從編寫到出版要經(jīng)過審核、校對(duì)、出版、發(fā)行諸多環(huán)節(jié)，時(shí)間也較長(zhǎng)，當(dāng)教材出版以后，其中有些知識(shí)可能已經(jīng)落后、陳舊了。而對(duì)于教師來講，教材的頻繁更換也不利于備課和教學(xué)。為了使學(xué)生了解到機(jī)械工程材料領(lǐng)域的前沿發(fā)展動(dòng)向，就迫切需要教師改變傳統(tǒng)的以課本為主的課堂教學(xué)模式，利用現(xiàn)代化的教育技術(shù)，使學(xué)生在學(xué)好課本理論知識(shí)的同時(shí)，對(duì)本領(lǐng)域的研究與發(fā)展動(dòng)向有一定的了解和把握。

在中南林業(yè)科技大學(xué)課堂教學(xué)中調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)習(xí)本門課程的大學(xué)二年級(jí)本科學(xué)生缺乏實(shí)踐知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難將課堂教授的內(nèi)容與實(shí)際聯(lián)系起來，普遍感到很多概念抽象、難學(xué)，全靠死記硬背，在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)無法學(xué)好課程內(nèi)容，有些任課老師為了按時(shí)完成教學(xué)進(jìn)度，在講解重要的理論時(shí)都是一帶而過，課堂上學(xué)生稍微走神、不專心聽講、沒有理解老師所講解的內(nèi)容，那么課下就會(huì)將課堂上學(xué)到的知識(shí)忘得一干二凈。 翻轉(zhuǎn)課堂的理念和模式為我們解決以上矛盾提供了重要借鑒，在日常課程教學(xué)中如何結(jié)合機(jī)械工程材料課程教學(xué)實(shí)際，借力MOOC創(chuàng)新教學(xué)模式，構(gòu)建機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，是急需研究的重要課題。

4 基于慕課的機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂

4.1 教學(xué)體系

“慕課”反映的是以“學(xué)”為本的教學(xué)價(jià)值取向，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。在現(xiàn)代“慕課”視頻教學(xué)中，傳統(tǒng)課堂教學(xué)內(nèi)容被濃縮成幾分鐘的“微課程”，在視頻教學(xué)中可隨機(jī)進(jìn)行問題測(cè)試以檢查學(xué)生學(xué)習(xí)效果。在以“慕課”為基礎(chǔ)的機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革研究過程中，一定要圍繞本門課程既定的教學(xué)目標(biāo)，要充分利用現(xiàn)代化的教育技術(shù)，使學(xué)生在學(xué)好課本理論知識(shí)的同時(shí)，對(duì)本領(lǐng)域的研究與發(fā)展動(dòng)向有一定的了解和把握。

機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的出現(xiàn)，提供了學(xué)生更多的學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的途徑和方法。作為課程任課教師，要對(duì)機(jī)械工程材料課程的教學(xué)體系進(jìn)行改革，在初期利用國(guó)內(nèi)知名高校現(xiàn)有的機(jī)械工程材料慕課課程進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的同時(shí)，努力制作具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)質(zhì)慕課教學(xué)資源。機(jī)械工程材料傳統(tǒng)課堂教學(xué)體系前后呼應(yīng)，內(nèi)容充實(shí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)體系完整。慕課由于具有短小精悍的特點(diǎn)，可改革傳統(tǒng)課堂教學(xué)以章節(jié)順序來學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的方式，對(duì)于有些相關(guān)性較高的章節(jié)，可以把它們整合到一起，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，每節(jié)慕課可就一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行問題的測(cè)試、講解和解答。也可以在課程大綱介紹中構(gòu)建一個(gè)完善的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，告訴學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、要求和與先修知識(shí)的承接關(guān)系等，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來有的放矢，避免盲目學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)積極性和效率。

4.2 實(shí)施方法

基于“慕課”的機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂能夠有效地克服傳統(tǒng)機(jī)械工程材料課程課堂教學(xué)的問題?？偟膩碚f，基于“慕課”平臺(tái)的機(jī)械工程材料課程教學(xué)實(shí)施方法分為以下4個(gè)階段。

（1）以基礎(chǔ)資源、生成資源、交流反饋為實(shí)施點(diǎn)，構(gòu)建機(jī)械工程材料翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)新模式。本課程有關(guān)教學(xué)大綱、慕課視頻、隨堂測(cè)試等基本信息被稱為課程的基礎(chǔ)資源，為學(xué)習(xí)機(jī)械工程材料課程的學(xué)生提供了必需的教學(xué)資源。生成資源是開放性的資源庫，鼓勵(lì)學(xué)生將自己課外學(xué)習(xí)過程中接觸到的與本課程有關(guān)的事例或理論知識(shí)整理后上傳到其中，供其他學(xué)習(xí)者分享，豐富機(jī)械工程材料翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)內(nèi)容。交流與反饋主要是課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生和學(xué)生或教師和學(xué)生之間的交流，以及學(xué)生對(duì)于教師教學(xué)能力和課程教學(xué)效果的反饋評(píng)價(jià)。

（2）以鞏固釋疑、特色展示、主題研討為實(shí)施點(diǎn)，發(fā)揮課堂教學(xué)的核心作用。在課堂教學(xué)過程中，全班同學(xué)合作進(jìn)行主題研討，著力解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中普遍未解決的共同疑難問題，教師協(xié)助指導(dǎo)，最終達(dá)到鞏固所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的目的。課程教學(xué)過程中也可以選取學(xué)生慕課視頻學(xué)習(xí)過程中的優(yōu)秀的問題回答或課外作業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)討論交流，讓學(xué)生主動(dòng)參與，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。主題研討包括教師指定研討主題和由學(xué)生自己提出的興趣度高的研討主題兩部分，在課堂教學(xué)過程中教師要在研討時(shí)注意進(jìn)行引導(dǎo)。

（3）以課程任務(wù)、社會(huì)實(shí)踐為實(shí)施點(diǎn)，提高學(xué)生參與度，激發(fā)學(xué)生深入探究意愿。學(xué)生擔(dān)當(dāng)教師的角色，在機(jī)械工程材料課程教學(xué)內(nèi)容中任選一部分，設(shè)計(jì)教學(xué)方案與教學(xué)計(jì)劃，單獨(dú)錄制幾分鐘的微課視頻，上傳到課程 MOOC平臺(tái)，讓其他同學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)。社會(huì)實(shí)踐主要包括到合作企業(yè)進(jìn)行半天或一天的認(rèn)知實(shí)習(xí)、參與任課教師或全校教師與機(jī)械工程材料相關(guān)的課題研究和在校企協(xié)作單位進(jìn)行短期實(shí)習(xí)等方式，以培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力，豐富課程學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（4）構(gòu)建多元的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)體系。多元評(píng)價(jià)是指學(xué)生課程學(xué)習(xí)的成績(jī)由幾個(gè)部分所組成，第一部分是基礎(chǔ)知識(shí)考核部分，由平時(shí)翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)過程中的問題測(cè)試和最終的期末試卷成績(jī)所組成；第二部分是實(shí)踐考核部分，教師提供一系列選題給學(xué)生，不同專業(yè)的學(xué)生可自由分組，選擇一個(gè)題目進(jìn)行實(shí)踐，寫出實(shí)踐報(bào)告，提交實(shí)踐作品，進(jìn)行評(píng)分；第二部分是課程參與度考核部分，依據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)系統(tǒng)中自主學(xué)習(xí)的后臺(tái)登錄時(shí)間、登錄次數(shù)、課堂教學(xué)中的研討發(fā)言積極程度以及各階段學(xué)習(xí)中教師所布置的課程選題完成情況等來進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.3 存在問題

在實(shí)施機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)存在以下3個(gè)典型問題：

（1）學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性問題。受到傳統(tǒng)被動(dòng)學(xué)習(xí)文化的影響，一般學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性較低，如何讓學(xué)生利用課余時(shí)間去積極體驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，是有待解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。

（2）教師對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的適應(yīng)能力和教學(xué)的主動(dòng)性。新的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對(duì)于教師來說是顛覆性的教學(xué)方法，傳統(tǒng)教學(xué)中所教授的是課本上的內(nèi)容，教師是課堂中心，教師可以主動(dòng)控制教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度。而翻轉(zhuǎn)課堂是以學(xué)生為中心的，課程內(nèi)容具有擴(kuò)展性和創(chuàng)新性，需要任課教師具有廣闊的專業(yè)知識(shí)面和較強(qiáng)的課堂組織能力，這是一個(gè)有待解決的關(guān)鍵問題。

（3）構(gòu)建完善的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系。如何合理評(píng)價(jià)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果是當(dāng)前面臨的一個(gè)緊迫問題，雖然多元的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)體系可以確定學(xué)生機(jī)械工程材料翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)成績(jī)，但教師的個(gè)人教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系還未建立，缺少對(duì)授課教師主動(dòng)性的監(jiān)督與促進(jìn)。

5 結(jié)語

“慕課”的出現(xiàn)既為機(jī)械工程材料課程的教學(xué)改革提供了廣闊的平臺(tái)，也為機(jī)械工程材料課堂教學(xué)模式帶來了許多挑戰(zhàn)，為師生雙方帶來了全新的教學(xué)和學(xué)習(xí)體驗(yàn)?；凇澳秸n”的機(jī)械工程材料課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革研究，可為工科院校機(jī)械類及近機(jī)械類專業(yè)課程的教學(xué)提供新的教學(xué)方式和經(jīng)驗(yàn)借鑒，但是要完全實(shí)現(xiàn)學(xué)生積極參與、個(gè)性化教育的慕課翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式，應(yīng)在專業(yè)課程體系設(shè)置、教學(xué)制度建立、教學(xué)模式和高校日常教學(xué)管理等方面進(jìn)行大量的創(chuàng)新變革，還要經(jīng)過實(shí)踐的長(zhǎng)期檢驗(yàn)。

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