《过程设备机械设计基础》课程网络平台的建设

摘要：《过程设备机械设计基础》是一门面向非机械类学生开设的理论性强、涉及面广、学科交叉鲜明的专业必修课程，由于课程内容繁杂、难度较大，学生普遍缺乏学习动力，如何吸引学生的兴趣成为上好这门课程的关键所在。通过各类网络技术，我们开发了一套课程网络平台，该平台包括课堂教学模块、课后测试模块和学生问答模块等三个部分，通过三个模块间的有机联系，对学生的学习状况进行综合评价，并能实时解决学生学习中的问题，成功激发了学生的学习兴趣，学生成绩显著提高。

关键词：课程网络平台；课堂教学；课后测试；学生问答；学习效率

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）15-0104-03

一、引言

《过程设备机械设计基础》是一门关于过程工业相关设备设计基础的理论课程，具有理论性强、涉及面广、学科交叉鲜明等特点，由于课程涉及弹性力学、材料科学、化工设备设计等知识，内容繁杂抽象，学生反映学习难度较大；另外该课程主要面向非机械类工科学生，授课学生普遍缺乏基本的力学基础，对这门课的学习积极性低，课堂教学效果不甚理想。另一方面，随着我国高等教育改革的深入，传统课堂教学时数大为减少，如果仍沿用以往的教学模式进行面面俱到的宽泛讲授，则易顾此失彼，达不到好的教学效果。因此如何有效吸引学生的学习兴趣，解决教学时数减少和教学质量提高的矛盾，就必须对《过程设备机械设计基础》课程传统的教学方法进行创新改革，从而使该课程在学生培养中起到积极有效的作用。近年来随着计算机科学和网络技术的迅猛发展，传统的教学手段、教学方法、教学过程到教学内容都经历着全方位的深刻变革，将课堂教学搬到网上这种教学模式正日新月异地改变着高等教育的现状。以麻省理工的MIT courses、哈佛大学和麻省理工合作的edX、斯坦福大学的Coursera以及可汗学院等为基础衍生出的一系列慕课平台受到越来越多教育工作者及学生的关注和参与。国内相关的平台包括中国大学MOOC（爱课程网和网易云课堂合作的在线学习平台）、网易公开课、果壳网旗下的MOOC学院等。慕课（MOOC）的快捷性和便利性使其具有传统课堂教育不具备的优越性，但是需要指出的是大部分慕课平台的加入都有较高的门槛，以Coursera为例，国内目前的合作院校仅仅限于北京大学、上海交通大学、复旦大学、西安交通大学、南京大学和中国科学技术大学等六所高校。而一门课程的慕课建设大约需要10万元左右的费用，这一价格对普通的课程建设而言是一笔不菲的投入。另外，并不是将一门课程搬上网就能马上提高其教学质量，网络互动教学的优劣直接影响着学习者的学习兴趣和学习效果，因此只有通过合理的线上线下结合才能真正提升课程的教学效果。

二、基于网络技术的课程综合测试平台

（一）平台功能

为了能综合评价学生的学习效果，激发学生对《过程设备机械设计基础》课程的学习兴趣，我们利用各种网络技术和开源软件搭建了适应于《过程设备机械设计基础》的课程网络平台，以提升学生学习的各个环节。围绕该平台，对学生学习过程中知识点的掌握、学生参与教学的积极性以及问题的实时解答进行动态的测评。该平台主要解决如下几个问题：（1）课后作业的抄袭。常规的书面作业的一大问题就是很难杜绝学生间的相互抄袭，因此作业成绩也就无法真实反映出学生的真实情况。采用课程网络平台后，通过建立一定数量的题库做支撑，对不同的学生进行不同试题的测试，最大程度避免了学生不动脑子的抄袭行为。（2）学生学习的兴趣。将学生平时学习表现和测试成绩公开化，通过相互间的比较，提高学生对课程的重视度并激发学生相互间的竞争，从而提高其学习的动力。同时在平台测试建设中，通过对不同题目设置不同的难度系数来使学生回答问题有一个由简入难的过程，激发学生的学习兴趣。（3）学生主动参与课程的教学。现有的教学模式下学生的角色定位于单纯的学习，而很难或不愿意参与到整个教学过程中，其弊端就是学生对所学的东西认识不深入，考完就忘。而在《过程设备机械设计基础》课程网络平台中，学生可以互相出题、相互答题，一来让学生更多地参与到教学中，通过对自己出的题目的解答情况，加深知识点的认识；二来可以将这些学生出的题目吸纳到题库中，扩展题库的规模。（4）课后找不到老师答疑。通过《过程设备机械设计基础》课程网络平台的建设，可以使学生有疑问时即可以在该平台提问，缩短了师生间空间和时间的间隔，可使老师在第一时间回答学生的疑问，提高学生的学习效果。

综上所述，该网络平台的建立，在加深学生对机械知识理解的同时，强调让学生进一步参与到整个教学过程中，对提高教学效果具有極为重要的作用。

（二）平台的功能实现

现有的商业公司，如考试星（http：//www.kaoshixing.com）、易考通（http：//exam.oucnet.cn）等，虽然也在一定程度上能达到网络测评的要求，但是在综合测试学生学习方面还有局限。如果要针对某一教学要求开发新的功能，则价格昂贵，并不适用于我们的教学改革需求。因此在综合分析《过程设备机械设计基础》教学改革要求和现有的网络技术后，我们决定在开源软件TcExam的基础上，结合论坛程序SMF（Simple Machines Forum）以及PHP和Mysql技术，开发了一套适合于《过程设备机械设计基础》课程网络平台。该网络平台主要包括三个模块：课堂教学模块、课后测试模块和学生问答模块。课堂教学模块包含了上课的课件、部分上课视频（或网上搜集的相关视频）以及作业和作业解答等传统授课内容，这部分内容通过购买域名、租用网络空间以及使用现有的XML技术即可快速构建实现；课后测试模块则是基于Nicola Asuni等人开发的TcExam开源软件扩充而成，课后测试包含判断题、单选题、多选题等客观题和问答题等主观题，其中客观题根据标准答案自动批改，主观题可通过教师的在线评阅给出分数，由于TCExam能够大大简化整个测试流程，不仅减少了人力，而且极大地提高了效率效率和考试结果分析的可信度；课后问答模块则通过安装SMF建立一个教学论坛，学生课通过实名注册，并在网上提出问题或回答问题来实现整个教学过程的参与。

（三）平台各模块间的关系

这三个模块形式上彼此独立但功能上互相依赖，如图1所示。其中，课堂教学模块是传统课堂教学的网络延伸，学生可通过下载课件和课后习题答案来了解自己作业的错误所在，还可以通过浏览相关视频对课堂所学知识进行查遗补缺，因此这个模块是课后测试模块和学生问答模块的基础所在。而课后测试模块则能在传统作业习题的基础上，快速对每个学生知识点的掌握程度进行合理评价和反馈，最大程度地避免学生因为作业上抄袭而掩盖个人真实的学习情况。通过这一模块，学生既能够精准地发现自己哪些知识点掌握得不好，而去课堂教学模块相关部分进行重新学习，又可以在学生问答模块中提出自己不懂的问题，通过老师或其他同学的解答而掌握相关知识点。学生问答模块是传统的师生问答的网络化实现，但是与传统的课后师生问答相比，又有它特有的优势。传统的师生问答限于老师和特定的学生（问问题的那个学生），而网络化后的学生问答模块则可将这一问答过程呈现给所有学生，有相关疑问的学生都可以从这一问答过程中受益，特别是对于某些比较内向、不好意思问问题的学生，只需通过浏览别人的提问即可解决他们心中的疑难所在，效果尤其显著。另外对于部分思考不深入的学生，通过查看其他同学的提问及解答也能起到触类旁通并加深理解的作用。总之，学生问答模块能快速解答学生在课堂教学模块和课后测试模块中碰到的不懂的问题，并通过网络化而使得所有学生都能在这一问答过程中受益。

三、平台实施效果

在网路平台建成后的两年内，我们对这一系统在学生中的作用进行了评估，又在初步建立起题库的基础上，可以对学生进行不同章节内容的随机出题测试、评分等。通过近两年对该平台的运用，学生成绩显著提高，并且该平台实施以来，学生普遍反映方式新颖和有用，极大激发了他们对《过程设备机械设计基础》一课的学习兴趣。通过课程网络平台实施前后两届学生的成绩进行对比可以发现，網络平台使用前考试的平均分为66.8分，使用课程网络平台后考试成绩提高到72.9分，卷面成绩提高了6.1分。其中判断题由6.8分提高到7.9分，提高了1.1分；选择题由26.7分提高到30.8分，提高了4.1分，问答题由6.8分提高到7.3分，提高了0.5分，计算题由26.6分提高到26.9分，提高了0.3分。按每部分的分值计算，总成绩提高了6.1%，判断题提高了11.1%，选择题提高了10.2%，问答题提高了5.3%，计算题提高了0.8%。可以看出，课程网络平台使用后，学生们对于客观题的准确率明显提升，因此判断和选择题上得分较为明显，而计算题这类涉及到综合知识运用的题型，分数改善不明显。这也为今后课程网络平台的进一步完善指明了方向。

从培养复合型人才的角度出发，我们设计的课程网络平台可以很好地提高非机械类工科专业学生的过程设备设计综合素质。另外，该平台可以根据学生知识掌握情况来对学生进行考核，并通过学生的参与来丰富平台的题库数目，从而在提高学生参与性的基础上，真正实现学生从“被教育者”向“教育参与者”的转变。

四、总结与展望

随着信息时代的不断深入，各种新技术不断涌现，这些新技术给教学方式注入了多种新鲜元素。新型教学模式在促进当代教育发展的同时，也给教育工作者如何学习使用这些新型教学模式带来了挑战。理解各种教学模式的发展历程及优缺点是合理利用它们并提高教学效率的重要前提。我们将传统的课堂教育与网络技术相结合，在课堂教授《过程设备机械设计基础》这一课程的同时，通过建立合理的网络平台，以及丰富的在线教学、作业、互动问答等手段提高学生对《过程设备机械设计基础》的兴趣进而促进该课程的教学效果。通过这一网络平台的开展，可望进一步提升学生的学习体验，对教学模式改革以及课程网络平台教育提供有益的借鉴和帮助。

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