MOOC教育模式下“有限元法与软件应用”课程教学改革研究

尹飞鸿，何亚峰

(常州工学院机械与车辆工程学院，江苏常州213002)



MOOC教育模式下“有限元法与软件应用”课程教学改革研究

尹飞鸿，何亚峰

(常州工学院机械与车辆工程学院，江苏常州213002)

摘要：结合江苏高校品牌专业建设工程和相关课程教学改革的研究成果，开展了“有限元法与软件应用”课程MOOC教学模式支持体系与实施策略研究，提出并建设了包括课程理论教学视频、考试系统、虚拟仿真和课程教学资源等立体化教学系统与平台的课程MOOC教学网站。实践表明，“有限元法与软件应用”课程所实施的MOOC教学模式改革能够提高学生学习的兴趣，增强学生的工程实践能力，具有推广和应用价值。

关键词：有限元法与软件应用；MOOC教育；教学改革；教学实践

慕课(MOOC)，即大规模开放在线课程，2012年被《纽约时报》称为“慕课元年”。与传统的教学相比，MOOC教育在网络上融合了现实课堂的情境和元素，实现了混合化的教学活动[1-2]。全球在线开放网络课程的出现创新了传统教育环境，影响了教学内容、教学策略与方法、教学环境等多方面[3]。教育部高等教育司在《高等教育司2014年工作要点》中明确提出加强建设、推广使用中国大学大规模开放在线课程(“慕课”)，推动基于网上开放课程建设和共享的教育教学改革，并进一步发挥其在促进教育公平中的重要作用。

“有限元法与软件应用”课程组借助于精品课程、《有限元基本原理及应用》教材等项目的建设，通过案例的分析和整合，对国内外MOOC混合教学的方式、方法等进行了深入研究，基于MOOC教育模式，重构了课程的教学体系、教学载体与教育教学模式，设计和创建了MOOC教育模式下的课程教学网，较好地整合了课程资源，起到了激发学生学习的兴趣，符合当代教育改革趋势和先进教育理念，研究成果带来了课程教学、讨论、辅导、作业、考试等方面的全新改变，对提高课程教学质量起到了促进作用，研究成果也可以为其他课程教学改革提供方法论和理论依据，具有较高的理论意义和现实意义，并具有广泛借鉴和指导作用。

1“有限元法与软件应用”课程MOOC教学模式支持体系构建

“有限元法与软件应用”课程是一门理论联系实际的应用型课程，课程最终目标是要求学生借助有限元软件，运用有限元的基本原理和方法解决工程实际问题，它是机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程和车辆工程等相关工科专业的一门专业理论基础课，其教学内容主要由有限元的基本原理、有限元软件和工程应用三大模块组成[4]。课程组针对课程教学内容和实施过程的特点，重点探讨了各教学过程实施的最佳形式，确立和构建了如图1所示的本课程MOOC教学的支持体系。

图1　“有限元法与软件应用”课程教学的支持体系

该支持体系由理论教学视频、ANSYS虚拟仿真和课程在线考试系统三大平台实现课程三大模块教学内容的MOOC模式的教学。

2MOOC教学网建设

MOOC对现有大学的教学模式提出严峻挑战，相对于传统线下教育也具有显著缺陷或不足。为了支持课程MOOC教学，课程组基于学习者本身的需求，保持课程自身的知识体系，保障学习者对学习内容的选择自由，设计并创建了“有限元法与软件应用” MOOC教学网，实现了MOOC教育与传统线下教育相混合的教学模式。

该教学网包括课程理论教学视频、课程练习与考试系统、虚拟仿真平台和学生互动活动四大主要模块，同时也包括丰富的教学资源附加模块。“有限元法与软件应用”MOOC教育网络资源库主要包括课程教学大纲、课程教学PPT、课题组教师发表的重要学术论文、反哺教学的课程组教师完成的企业横向项目等等。“有限元法与软件应用” MOOC教学网系统逻辑框架如图2所示。

图2　MOOC教学网系统逻辑框架

2.1课程理论教学视频建设

依据课程教学任务和教学大纲，紧紧围绕课程理论教学部分，要求学生必须掌握的基本理论和基本知识，构建了课程理论教学内容体系，凝练了教学知识点，设计并探索该课程理论知识部分的网络教学平台和教学模式。

“有限元法与软件应用”课程理论教学视频由导论、基本概念、基本理论、基本方法与步骤四大模块组成，四大模块遵从认知规律，逻辑上逐层提升，具体教学内容分为概述、有限元方法和ANSYS简介、有限元分析方法、弹性力学有限元求解问题的基本步骤4大章11节内容。“有限元法与软件应用”课程理论教学视频内容体系如图3所示。课程理论教学平台与课程MOOC教学网与其他模块相结合，提供了教学视频下载、问题讨论区、教师答疑区、作业和自测练习区、优秀作品展览和评比区、拓展学习区[5]。

图3　“有限元法与软件应用”课程理论教学视频内容体系

2.2ANSYS虚拟在线仿真平台建设

为了培养学生综合运用有限元法的基本知识和基本理论解决复杂工程实际问题的能力，课程组创设和探索了ANSYS虚拟在线仿真平台，以期实现培养学生的实践能力和工程意识的教学方式和教学模式。该平台设置了平面梁架类问题、一般平面类问题、板壳类问题、三维实体类问题和复杂结构类问题等五类典型工程实例，指导学生在虚拟的ANSYS界面中通过逐步操作的方式开展工程实践教学。在课程建设过程中，课程组还主编了本课程的辅助性教材《机电产品CDIO实习与实践》。

2.3网络考试平台建设

为了客观、公正并有效地检测学生的学习情况，及时发现和改进教学中的问题，不断提高教学质量，在充分论证的基础上，构建了“有限元法与软件应用”课程的网络在线考试系统，系统具有考试计划拟定与信息发布、计算机随机命题、人工组题、学生在线自我练习和检测、学生在线考试、教师在线阅卷、成绩统计和成绩查询等功能[6]。“有限元法与软件应用”课程的网络在线考试系统具有系统的科学性、管理的合理性和操作的可行性等特征，实现了教考分离和标准化考试，提高教学效率。

3结语

MOOC是一次教育革命，课程组将MOOC教育模式融入到“有限元法与软件应用”课程传统教学模式中，研究和设计了“有限元法与软件应用”课程MOOC教学网，完整地展现了教学内容，这将对“有限元法与软件应用”课程的教学模式产生新的挑战，也带来新的机遇，一定会激发学生的学习兴趣，从而提高本课程的教学效果。然而，在如何保证学生学习的真实性、教学结果评价的公平性等方面还需要进一步开展研究和探索，如何建立MOOC教育模式下有效的管理体系也有待进一步开展相关研究和探索。

传统课堂教学重视学科知识的系统性，同时对学生的职业道德品质、正确的人生观和价值观的形成也能发挥重要的影响。MOOC在线教学能够增强教学时间和空间的可塑性，激发学生的思维和创造力，提高教学效果，网络教学资源也具有共享性。因此，在今后相当漫长的时间内，传统课堂教学模式和MOOC在线教学模式还会同时并存，并进行优势互补。

[参考文献]

[1]申灵灵.韩锡斌.程建钢.“后MOOC时代”终极回归开放在线教育[J].现代远程教育研究，2014(3):17-26.

[2]吕中华.“慕课”(MOOC)对高校教育的影响和启示[J].长春工业大学学报(高教研究版),2014(6):25-26.

[3]胡安明，陈惠娥.学分制下MOOC应用于计算机专业的研究[J].价值工程,2016(1):184-186.

[4]尹飞鸿，刘春节，何亚峰.“有限元法与软件应用”精品课程立体化教学研究与实践[J].常州工学院学报,2014(4): 66-69.

[5]李霞，李妮.基于MOOC 的计算机基础课程教学研究[J].运城学院学报,2015(6):64-67.

[6]尹飞鸿，常睿，何亚峰，等.“有限元法与软件应用”课程考试系统设计[J].常州工学院学报,2013(5): 85-88.

责任编辑：周泽民

doi:10.3969/j.issn.1671-0436.2016.03.020

收稿日期：2016- 03-30

基金项目：江苏高校品牌专业建设工程一期项目(PPZY2015C213)；常州工学院委托课题(A3-4404-14-007)

作者简介：尹飞鸿(1969—)，男，硕士，教授。

中图分类号：G648.4

文献标志码：B

文章编号：1671- 0436(2016)03- 0090- 03

Teaching Reform on the Finite Element Method and Software Application in the MOOC Education Mode

YIN Feihong，HE Yafeng

(School of Mechanical and Vehicle Engineering，Changzhou Institute of Technology，Changzhou 213002)

Abstract：A study was carried out on the support system and implementation strategy of the MOOC teaching mode for the course of the finite element method and software application based on research achievements of the flagship major construction programs of Jiangsu higher education institutions and teaching reform of the course of the finite element method and software application in the MOOC education mode.A website for MOOC teaching was proposed and set up incorporating classroom teaching videos,examination system,virtual simulation and course resources,which makes a three-dimensional teaching platform.The teaching practice shows that the innovative MOOC education mode can ignite students′ interest in learning and enhancing their engineering capacity,which is worth more promotion.

Key words：finite element method and software application;MOOC education mode;teaching reform;teaching practice