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摘要：材料力学课程是大多数工科专业的一门专业基础课程，授课学生众多，且具有一定的学习难。MOOC(Massive Open Online Course)作为一种新型的开放式网络在线教育教学模式，运用到传统的材料力学课程中对材料力学的教学模式将会产生不小的影响。本文根据西安科技大学理工科学生学习材料力学课程的相关情况，对材料力学课程在MOOC平台下的相关教学模式进行了探讨。
关键词：MOOC；材料力学；教学模式
本文引用格式：杨帆.材料力学课程MOOC教学模式的探讨[J].教育现代化,2019,6(09):106-108.
一 引言
材料力学课程是我校机械、土木、采矿、环境、安全、能源、地质等大多数理工科专业学生的专业基础课程和工程力学专业学生的专业课程。同时，材料力学课程也是相关专业同学了解和接触所学专业的第一门课程，还是这些专业的同学将来报考研究生时热选的考试专业课。作为一门工科专业基础课，材料力学课程内容与工程实际问题结合紧密，实用性和基础性强，应用范围广、实践要求高[1-3]，是沟通基础与专业的桥梁[4]。其主要学习对象为相应专业大二年级的本科生，上课学生人数众多。课程开设时间一般在第二学年的第一学期。
材料力学的预备知识为高等数学与理论力学或工程力学的静力学部分内容，后续课程为弹性力学、流体力学、岩土力学、机械设计等专业课程，材料力学课程一般为64课时，力学专业本科学生学习课时为80课时。
材料力学是一门经典的力学课程，目前全国各大高校里，该课程的大多数的教学体系仍为前苏联的铁木辛柯体系，该体系是从基本变形到组合变形，再讨论一些专题[5]。我校教授材料力学课程的主体内容为杆件的轴向拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲几种基本变形，组合变形，压杆稳定，材料的机械性能，应力应变的概念，强度理论、能量方法等几大方面。材料力学课程具有专业概念性强，系统性强，逻辑严密，方法技巧要求高等特点[6,7]。按照教学大纲要求，学生不但要掌握基本概念，基本理论，还要能正确分析和熟练计算一些实际工程问题，涉及大量概念和计算，比较枯燥。学生普通反映该课程理公式多且复杂，理解难，记不住，不会用，材料力学课程比较难学，学习的积极性不高，缺乏学习的自主能动性。
传统教学模式是板书加简单的模型演示，课程形式上较为呆板，不生动，材料力学课程公式多、内容多、写起来比较费时。老师在黑板上演算推导花费了大量的时间，需要学生有较好的空间想象力，增大了学生理解和掌握知识的难度。学生的学习效果很多时候不尽如人意，学习兴趣和积极性不高，教学质量难以提高，每年期末考试材料力学课程不及格的学生所占比例居高不下。
二 目前我国MOOC平台的基本情况介绍
MOOC，即Massive Open Online Course，这四个英文单词刻画了这个教育创新的几大特征。MOOC课程是大型开放性网络课程，其主要特点是“大规模”、“在线”和“开放”[8,9]。2007年，美国犹他州立大学设立了一门Intro to Open Education的网络开发课程奠定了MOOC开发课程的思想基础，2008年，加拿大里贾纳大学（University of Regina）开授了一门网络开发课程，世界各地的用户可利用网络分享课程资源，参与和讨论该课程的学习，从而奠定了MOOC模式技术的基础[10,11]。2011年，MOOC是从美国硅谷发端起来的在线学习浪潮。2013年，清华大学与北京大学宣布成为美国在线教育平台edX（edX、Coursera和Udacity为MOOC三大课程提供商）的首批亚洲高校成员之一。同年，上海交通大学与复旦大学也宣布加盟Coursera。这些高校加入国外三大著名教育平台的宣告，开启了国内MOOC的兴起与建设。随后，西安交通大学、中南财经政法大学、北京理工大学、中国科技大学、吉林大学、中国农业大学、华南理工大学等诸多国内课程在edX、Coursera、Udacity、学堂在线、慕课等互联网资源平台上上线，进一步推进了国内MOOC的发展[12,13]。
MOOC以课程形态，有课程的开始和结束时间。学生在老师的引导下，和同伴一起学习，按时提交作业和测验，就能够提高完成课业的几率。传统的精品课程或是精品资源共享课题都是以量大面广的高校公共基础课、专业基础课和专业核心课，侧重与课程教学资源的展示，缺乏老师引导的学习过程。传统视频公开课程以视频为内容传递的唯一载体。
MOOC课程与面授课程以及传统在线课程，比如精品课程、视频公开课等有很大的不一样的一点在于MOOC课程需要将教学内容分解到独立的知识点，然后制作成简单的如3-15分钟的短视频供学习者学习。传统的视频教学一般长度都在40分钟到50分钟不等。从心理学认知角度来分析，成年人集中注意力的时间大约为10分钟。从传播学角度分析10分钟左右的时间比较符合当今网络时代人们的阅读习惯。视频时间过长，学生的学习注意力很难长时间集中学习，容易出现观赏疲劳而且在观看的过程中就有可能打断，重新看的时候往往已经忘记了之前的要点，又需要重头再来，这样反复几次，学习兴趣会大减。而MOOC这种化整为零的内容组织方式可以减轻学习的认知负荷，还可以增加学习路径选择的灵活性，更适应移动学习的需要，带动学生主动学习和提高学习效率。移动互联的发展也使得随时随地自定步调的碎片化学习成为可能，学生能够有效利用自己零散的空闲时间进行学习，比如在等车或者工作间隙抽空观看。
三MOOC平台下材料力学课程教学模式分析
MOOC每个小视频自成一体，围绕一个概念，或一个原理，逐步深入，有始有终，构成一个相对完整的知识点。简短的课件内容让学生在了解某一特定知识点时，聚焦于该知识点获取所需的信息，而不为松散的结构和冗余的信息所困扰，提高学习效率。此外，MOOC课程模块化的知识点使得内容主题更加鲜明，清晰的主题划分，可以让学生快速找到需要学习和了解的信息，满足了不同学生的学习需求。在传统的教学中，“材料力学”都是以专业班级为单位组织课堂教学，同专业年级学生按一样的教学计划和进度，学习一样的内容。这种“齐步走”的教学模式，强调的“共性”和“统一”，它留给学生和教师的自由选择的余地，无论是从时间和空间，还是内容和方法上来说，都所剩无几[14]。MOOC课程一般包含多个3-15分钟独立教学课件，对应与材料力学中主要知识点，可以让明确学习目标的学生选择性的学习自己需要的内容。一个个独立的知识点课件，能够让各自之间的交错组合更加灵活和便捷。此外，教师可以不以伤筋动骨为代价，完成部分内容的调整和变换比如当教师对其中的一个知识点的讲解或是问题设置不满意时，只需要针对这一个部分重新设置，其他内容不会受到影响。这种相对独立的碎片化的小知识点视频，有利于MOOC课程内容的分享和利用。
MOOC课程将现有的培养方案中要求学生掌握的材料力学课程内容化为单个单元的知识点以视频、习题集、在线学习的方式。
基于MOOC课程与传统课程的区别如下图所示：
在MOOC课程中，教学课件是教学引导作用，练习和讨论是MOOC课程的重要环节，对学生更准确掌握MOOC课程的学习起着重要的作用。所以测验题目也是课程重要的学习内容，以测试带动学习是MOOC课程的一种教学策略。MOOC课程通过测验题目的设计来提醒学生关注课程教学内容中的关键点，通过测验题来传递希望学生建立的正确认识。练习模块主要包含每讲内容对应的单元测试，提交的作业，和最后的期末考试。
学习过程中，除了教师作为学生讲授课程内容，引导学生学习之外，学生之间的学习互动是任何学习过程的重要内容。课题论坛模拟的是在传统课程中“和同伴一起学习”气氛，能减少学生独立学习的孤独感和无助感。MOOC的基因-大规模（Massive）决定了课程在任何时刻都有可能有人正在在线学习，这就意味着学生随时都可能在课程论坛中找到学伴，也大大提高了学生提出的问题被即使解答的可能性。这在以前的精品课程或传统的视频教学上很难实现。
同时，从促进掌握学习的进度，学生需要借助讨论开展深入的思考和学习，“讨论”是培养学生高级思维能力的重要策略。学生在学校过程中，观看课程中的视频和学习材料，这一教学过程让学生记住知识，配合测试题，可以在一定程度上帮助学生理解和应用知识。而在学生讨论的过程中，他们需要醍醐问题，进行解释、辩论和争论、找出答案，在这一系列的质疑和解释等活动过程中，学生就更容易记住并正确理解相关知识点。
讨论区支持了学生之间建构知识的讨论，是课程MOOC的重要一个环节，它实现了学生与学生之间的对话，促进学生之间的相互学习交流。一般而言课程讨论区包含三个子模块，即老师答疑区，课题交流区，综合讨论区。老师答疑区是发表关于作业、测试、课件内容希望能得到老师回答的疑问。课堂交流区是课件作为教学内容的讨论。综合讨论区是发表任何想与大家分享的经验及想法。关于课程、学习、工作、生活等一般性话题。
与传统的课程不同，MOOC课程作为在线开放性课题，受众众多。原则上讲，任何人都可以通过网络在线学MOOC课程，主要目标定位为：1）高校机械、土木、采矿、环境、安全、能源等理工专业部分学有余力希望提前学习材料力学课程的大一年级本科学生。2）高校正在进行传统实体材料力学课程学习，需要课下预习，复习补充学习材料力学课程知识的大二年本科级学生。3)高校已经结束材料力学课程学习，但未能修到课程学分，需要补休或重修的大三或大四年级本科生。4）选择材料力学作为考研的专业课考试内容的本科学生。5）已参加社会工作，需要补充学习材料力学知识或回顾复习材料力学专业知识的相关专业人士。
基于MOOC的教学模式设计以学生为中心的个性化学习流程，可以激发学生的学习材料力学的学习热情，吸引学生的注意力，提高学生的学习主动性和学习效率，教学效果显著提升。
目前，材料力学MOOC课程主要包括三个方面：视频或PPT课件，练习，讨论。形成一套“视频+习题+在线学习”的MOOC课程流程[15,16]。三个环节基于网络在线平台两两相互补充，共同构成整个材料力学课程。
同时，随着现代化互联网及其相关技术的发展，而以量大、速度快、形式多为标志的大数据时代，通过各种形式进入MOOC的合作教学、学习体验等各个环节，使个性化评价和个性化推送成为可能，为课程理解提供了数据支撑[17,18]，记录了海量学生的学习进程和学习行为，对其数据进行挖掘，分析反馈给学生和教学管理者，可以为促进学生调整自身学习行为、为老师可以根据学生的学习情况针对性进行对出错较多的知识点进行详细的，重点的讲解，调整教学方案提供依据。
MOOC课程是大型开放性网络课程，目前国内已有多个较为成熟的MOOC在线平台，例如学堂在线、中国大学MOOC、好大学在线、超星慕课以及智慧树等。目前，中国大学MOOC在线课程1254门，力学类课程10门；学堂在线课程1021门，力学类课程117门；好大学在线课程270门，力学类课程2门。为以金智-好大学MOOC在线平台为例，该MOOC在线平台是上海交大慕课研究院最新研究陈果转换，是一大批具有实际MOOC教学经验的专家经验结晶。
根据西安科技大学部分本科学生的问卷调查，有43%学生每天上网时间为1-2小时，39%学生为3-5小时。而且有83%学生平时会通过互联网线上进行学习。这说明通过网络在线学习来补充传统课堂学习已经成为一种主流学习模式。
四结语
材料力学作为一门基础专业课程，修课学生众多，MOOC课程教学模式可以对传统课堂教学模式进行补充和辅助，几种不同教学模式的结合使得学生学习材料力学课程更为方便、快捷和有效率。可以预见在不远的将来，短小精悍、主题明确、形式多样且自成体系的MOOC视频，将会让MOOC课程教学模式成为继传统课堂和以往的视频教学之后的一种涉及面广泛的重要的教学模式。
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