天津大学《工程光学》“慕课”教学改革与实践

杨磊++蔡怀宇++吕且妮++汪毅++郁道银

摘要：天津大学《工程光学》课程自2014年开始“慕课”的课程建设与改革，建立了专有“慕课”教学网站。每年共有13名专任教师、300余名本科生加入到《工程光学》的“慕课”教学和学习中，学生参与度高、成绩稳步提升。

关键词：工程光学；慕课；翻转课堂

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0143-03

进入21世纪知识经济时代，面对时代的机遇与各项挑战，教育已成为发展国家综合国力的关键，尤其是大力推进素质教育、积极探索新的教学手段和教育方法是教育改革发展的一项重要任务。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中也明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。当前，“慕课”与翻转课堂的有机结合，正形成一场自班级授课制度创建以来教育领域的一场革命。慕课（MOOC，Massive Open Online Course）是近年来开放教育领域出现的一种新课程模式，具有开放性、大规模、自组织和社会性等特点，近两年来备受国内外教育界的关注[1]。“慕课”是一个内涵十分丰富的概念，简单的说，“慕课”是借用现代科技实施教学的一种手段，可借助现代信息技术和互联网平台将传统高等学校的课堂教学活动转移到互联网平台。而翻转课堂首先由教师创建教学视频，学生在家或课外观看视频讲解，然后再回到课堂中进行师生、生生间面对面的分享、交流学习成果与心得，以实现教学目标为目的的一种教学形态[2]。它主要以建构主义和掌握学习理论为指导，以现代教育技术为依托，从教学设计到教学视频录制、网络自学、协作学习、个性化指导、教学评价等方面都是对传统教学的颠覆。《工程光学》是天津大学光电信息科学与工程、电子科学与技术、测控科学与技术、生物医学工程等专业的必修基础课，对于本科生掌握光学的基本理论和工程方法具有重要作用[3]。《工程光学》2004年入选国家精品课程，2009年入选国家精品资源共享课，2014年入选天津市首批“慕课”改革试点课程[4]。近年来，天津大学《工程光学》承担教学改革项目20余项，对于本科生教学改革、教学手段和教学方法等進行了一系列的改革。作为天津市和天津大学的首批“慕课”试点课程，《工程光学》以“慕课”教学要求为基础，从教学内容、教学方式、教学评价、成绩评判等方面做了多项改革，取得了一定的成绩。

一、课程组织与实施方案

1.《工程光学》“慕课”教学团队的建立。以《工程光学》教学工作为主线、以提高教学质量和教师教学水平为目标、以有效的沟通交流与合作机制为保障，天津大学建立了以精密仪器与光电子工程学院副院长、天津市教学名师蔡怀宇教授为组长的“慕课”教学团队。团队由4名教授、4名副教授、3名讲师及2名工程师组成，负责天津大学《工程光学》课程的课堂教学、实验教学及各项教学改革工作。该教学团队获2014年“天津市级教学团队”荣誉称号。

《工程光学》“慕课”教学团队定期开展工作研讨会，汇报课程改革推进过程中所取得的阶段性成果，讨论网站规范度、课程考核和评价、知识点“慕课”视频录制等方面的内容，解决师生认知度、课程质量、网站建设完善性、管理规范化性等方面的问题。

2.“慕课”教学网站建设。在天津大学教务处、任课教师、北京世纪超星信息技术发展有限责任公司等的共同努力下，天津大学“北洋学堂网络教学平台”（http：//tju.fy.chaoxing.com/portal）已于2014年10月起顺利运行。该网站是《工程光学》课程师生课堂外交流和学习的平台，能够为《工程光学》的“慕课”课程提供丰富的资源和各项技术支持。目前，在该网站上《工程光学》“慕课”课程的两年总访问数超过8000次，居该平台各门课程之首。网站共有通知区、管理区、资料区、讨论区、作业区、考试区和统计区七大功能板块。通知区由任课教师统一管理，发布与课程有关的信息，包括“慕课”学习说明、考试时间地点等重要信息，并保证学生在登录时可以明显看到。管理区对于课程的学生、助教、教师的整体管理，学生、助教、教师在网站的权限不同；另一方面，学生可以自己注册或后台统一注册，但都纳入统一管理。资料区管理课程的视频、课件、知识点说明等内容，目前资料区共有课堂教学视频1992分钟、实验教学视频13分钟；在作业区，共有作业176道，提供给学生们练习与参考；在考试区，共上传阶段性测试6次；讨论区的帖子140余贴，教师与学生的总回帖数超过2000次。统计区能够统计已发布的任务点数，学生观看视频的时长、参加讨论的次数、参加章节测验的成绩以及作业和考试情况，具有个性化的管理模式。“慕课”教学网站—天津大学“北洋学堂网络教学平台”丰富的功能保证了《工程光学》“慕课”课程的顺利开展。任课教师也可根据教学需求，不定期的与网站后台人员沟通，完善网站的功能，更大程度上为“慕课”课程服务。

3.课程的组织与实施。《工程光学》课程自改革伊始，便进行了精心和深入的准备，并在之前教学成果的基础上进行了多项工作。任课教师首先对课程资源进行了准备。课程内容主要由视频形式呈现，视频资源以列表形式按照教学周期进行排布。视频中会有嵌入式的测试题，学生对所学知识的掌握程度可以及时得到反馈。另外，课程会提供PDF格式的讲义或课件供学生下载学习，同时还提供阅读材料、参考文献或阅读参考的链接，学生可以根据自己的学习情况适当扩展和深入。在授课模式上，授课主要采用“翻转课堂”的模式，同学们要参与在线测试和课程结束后的讨论。大多数课程讲座视频包含小测验，为了测试同学们对知识的理解程度，当课程中同学们看到屏幕中出现一个问题以及选项时，只要按时回答问题或者选择跳过按钮，学习者就可以继续课程学习，这些测验只是对同学们的一种自我检验，测验结果并不计入最终课程成绩。但是课程后的测试题则是需要学习者在理解掌握课程内容之后独立完成，这些测试题在最终成绩中所占比例是依据授课教师的设置。在教学内容上，任课教师通常预先给出课程表，对于课程的教学流程、教学时间分布、试题作业和项目作业时间都有明确规定和要求。教师还会要求学生每个学习周期以及期中期末完成相应的测试，课程平台服务器会自动记录同学们的学习行为以作为测评成绩的依据。课程中除了有平时的作业和测验外，还包括一些综合训练性的大作业，以提高学生们知识综合运用的能力。

4.课程的特色。《工程光学》“慕课”课程的评价形式主要有教师评价、同行评价、自我评价等方式。其中，同行评价又称为同行互评或同行评量，由学生跳出学习者的角色，尝试以教师的角色去评价同学，依据课程教师提供的评价量规进行匿名形式的评价。

课程根据问题式学习的教学模式，也加入了生生互评的环节。课程中对班级进行分组（4-5人1组），共设置17个专题，每组学生抽签选题做一个专题展示PPT，一周内完成并网上提交。同时，在规定时间内完成同一任课老师班内组与组之间的网上互评；讨论课时，每组学生现场重新抽签选题并采用所抽到的题目PPT进行演讲，同组学生回答问题。在课程评分中，加大了生生互评的分数比例，突出了以学生为中心的教学理念。

二、改革实施效果

天津大学《工程光学》“慕课”课程教学改革自2014年实施以来，学生的教学成绩稳步提高，也获得了参与学生的高度认可度。

1.课程成绩比较。在天津大学《工程光学》“慕课”改革的伊始，课程组仅对部分教学班进行了教学改革尝试。以天津大学测控科学与技术（以下简称“测控”）专业为教学样本，在2015年的《工程光学》的教学中，测控专业1、2班进行了“慕课“教学改革，而测控专业3、4班没有进行教学改革。在统一命题、统一批改、流水阅卷的期末考试中，进行了“慕课”改革的测控1、2班的期末成绩各项指标均高于未进行改革的测控3、4班，如表2所示。

同时，我们也对实施和未实施“慕课“改革的光电信息工程科学与工程专业（以下简称“信息”）的学生期末成绩进行了比较，如表3所示。由表可知，实施了“慕课”改革的2013级信息专业学生期末成绩明显优于2012级信息专业的学生期末成绩。

2.學生对于课程的评价。天津大学2015级光电信息科学与工程专业的宋鑫磊同学对于“慕课”学习和翻转课堂的评价为：“讨论课是这次《工程光学》中最吸引人的环节，从课前的搜集资料和独立思考，到课上的分组讨论交流看法，再到小组代表上台展示讨论结果、提问和回答，在这一过程中，我们学会了思考、学会了交流、学会了批判和辩驳，学会了总结。它给了我们一个自由的平台表达见解，每个学生都可以亲身参与、自我主宰，摆脱了只听不说的枯燥乏味，变被动灌输知识为主动探究答案。”天津大学2015级光电信息科学与工程专业的闻经纬对于“慕课”课程评价到：“我个人感觉工程光学讨论课非常好，通过使每个小组各成员回答提问及让每个人提出问题，加深了我们对基本、重要知识点的理解。课程学习的组织形式也是多种多样的，有综合联系锻炼我们的团队合作能力，综合运用资源解决具体问题的能力；有讨论课存进我们相互交流，产生思维的碰撞，共同进步；也有网络上MOOC的学习，丰富了学习的途径与方法。”

三、总结与思考

1.坚持“以学生为中心”的“慕课”教学理念。传统的大学教学“以教师为中心，以教材和课堂教学为基本点”，注重知识理论的传授，然而却对学生的兴趣和需求关注不足。而《工程光学》“慕课”以学生的兴趣和需求为中心来组织和生动呈现课程内容，提升使学生的学习兴趣与激发学习热情，使学生回归学习和教学的主体地位，对于学生知识的掌握和能力的提升有较大作用。

2.以“慕课”教学为中心，建立科研和教学相融合的教学体系。科教融合旨在打破传统教学的“传授范式”，建立“以学生为中心”的“学习范式”，发挥科研的育人功能。天津大学《工程光学》“慕课”课程以国家重点学科——光学工程为依托，结合光电信息技术教育部重点实验的科研平台，把科学研究和教学紧密结合在一起，以一流的科学研究培养一流的人才。任课教师均为学科的科研人员，把科研成果转化为课程内容、教案和讲义，为学生提供最前沿的光学知识，着重培养学生的创造性思维、批判性思维、科学精神和科研能力。同时，教师在教学过程中对于自身基础理论也有一定提升。

3.“慕课”网站的建设与完善。在工程光学“慕课”资源网站的建设方面，天津大学紧密结合了高校师生的需求和高校课程的特点，尤其是站在学生的角度，探究网络在线课程的特征，做好课程资源建设。同时，丰富网站的各项功能，以提高网站的利用率和使用效率，真正发挥“助教”、“助学”的作用，推动高校教学的进一步发展。

另一方面，未来《工程光学》“慕课”教学网站要具备处理和存储大量学习和交流大量数据的能力，使我们能够以丰富多样的大数据记录学习者的学习过程与轨迹，为分析和最终改进学习过程提供了极大的可能性和奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]斯蒂芬哈格德.慕课正在成熟[J].教育研究，2014，（5）：92-112.

[2]何朝阳，欧玉芳，曹祁.美国大学翻转课堂教学模式的启示[J].高等工程教育研究，2014，（2）：148-151.

[3]郁道银，谈恒英.工程光学[M].北京：机械工业出版社第三版，2011.

[4]蔡怀宇，郁道银，李清.“工程光学”国家精品课程的建设与改革[J].高等理科教育，2006，（2）：38-40.