基于电子技术实习课程的慕课建设及教学改革探索

白艳茹 周珂 吕振 刘涛 赵志毅

北京科技大学高等工程师学院 北京 100083

慕课(Massive Online Open Course，MOOC)的含义是形容开放性的、大规模的、线上网络教学，它是具有协作精神和分享的个人团体为了扩散知识传播量而发布、分享到互联网上的开放课程。最近几年，提高教学质量与效果的手段由传统授课方式逐渐变为慕课教学模式。慕课经过快速发展，学术界对其研究也在不断推进，但是关于慕课建设方面的研究成果仍旧较少。近年来，随着慕课的迅速发展，慕课教学模式已成为优化教学效果、提高教学质量的有效手段。国内学者也一直在不断开展慕课教学模式的研究，但有关慕课课程建设方面的研究成果还比较少。建设一门慕课，需要教师重新思考和设计课程内容，优化传统课程的组织形式，开发出符合慕课教育模式的课程，提高教学水平和人才培养质量[1]。

1 慕课建设的背景和意义

始于2015年4月，教育部出台了《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》，正式为慕课提供了政策保障与支持[2]，也标志着我国慕课进入快速发展阶段。响应教育部号召，北京科技大学于2015年开始建设大规模在线开放课程平台，为电子技术实习(以下简称“本课程”)的慕课建设提供了契机。本课程由我校高等工程师学院电子技术实习基地的教师团队共同开发，在团队多年一线课堂教学经验的积累之上，应用全新的慕课教学理念进行课程重新梳理和组织，经过近一年时间的摸索与实践，将课程成功上线。学生可登录网址http://mooc.ustb.edu.cn，进入“北京科技大学网络教学平台”界面，点击“MOOC”课程，点击“电子技术实习”，输入账号和密码，即可进行课程的学习。

本课程是我校面向理工科学生开设的一门综合实践课程，每年覆盖我校自动化、测控、计算机、电子信息、应用物理、车辆、机械自动化等专业36个班级1 100余名学生。作为一门综合实践课，本课程要求学生在课堂上完成一套具有实际使用意义的电子类工业产品。整个流程包括元器件选型与检测、电路设计、电路板(PCB)制作、电路焊接、电路调试、故障分析等环节，是理工科学生本科课程中第一次需要自身全程参与并主导进行产品设计的电子技术实践类课程，对学生由书本转为实践、操作实验设备、掌握实验方法、巩固基本技能起着非常重要的作用[3]。

1.1 实践类课程需要形象化的展示操作过程

学习本课程的学生一般是在经过大一、大二的基础理论课程学习之后，到电子实习基地进行本课程的设计和制作。在长期的实践教学过程中，对学习本课程的学生总结了一些特点：这一阶段的学生动手实践欲望强，但是实验技能和经验极度缺乏，课堂听讲的注意力持续时间短。尤其在现代电子社会，一个智能手机就足以将学生的注意力吸引过去[4]。而本课程是极为强调实践细节的课程，一个小元件的选择差错、某些仪器操作的失误，就会引发严重的后果甚至发生电容爆炸、电路燃烧等危险。除此之外，一旦学生在这一阶段养成了不良的工程习惯，形成错误的技术观念，就极有可能给日后的专业发展埋下隐患，因此亟须系统性、针对性的工程实践教学手段和方式加以辅助和支撑。

1.2 实践类课程需要碎片化的强调实验内容

在近年来的实践教学过程中，依靠传统的课堂教学，教师也发现了一系列问题：一是在有限的学时范围里，课堂基础知识讲解占时长，实践动手时间被挤占，留给学生实现从知识消化到上手实操解决问题的时间不够。二是本课程涉及知识系统庞杂，工程规范繁多，细节决定成败，学生对实验有畏难心理，课程知识系统见表1。三是传统课堂上教师在实验前再三强调的实验注意事项，学生在短时间内难以全部掌握并理解，导致实验过程中故障率和危险性随之增加[5]。

表1 课程知识系统

针对以上问题，本课程教师团队一直在探索有效的解决方法，借助慕课进行传统课堂辅助教学，对实践类课程来讲是一个非常好的途径之一。针对实验过程中需要动手的每一个环节，进行短课程的拍摄与讲解，将实验内容碎片化地分段展示，有助于学生对实验操作细节的领略与掌握，在自己实验时做到胸有成竹，对掌握不好的部分还可以观看重点回放，使实践教学内容更细化、更形象，突出重点与强化实验安全，使学生们不再对这门工程实践性极强的课程产生畏难心理。

2 慕课教学内容建设与平台搭建

慕课特色教学模式一直是我校教师团队分析研究的方向，从教育部“卓越工程师教育培养计划”出发，重点围绕培养学生的实际动手能力进行慕课建设。教学内容组织方面，采用以电子产品设计流程为主线，以知识点为基本单元的方式，让学生在“学中做、做中学”的环境中完成实践任务[6]。

2.1 符合实践类课程教学特点的慕课教学内容建设

在课程内容构建上，本课程根据电子产品设计周期流程环节先后顺序划分为七大部分，包括元器件选型、电路设计、电路板制作、电路焊接、SMT表面组装技术、电路调试及故障分析、综合实验。每个模块下包含独立知识点，每个知识点限制在5～15 min内，针对性讲解理论知识和实验注意事项，以及实验流程示范。课程以电子产品设计流程为主线，第1节从元器件选型开始，讲解如何进行电路设计和参数计算；第2节讲解使用Altium Designer软件绘制电路原理图和PCB图；第3节演示如何使用热转印机和多功能制板系统等实验设备进行PCB制板；第4节讲解焊接机理和演示人工焊接方法；第5节是教师深入企业现场实拍的SMT生产工艺流程，让学生对工厂里SMT表面组装技术有一个直观的体验，增强了学生对工艺流程的了解；第6节讲解实验设备的使用以及电路调试的方法，帮助学生提高实验技能；第7节为综合实验，对学生学习情况全面考核。整个课程体系将枯燥的知识点以动画设计、动态图表、视频等形式生动展现，教学过程更具吸引力和可视性[7]。

2.2 搭建丰富的慕课教学资源平台

为了让学生更容易地吸收课程知识，拥有更加便捷的自主学习氛围，教师在录制教学视频外还编写了课程标准、进度计划、参考教材，制作了案例库、习题库、教学课件等教学资料，不断充实案例库、习题库和其他教学资源库，分类上传到慕课平台[8-11]，充分兼顾趣味性和学生的学习需求，拓宽学生获取知识的渠道，并与学生形成一个良好的互动。

2.3 慕课建设的重点与难点

慕课建设的重点是要充分做好课程规划，使课程看起来有贯穿始终的主线[12]。慕课建设架构包括课程大纲、课程计划、慕课视频、拓展资料、习题库、讨论区等，其中慕课视频是核心内容，也是整个慕课建设中耗资和耗时最多的工作[13]。本课程一共录制了65个知识点单元，每个知识点单元的时长控制在5～15 min，在平时保证正常教学工作的同时，历时将近1年时间制作出系列课程。

慕课建设的难点在于写“脚本”，脚本的关键内容包括知识点、素材(动画、图片或者影视资料)、画面及内容(教师是否出镜，拍摄地点)、教师讲解内容(关键台词，需不需要提词器)以及备注(后期剪辑时间点)。一般是每拍摄一个知识点单元，就要有一个对应的脚本提供给拍摄团队和后期制作剪辑人员。这样在拍摄的有限时间内，教师和拍摄团队才会做到心中有数，避免拍摄完毕后期制作时，发现少拍了一些必要环节，而心存遗憾或者只能复工重拍。同时教师在脚本设计时要认真构思，针对每一个镜头、每一个环节都仔细斟酌，才会在拍摄时注意拍摄到每一个细节，给后期剪辑提供丰富的素材，达到自己想要的课程效果。

3 基于慕课的教学改革

3.1 借助慕课平台宏观和微观把控教学内容

本课程慕课于2016年上线在部分班级试点使用，收集学生反馈意见进行微调整，2017年正式投入使用，截至目前访问数78 757次。教师通过慕课平台统计工具可以对课程授课和学生情况进行宏观和微观把控。宏观把控通过分析具体到某一天的某个时间段的学生访问量，便于教师掌握学生在本课程上投入的时间周期和节点，对教学的内容和深度做出适时调整。微观把控针对每一个知识点单元视频，通过慕课平台的统计工具，还可以看到每一位学生对该知识点观看的进度和学习的反刍比，教师可对每一个知识点的学习反刍比进行统计，如果一个知识点的学生反刍比超过50%，教师就应在课堂上对此知识点的讲解有所侧重，帮助学生实现知识内化[14]。同理还可以针对学生进行分析，了解每个学生在每个知识点的反刍比，在课程大部分知识点上反刍比高的学生，经课堂观察，其学习积极性高，态度也非常认真，在课堂上的实践动手能力高于其他学生，教师可针对此类学生做更深一步的启发式教学与任务安排，挖掘学生潜力，提升学生自信。

3.2 借助慕课平台优化教学过程

在继承传统课堂教学方法的基础上，探讨并尝试在慕课环境下新的教学方式。借助慕课平台开拓教学互动渠道，如签到、投票、抢答、评分、发红包、网上答疑等小工具的使用[15]，开展丰富的课堂活动，突出“教”与“练”两个环节，并且注重两个环节的相互补充，增强学生与教师的互动，帮助和引导学生积极思考，主动地参与到课程讨论中，达到更优的教学效果。

3.3 借助慕课平台增强翻转课堂效果

慕课的可持续发展离不开翻转课堂的教学模式，同样，翻转课堂也因为慕课的出现而更加如虎添翼。本课程借助慕课平台进行翻转课堂教学，有效地扩充了课程知识体系，减轻了教师的重复性劳动，使教师将更多的精力投入到学生的实践能力培养中。如本课程在第2节《Altium Designer画图软件》的教学上，按照以前的教学方法，就是每个学期面对新的学生，教师都要从软件的工具栏、菜单栏逐项地带领学生进行操作学习，这种方式由于每个学生的接受速度不同，导致有的学生一个操作跟不上进度，后面就无法顺利跟进，逐渐地就失去了学习的兴趣和耐心。现在借助慕课课程，教师课前布置预习内容，学生自己观看视频，先进行软件的基本操作学习，课堂上学生针对自己画图过程中遇到的问题请教师帮助解答，教师针对不同学生的不同问题进行实际操作演示，这样教师可以节省20%的课堂教学时间，用来对学生进行一对一的辅导，提高了教学效率，达到了事半功倍的效果。

4 结语

慕课的建设与运用实现了教师的实践教学与学生的动手实践协调共进。教师在慕课的建设过程中重新进行了教学内容的梳理和改进，在反复打磨慕课视频的过程中也对自己的教学有了客观的评价和深度的反思。学生先学习慕课，再到实验室进行操作实践，不仅提高了实验水平，降低误操作概率，也给教师节省了时间和精力，以便于进行一对一的指导。师生之间跨越了传统教学模式的隔阂，在根本上使教学方式更加灵活多变，课堂效率显著提高。实施慕课建设和慕课教学的这两年中，教师和学生均有很大的收获。本慕课教学团队的一名教师将慕课教学经验与内容进行提炼总结，参加我校青年教师教学基本功大赛并获得了三等奖。参加全国大学生电子设计大赛的学生，通过学习慕课掌握了基本的电子技术知识，从而为参加大赛打下坚实的知识基础。从两年的教学实践看，基于慕课的工程实践类翻转课堂教学，对教师的教学和学生的自我学习都是一个强有力的支持与补充，提高了教师的教学水平，增强了学生对工程实践类课程的学习积极性与自信心，真正体现了以学生为中心的工程教育理念。