基于MOOC的机械工程材料课程翻转课堂教学改革研究

司家勇，李立君，钟利萍，仲志刚

（1.中南林业科技大学 机电工程学院，湖南 长沙 410004；2.湖南晓光汽车模具有限公司，湖南 长沙 410117）

借助于网络技术的快速发展，近年来慕课（MOOC，Massive Open Online Courses）的建设和研究已成为国内外在线教育的热点。近几年来，Coursera、Udacity、edX等慕课平台迅速兴起，国内外顶尖大学也纷纷推出了自己的 慕课课程。慕课带来了数字信息时代新型的革命性教育范式，众多高等教育专家给予了极大的关注。中南林业科技大学机械工程材料课程为我校机电类专业和近机械类各专业本科生必修的一门技术基础课，如何借力慕课创新教学模式是亟需解决的重要研究课题。本文分析了基于MOOC的机械工程材料课程翻转课堂教学模式，以期为进一步推进信息技术与高等院校工科类课程的深度融合提供参考。

1 慕课的发展

在教育领域，2012年可以被称作大规模的网络开放课程之年，这些网络课程对于全世界任何一个地方的任何人来说都是全免费的、全开放的，这就是所谓的“慕课”，MOOC（Massive Open Online Courses），即大规模在线开放课程。在世界范围内，美国先后出现的 Coursera、Udacity、edX线上课程“慕课”平台，也是全球最大的“慕课”平台，2013年，国内清华大学正式推出了“学堂在线”，这是中国第一个“慕课”网站，也是全球首个中文版“慕课”平台，这些平台的开设给更多的学生提供了系统学习一流高校的一流课程的可能。

“慕课”借助于现代社会飞速发展的信息技术和互联网技术，力图将传统高校的课堂教学活动转移到互联网平台上来，让更多的学习者在这个网络化虚拟的教室里进行学习。“慕课”的学习活动并不局限于传统意义上的课堂，这种虚拟课堂教学活动可以在有互联网的任何地点，任何时间，借助任何通讯手段参加到其中去。“慕课”实现的知识交换方式是属于高端的，适用于专家培训，各学科间的交流学习以及网络教育等方面，通过网络可以传播任何类型的学习信息。网络课堂的益处也是显而易见的，例如学习者可以自由调整个人时间安排，学习之余的时间可以外出游玩、购物、阅读书籍，或者也可以用来进行社交活动。上海交通大学校长张杰表示，“这场在美国发起的大规模开放在线课程，其运作模式已在根本上开始触动传统高等教育的根基，将引起大学的重新洗牌，最终形成全新的大学格局。”

但我们也要注意到慕课对于现实大学中面临的一些实际问题也难以解决，因为在线课程难以给予在线学习者校园生活经历、校园文化熏陶，另外，慕课无法做到因材施教，它是标准化的、程序化的，并不能培养个人思想的创造性和多样性，还有些开设的慕课课程教学设计不合理，开设者没有和学习者进行充分交流、提供专业的学习指导。因此，“慕课”未来需要探寻出更有创造性的、更连贯的、更加个人化的、共同学习的教学模式。

2 翻转课堂的发展

翻转课堂（Flipped Classroom）是指教师在课程上课前将数字材料（音视频、电子教材等）分发给学生预先进行自主学习，接着在课堂上让学生与同学和老师进行互动（释疑、解惑、探究等），并完成课堂练习的一种新的教学形式。这种新型的教学方式，颠覆了传统意义上的课堂教学模式，使人们重新看到了课堂教学改革的希望。首先，传统课堂中教师讲授课程，课下学生自主完成课程作业的教学模式被翻转课堂教学模式彻底打破，演变成了学生在课堂讲授之前对教学内容进行自主学习和初步理解，然后在课堂中进行答疑、解惑、协作、探究等活动；其次，传统课堂教学中一直处于主导地位、传播知识的是授课教师，学生则是被动接受知识者。在翻转课堂教学过程中，教师变成了课堂活动的组织者，而学生转变为课堂活动的参与者，学生互动成为课堂的核心内容，学生的课程学习进度也可以按照自己的实际情况来安排；随后，传统教学中教材、教案、讲义、教具以及辅助教学的多媒体课件等是课堂教学的主要资源，而在翻转课堂教学中，十分钟甚至更短小精悍的教学视频是翻转课堂教学中最重要的组成部分；最后，传统课堂教学一般是要求有能播放多媒体课件的多媒体教学设备和黑板，而翻转课堂教学模式中，除了要求有良好的互联网络，还要有完善的学生学习管理系统，以便可以组织和存放教师的相关教学资源，随时关注学生学习状况，在线检测学生学习效果，与学生进行互动交流。

3 机械工程材料课程的特点及问题

作为机械类及近机械类专业学生的必修课，机械工程材料课程是研究金属学基础知识、常用工程材料、热处理工艺等的一门综合性技术基础课，目的是使学生掌握一些常见机械工程材料尤其是金属材料的结构、性能及热处理等基础知识，了解机械工业中应用的各类工程材料，在对基础知识能够进行综合运用的基础上，初步具备合理选材和安排工艺路线的能力，为后续学习专业课程和从事机械设计及制造行业奠定基础。

（1）机械工程材料课程理论性强，概念多。它不像有着严谨的逻辑推导和计算过程的数学、物理等课程，也不像直观生动的工程制图等课程，理论性强，涉及的概念很多，尤其是材料结构章节，如晶体结构、晶体原子数、配位数、固溶体、相等，这些概念学生无法通过理论计算方法获得，也无法通过个人观察到，都是抽象的、理论的概念，这样就导致教师在课堂教学中存在困难，而学生学习过程中也感觉这门课程枯燥、乏味，从而失去课程学习的兴趣和主动性。

（2）机械工程材料课程涵盖的内容大而广。课程包含了材料结构、力学性能测试、金属学原理、热处理改性、金属材料以及机械零部件选材及工艺路线设计等多门学科的专业知识，内容广和知识点多。而在我校确立的“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的人才培养模式引导下，各专业培养方案在修订过程中不断压缩各专业课程的学时数，机械工程材料课程的学时被压缩到32学时，甚至有的专业将其压缩到24学时，这样就形成了教师上课课时不足和学生知识学习内容增多的矛盾。这就要求教师在课堂上能够利用现代化的教学手段，合理安排课堂授课内容，突出学习重点，拓宽学生的知识面。

（3）机械工程材料课程现有课本内容较为陈旧。教材内容陈旧，知识更新慢，是我国高校教材中普遍存在的问题。一本教材从编写到出版要经过审核、校对、出版、发行诸多环节，时间也较长，当教材出版以后，其中有些知识可能已经落后、陈旧了。而对于教师来讲，教材的频繁更换也不利于备课和教学。为了使学生了解到机械工程材料领域的前沿发展动向，就迫切需要教师改变传统的以课本为主的课堂教学模式，利用现代化的教育技术，使学生在学好课本理论知识的同时，对本领域的研究与发展动向有一定的了解和把握。

在中南林业科技大学课堂教学中调查发现，大多数学习本门课程的大学二年级本科学生缺乏实践知识和实践经验，很难将课堂教授的内容与实际联系起来，普遍感到很多概念抽象、难学，全靠死记硬背，在有限的教学学时内无法学好课程内容，有些任课老师为了按时完成教学进度，在讲解重要的理论时都是一带而过，课堂上学生稍微走神、不专心听讲、没有理解老师所讲解的内容，那么课下就会将课堂上学到的知识忘得一干二净。 翻转课堂的理念和模式为我们解决以上矛盾提供了重要借鉴，在日常课程教学中如何结合机械工程材料课程教学实际，借力MOOC创新教学模式，构建机械工程材料课程翻转课堂教学模式，是急需研究的重要课题。

4 基于慕课的机械工程材料课程翻转课堂

4.1 教学体系

“慕课”反映的是以“学”为本的教学价值取向，从而调动学生主动学习的积极性。在现代“慕课”视频教学中，传统课堂教学内容被浓缩成几分钟的“微课程”，在视频教学中可随机进行问题测试以检查学生学习效果。在以“慕课”为基础的机械工程材料课程翻转课堂教学改革研究过程中，一定要围绕本门课程既定的教学目标，要充分利用现代化的教育技术，使学生在学好课本理论知识的同时，对本领域的研究与发展动向有一定的了解和把握。

机械工程材料课程翻转课堂教学方式的出现，提供了学生更多的学习专业知识的途径和方法。作为课程任课教师，要对机械工程材料课程的教学体系进行改革，在初期利用国内知名高校现有的机械工程材料慕课课程进行翻转课堂教学的同时，努力制作具有自己知识产权的优质慕课教学资源。机械工程材料传统课堂教学体系前后呼应，内容充实，知识结构体系完整。慕课由于具有短小精悍的特点，可改革传统课堂教学以章节顺序来学习专业知识的方式，对于有些相关性较高的章节，可以把它们整合到一起，便于学生自主学习，每节慕课可就一个独立的知识点作为教学内容，并进行问题的测试、讲解和解答。也可以在课程大纲介绍中构建一个完善的教学体系结构，告诉学生学习基础、要求和与先修知识的承接关系等，使学生学习起来有的放矢，避免盲目学习，提高学习积极性和效率。

4.2 实施方法

基于“慕课”的机械工程材料课程翻转课堂能够有效地克服传统机械工程材料课程课堂教学的问题。总的来说，基于“慕课”平台的机械工程材料课程教学实施方法分为以下4个阶段。

（1）以基础资源、生成资源、交流反馈为实施点，构建机械工程材料翻转课堂的教学新模式。本课程有关教学大纲、慕课视频、随堂测试等基本信息被称为课程的基础资源，为学习机械工程材料课程的学生提供了必需的教学资源。生成资源是开放性的资源库，鼓励学生将自己课外学习过程中接触到的与本课程有关的事例或理论知识整理后上传到其中，供其他学习者分享，丰富机械工程材料翻转课堂教学内容。交流与反馈主要是课程学习过程中，学生和学生或教师和学生之间的交流，以及学生对于教师教学能力和课程教学效果的反馈评价。

（2）以巩固释疑、特色展示、主题研讨为实施点，发挥课堂教学的核心作用。在课堂教学过程中，全班同学合作进行主题研讨，着力解决学生学习过程中普遍未解决的共同疑难问题，教师协助指导，最终达到巩固所学基础知识的目的。课程教学过程中也可以选取学生慕课视频学习过程中的优秀的问题回答或课外作业进行现场讨论交流，让学生主动参与，促进学生学习的积极性。主题研讨包括教师指定研讨主题和由学生自己提出的兴趣度高的研讨主题两部分，在课堂教学过程中教师要在研讨时注意进行引导。

（3）以课程任务、社会实践为实施点，提高学生参与度，激发学生深入探究意愿。学生担当教师的角色，在机械工程材料课程教学内容中任选一部分，设计教学方案与教学计划，单独录制几分钟的微课视频，上传到课程 MOOC平台，让其他同学进行学习和评价。社会实践主要包括到合作企业进行半天或一天的认知实习、参与任课教师或全校教师与机械工程材料相关的课题研究和在校企协作单位进行短期实习等方式，以培养学生的社会实践能力，丰富课程学习体验。

（4）构建多元的学习效果评价体系。多元评价是指学生课程学习的成绩由几个部分所组成，第一部分是基础知识考核部分，由平时翻转课堂学习过程中的问题测试和最终的期末试卷成绩所组成；第二部分是实践考核部分，教师提供一系列选题给学生，不同专业的学生可自由分组，选择一个题目进行实践，写出实践报告，提交实践作品，进行评分；第二部分是课程参与度考核部分，依据翻转课堂教学系统中自主学习的后台登录时间、登录次数、课堂教学中的研讨发言积极程度以及各阶段学习中教师所布置的课程选题完成情况等来进行评价。

4.3 存在问题

在实施机械工程材料课程翻转课堂教学过程中，发现存在以下3个典型问题：

（1）学生学习主动性问题。受到传统被动学习文化的影响，一般学生参与学习的主动性较低，如何让学生利用课余时间去积极体验翻转课堂的教学形式，是有待解决的一个关键问题。

（2）教师对翻转课堂教学模式的适应能力和教学的主动性。新的翻转课堂教学模式对于教师来说是颠覆性的教学方法，传统教学中所教授的是课本上的内容，教师是课堂中心，教师可以主动控制教学内容和教学进度。而翻转课堂是以学生为中心的，课程内容具有扩展性和创新性，需要任课教师具有广阔的专业知识面和较强的课堂组织能力，这是一个有待解决的关键问题。

（3）构建完善的教学效果评价体系。如何合理评价翻转课堂教学效果是当前面临的一个紧迫问题，虽然多元的学习效果评价体系可以确定学生机械工程材料翻转课堂学习成绩，但教师的个人教学效果评价体系还未建立，缺少对授课教师主动性的监督与促进。

5 结语

“慕课”的出现既为机械工程材料课程的教学改革提供了广阔的平台，也为机械工程材料课堂教学模式带来了许多挑战，为师生双方带来了全新的教学和学习体验。基于“慕课”的机械工程材料课程翻转课堂教学改革研究，可为工科院校机械类及近机械类专业课程的教学提供新的教学方式和经验借鉴，但是要完全实现学生积极参与、个性化教育的慕课翻转课堂教学方式，应在专业课程体系设置、教学制度建立、教学模式和高校日常教学管理等方面进行大量的创新变革，还要经过实践的长期检验。

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