《桥梁工程全过程课程设计》MOOC 教学改革实践

沈 殷，阮飞鹏，阮 欣，柳惠芬

（同济大学 土木工程学院，上海 200092）

一、引言

目前，国内高校桥梁专业的课程设计一般根据学生学习课程分为多个部分，不同高校间课程设计考察内容也都大体相同，以同济大学为例，其桥梁工程课群组共设有5 门专业课程设计——预应力混凝土课程设计、钢与组合结构桥梁课程设计、大跨度桥梁课程设计、桥梁工程（上）大作业、桥梁工程（下）大作业。这些课程设计之间相对独立，但是又出现了重叠交叉的内容。《桥梁工程全过程课程设计》优化整合这些专业课程，系统又全面地包含了桥梁设计计算、绘图授课和指导设计的教学内容。这使桥梁课程设计不再是对桥梁工程或者钢与混凝土组合桥等课程的简单配合，而是以桥梁的全过程设计为主线，对所有专业基础和专业课程的梳理和融会贯通，提升学生专业综合素养，使学生具有设计一般桥梁结构的能力。

《桥梁工程全过程课程设计》 涉及的专业知识面非常广，作为一门全过程设计实践类课程，需要将知识点落到实处，形成设计成果，这期间修改和重复将是常态。传统课堂教学受课时所限，一些知识点一讲而过，无法使学生形成深刻印象。学生在设计修改过程中可能会遇到该知识点相关的问题，传统课堂中的教师答疑能解决部分问题，但效率不高，且无法兼顾所有学生。“慕课”即“大规模公开线上课程”（Massive Open Online Course,MOOC）是由很多愿意分享和协作以便增强知识的学习者所组成的一种新型的在线教育模式，可以通过视频录制的手段将该课程中的关键知识点和设计示例多次重复再现。[1]同济大学于2018 学年秋季学期开展了《桥梁工程全过程课程设计》 课程的MOOC 教学改革实践，实践结果表明，MOOC 教学模式能够解决在传统教学中遇到的一些问题。

二、《桥梁工程全过程课程设计》MOOC 课程实践

同济大学桥梁工程系于2018 年10 月22 日至12月31 日在中国大学MOOC 课程平台上开设了第一期《桥梁工程全过程课程设计》MOOC 课程，编号为0810TJU039，共计11 周，每周为2～4 个学时。MOOC 课程抽取了课堂教学中主要涉及的知识点，依托桥梁全过程设计的设计流程，制定了教学的内容大纲，拍摄了真人讲解和可视化教学的视频，提供了学生和教师进行交流和讨论的平台。MOOC 课程舍弃了课堂教学中大篇幅的原理和理论讲解，通过实例工程讲解、具体结构构造展示以及实例操作等来精确贴近设计步骤和流程，通过分阶段作业来推进设计进度。

1.MOOC 课程的内容设计

MOOC 课程的主要教学内容包括：桥梁全过程设计主要内容和流程、桥梁工程总体布置图纸的要素解析、多种桥梁结构（混凝土桥梁、组合结构桥梁、钢桥）的典型截面拟定示例、多种典型桥梁结构的建模方法和示例、预应力混凝土桥梁相关构造和设计要点示例、典型桥梁荷载和荷载效应的演示等。按照桥梁工程全过程设计流程分为八个章节内容，具体章节分布如表1 所示。

MOOC 课程的授课方式为录制教学视频讲解和PPT 文档演示相结合，并在大多数章节发布对应章节的讨论题，供学生交流学习，加深对各章节知识的理解。首期课程制作录制的视频数量一共33 个，每个视频录制时长控制在30 分钟以内，对应的PPT 演示文档30 个，设置了19 道讨论题。

表1 《桥梁工程全过程课程设计》MOOC 课程内容设计

2.MOOC 课程作业和考核设计

课程布置三次大作业，分别为桥梁总体设计、引桥建模计算及主桥设计。桥梁总体设计是学生根据题库中的设计资料，选定一些设计参数，确定桥梁主桥的桥型方案，并绘制其总体设计的立面图、平面图和横断面图。引桥建模是学生根据设计资料选取有代表性的一联引桥，建立有限元杆系分析模型并提交计算书。主桥设计是学生根据第一次作业的成果，细化主桥的结构构造，确定施工方法和流程，建立考虑施工阶段的有限元杆系模型对主桥进行分析，并提交图纸和计算书。三次作业循序渐进，每次大作业均有充足时间留给学生完成。

课程考核方法如下：各部分按不同的权重计入课程的总成绩，包括总体布置（20%）、引桥计算（20%）、主桥计算（25%）、主桥图纸（25%）、课程讨论（10%）。课程设合格和不合格两档，总分不小于60 分为合格。学生通过各自互评获得每次大作业的初步成绩，最后通过教师综评来获得最终作业成绩。

三、MOOC 课程的教学实践结果

《桥梁工程全过程课程设计》MOOC 课程第一次开课期间，选课总人数为3054 人。如图1-a 所示，10 月下旬即开课前夕选课人数较多，之后选课人数呈线性稳定增长的趋势。图1-b 显示，在开课期间，每日学习人数稳定增长，到后期每日学习人数达到近400 人。另外，如表2 所示，三次作业提交人数分别为35、18、41 人，提交总人数为49 人。得分情况中主桥设计优于引桥建模设计和桥梁总体设计，总体平均分都高于及格分。最终总评成绩合格人数20 人，分布区间如下：60～70 分有6 人，70～80 分有6 人，80～90 分有5 人，90～100 分有3 人，均获中国大学MOOC 课程证书，按提交作业总人数49 人来考虑，合格率达到41%。

图1 课程学习情况

表2 单元作业提交人数和得分情况表

从累计参加人数和每日学习人数的分布情况来看，按周学时2～4 个学时来考虑，累计参加人数和每日学习人数之间是比较匹配的，参加学习的学生基本上有紧跟教学进度在学习的，说明了该课程在网上开课的接收度和受欢迎程度还是比较高的。但是，单元作业提交人数显著低于课程每日学习人数，这反映了参加该课程的大部分学生只停留在学习上，却没有进入设计的实质性阶段。通过对数据的分析和课程作业设置情况的理解，造成这种现象的原因主要是该课程属于国内高校首开的全过程设计网络课程，高校学生以及参加工作的设计人员都对课程很感兴趣，所以参加和学习程度高。但是课程作业内容和难度都相对比较高，而且其他高校学生自己校内没有对应课程，所以反映到设计上的实质性作业量的参与度显著不够。

课程合格人数占提交作业人数的41%，考虑到有三次作业的提交，该合格率还是可以接受的。课程总评成绩分布区间较大，最低60 分，最高分有100 分，80 分以上有8 人，占合格人数的40%。

课程首次开课评价的人数很少，不过课程评价都非常正面，比如“课程讲述的知识点很实用，对于桥梁专业的学生来讲觉得是极好的选择”、“工作了，再重新学习课程，收获颇多”、“课程新颖，组织流程清晰，非常不错哦”，对课程的内容和组织给予了肯定，参加学习的人员中既有在校生，也有工作人士，参与的广度也是符合预期的。也有人提出了一些建议，“对于作业可以进行优化设计”。

四、MOOC 课程教学的问题及思考

MOOC 课程的低完成率一直是这种学习方式的特点之一。2014 年Jordan 在研究中对39 门MOOC 课程的完成率进行了统计，结果表明大多数课程获得证书的比率低于10%，平均水平为6.5%。[2]在欧洲一些MOOC 课程通过率最高的国家里，其MOOC 课程获得证书的比率也均小于15%。[3]《桥梁工程全过程课程设计》MOOC 课程首次开课累计共3054 人选课，49 人完成作业提交，20人合格，最终仅有0.65%的合格率。考虑到MOOC 本身低完成率的特点、课程的难度以及初次MOOC 课程实践的不成熟，这一数据是在意料之中的，但在接下来的实践中需要逐步改善这一情况。王宇在2018 年的一项研究中提出，将未完成课程的MOOC 学习者分为无效学习者、资源浏览者、流失学习者、结课但成绩不足者四类。[4]本文对后三类学习者针对本课程提出一些改进方案。

资源浏览者可能是只想从在线课程中获取一些想要的资料，或者是认为课程作业难度大、占用时间多而没有完成作业。针对这类学习者，在实践中将适当降低课程作业的难度，作业除了提供专门的设计资料，还允许学生根据自拟的设计资料进行设计和分析，使学生能与自己学校所学课程相结合，降低在校生的负担；同时也鼓励工作中的学员可以采用自己工作中碰到的案例工程来进行设计，丰富全过程设计课程的设计作业资源库；考虑增加优秀证书，总评成绩高于80 分的学生将获得优秀证书，以鼓励学生优化设计，提高参与积极性。

流失学习者是没有完成所有课程学习的学习者，他们或许因为课程难度、课程时长等原因放弃了继续学习。对于流失学习者，考虑调整考核中各部分占比情况，课程总成绩的组成修改为总体布置（30%）、引桥计算（30%）、主桥设计（30%）、课程讨论（10%），提高了总体布置的权重，以鼓励学生前期参与的积极性，这些前期的积极性将有利于他们完成全部课程的学习。[5]

结课但成绩不足的学习者，在首次开课中其占比达到了提交作业者的59%。针对这一类学习者，考虑通过增加与学生的互动以提高讨论区的活跃度，引导学习者逐步回答讨论题，使学习者之间相互讨论；同时增加一些补充的学习资料，以提高这类学习者对知识的掌握程度，使他们达到课程的合格要求。

五、结语

MOOC 课程已成为高校教学改革中的重点与热点，各个学科的专业核心课程更是改革中的重中之重。2018年的一项研究对2017 年教育部认定的490 门国家精品在线开放课程进行了归类统计，其中有259 门为专业核心课程，占比为52.9%。[6]《桥梁工程全过程课程设计》作为桥梁专业核心课程，进行MOOC 教学改革也是顺应时代需求的。此外，通过在线教学，该课程一学期的学生人数从传统教学的几十人扩展至3000 余人，极大地扩大了课程的影响力。MOOC 线上教学与线下教学相结合，也提高了课程设计的教学效率与教学质量。但MOOC 的线上教学仍存在着完成率低、学生讨论较少的问题，需要通过后期的实践不断调整改进，切实提高线上与线下的教学质量。