“传感器与测试技术”在线开放课程建设探索

2021-04-13邱晓天叶湘滨胡佳飞

电气电子教学学报 2021年2期

邱晓天，叶湘滨，张琦，胡佳飞

(国防科技大学智能科学学院，湖南长沙，410003)

0 引言

在线开放课程(慕课)作为一种与互联网相结合的新型教学模式，极具生命力、前途和未来。大力推动在线开放课程建、用、学，是实现中国高等教育质量特别是人才培养质量“变轨超车”的关键举措[1～2]。2020年初受到新冠病毒疫情影响，各大高校开学时间被迫延迟，教育部指出要充分利用网络资源，实现“停课不停学”，而在线开放课程在其中发挥了重要的作用。

传感器与测试技术是生产生活、国防工业和科技发展中的关键技术，在“十三五”建设、“中国制造2025”等国家战略层面具有重要地位[3]。随着智慧城市、智能家居、无人技术、机器人、物联网等新兴领域飞速发展，急需大量传感器与测试技术相关从业人员，对传感器类课程资源的需求也日益增加。原有的国家精品课程、国家精品资源共享课程已不能完全满足需求群体的多样化和泛在学习方式的自由化。因此，瞄准“金课”建设的时代机遇，结合疫情背景凸显的泛在学习需求，针对当前课程建设中存在的困惑和不足，进一步推进传感器与测试技术在线开放课程建设，探索“互联网+”时代远程教学新模式和新教法，对于提升课程教学质量和人才培养质量，服务于国家高等教育改革发展大局极具意义。

1 现状与问题

截至2019年8月底，我国在线开放课程的数量已增加到1.5万门，在校生和社会学习者学习人数上涨至2.7亿人次[4]。在线开放课程数量剧增的同时，部分课程“水量”亦增，如何提升课程质量，使学习者真正参与，做到主动、开放、思考和动手，建好、用好、学好尤为关键[5]。

国内在线开放课程的主要运营平台包括中国大学MOOC、学堂在线、智慧树等。传感器类课程在国内工科院校是面向测控、光电、机电、物联网等相关专业的一门重要专业课程，截至2020年6月，传感器与测试技术相关课程在此三个平台开课共计26门，其中73%开设于中国大学MOOC平台。整体来看，国内传感器类在线开放课程数量较多，类型丰富，已经形成了完整的课程内容体系，具有较为成熟的教学运行能力，并且能持续提供线上教学服务，但受限于平台本身的框架和功能，在教学模式和教学资源的优化上存在一定局限，部分课程在高阶性、创新性、挑战度上存在一定欠缺，学习者参与度有待提升。

国防科技大学“传感器与测试技术”MOOC课程，是国家精品课程、国家精品资源共享课程“传感器与测试技术”团队在多年积累的基础上经持续更新打造的大规模在线开放课程，于2018年9月在中国大学MOOC平台上线，截至2020年8月已完成4期教学运行。通过调研现有在线开放课程运行现状，针对前期课程运行中存在的问题，课程团队持续推进课程建设，运用信息技术优化课程内容体系，以学习者为中心设计教学模式和教学资源，改革课程考核方式，取得了一定成效和经验。

2 探索与实践

根据教育部关于一流本科课程建设原则，课程团队主要从高阶性、创新性和挑战度三个方面的提升来开展课程建设探索[6]。主要从两个方面增加高阶性，一方面教学内容上更加注重能力和思维的训练，提升学习者解决传感与测试测量领域复杂工程问题的能力和综合设计应用能力；一方面将课程思政融入教学设计，通过教学内容、教学资源、教学组织、互动交流等实现价值引领，完成立德树人。主要从教学内容及教学模式上下功夫提高“创新性”，紧密跟踪传感器与测试技术前沿发展，将最新研究成果纳入教学内容，利用平台各项功能探索教学方法模式，增加学习者在学习过程中的参与感，促使其从沉默参与到积极互动再到主动探究。主要从考核方式及标准方面提高“挑战度”，探索全过程、多角度、非标准式评价，引导学习者在课程学习上持续投入时间和热情。

2.1 构建经典与现代、器件与系统、理论与实践、知识传授和价值引导结合的课程内容体系

“传感器与测试技术”课程是一门应用范围广、实践性较强、知识更新快的多学科综合的课程。随着科技的进步和时代的发展，传感器与测试技术日新月异，在线开放课程内容体系绝非“一次定终身”，而是需要不断丰富和完善，以适应不同类型、不同专业、不同层次人才培养需要。因此，在原有传感器与测试技术基础理论、典型传感器、典型参量测量、精密测量仪器四部分课程内容的基础上，主要从以下三个方面丰富课程内容体系：

(1)结合“十二五”、“十三五”、“十四五”建设规划、“中国制造2025”等国家发展战略需求，帮助学习者理解传感与测试技术之“小用”推进国家整体发展之“大用”，推动学习者关注国家宏观战略，激发专业自豪感和民族自豪感；

(2)发挥军事院校特色，结合军事智能方面前沿研究成果，精选无人感知系统、战场环境智能传感网络、智能安保机器人等典型案例融入教学内容，丰富学习者的学科视野，加强学术熏陶，使其感受到课程的先进性和工程实用性；

(3)抓住社会热点问题，通过课程知识和时政热点的融合，激发学习者的学习热情，加深其对课程知识的理解，培养价值导向和责任担当，比如增加传感器与测试技术在新冠肺炎疫情防控中的应用案例、讨论等。

2.2 设计以学习者为中心的泛在参与式教学模式

优质课程的核心特征之一是要求学生从传统教学模式下的被动接受者变成知识的主动建构者。线上课程的教学运行模式和学习者学习方式极大区别于线下课程。在线开放课程往往初期选课人数较多，行至中后期会出现参与人数减少、学习积极性下降等问题，因此在课程教学运行周期内并不能仅仅只是按时上传视频等资源，而是要研究如何基于开课平台和课程自身特点设计行之有效的教学模式，在教学过程中引导、促进学习者主动获取知识，形成自主性、研究性的学习方式。

课程团队以学生发展、学生学习、学习效果为中心，针对在线开放课程学习者的泛在学习需求，在教学模式上基于原有建设基础和平台固有的教学活动流程，利用各级内容发布、公告、讨论区等交互功能，引导、促进学习者在任何时间地点根据需求参与全过程教学行为，如图1所示。在整个课程闭环学习中，基于每个知识章节或每个知识点均为小的闭环学习，包含输入、输出、反馈环节，利用公告提示重要学习节点；增加输入环节的多样性，如发布章节知识点关联图、拓展阅读、指导文档等；增加输出环节的多元化，如发布随堂讨论和测验、章节讨论/思考、章节测验、自主实验方案等；加强反馈环节的效果，如在测验/作业中增大系统即时评阅的客观题比例、上传测验/作业详细参考解析等，最终提升学习者的参与感和体验感，从而增强学习效果。

图1 “传感器与测试技术”在线开放课程教学模式

2.3 打造多层次多类型的立体化教学资源

随着信息技术的发展，学习者获取知识的渠道逐渐多元化，学习知识的思维方式也逐渐发生变化，视频及课件已不能完全满足学习者的个性化需求，必须适应信息时代学习者特点，建立支撑课程教学模式设计的线上、线下多样化教学资源，以支持社会学习者、在校学生、用课老师等不同类型不同层次学习者运用多种形式手段开展课程学习。

课程团队在前期课程教学视频、课件、教材、习题等资源的基础上，凝练了各章节知识点关联图，以帮助学习者梳理本章节知识点和层次；丰富完善讨论/思考题库，以支持课后讨论和思考的开展；更新了习题/试题库，并上传了部分习题详细参考解析，为检验、巩固学习效果提供帮助；制作展现传感器原理的动画库，以便更加直观理解典型传感器的原理及结构；结合课程团队智能传感方向科研成果以及指导学生创新实践成果补充课程案例，使学习者了解传感器与测试技术在实际问题中的解决方案；提供反映传感器与测试技术前沿发展应用的网站、视频资源链接、文档等拓展阅读资源，以便学习者开展自主学习；探索基于LabVIEW软件的虚实结合自主实验方案等，以支撑全过程教学活动，便于学习者根据自身学习习惯、学习特点按需取材，实现个性化学习。

2.4 探索以激发学习动力和专业志趣为着力点的多元化全过程评价方式

课程考核的评价方式应该以激发学习动力和专业志趣为着力点，引导学习者在学习过程中的学习行为，同时科学检验课程学习的达成程度，提升课程学习的挑战度。在线开放课程考核评价很大程度依赖于授课平台提供的统计功能，图2为中国大学MOOC平台提供的评分系统设置界面，由测验、作业、考试及课程讨论等部分设置不同总分占比而成。

图2 中国大学MOOC平台评分系统设置界面

根据调查，目前开设的传感器类在线开放课程80%以上课程学习总成绩仅由作业/测验及考试成绩组成。本课程前三期课程总成绩评分标准为测验/作业占40%，期末考试占60%，根据课程运行数据及个别反馈情况，存在讨论区活跃度不高、学习过程参与度不够等情况。因此，在第四期课程教学中，尝试将课程讨论环节纳入总分评定，增大平时成绩占比，将评分标准调整为测验占60%，课程讨论占10%，期末考试占30%。通过设置和课程内容相关联的日常生活、社会热点、国家战略等方面的讨论/思考题，以激发学习者的学习兴趣，促进其自主学习，引导其积极互动、主动探究。另外，利用课程开展线上线下混合式教学的教师可以引入域外成绩，使最终评价更加全面合理。

2.5 建立有效的维护、推广和持续改进机制

由于每一期线上课程教学周期较长、选课人数较多且学习时间全天化，需要成立专门的课程建设运行团队，建立有效机制开展课程维护、推广和持续改进，通过全程维护保障课程良好运行，通过定期推广扩大课程影响力，通过反馈和培训实现课程的持续改进和教学团队教学能力水平的提升，确保课程建设质量，具体机制如表1所示。

表1 维护、推广和持续改进机制

3 建设成效

经过三期的教学运行，课程积累了良好口碑，通过不断建设探索，第四期教学运行数据有效提升，与第三期数据对比如表2所示。选课人数达到9346人，较第三期增加122%，在同类课程中选课人数提升至当期第三；讨论区互动发帖数达四千余次，参与互动情况较前期课程有明显增加；SPOC使用学校超过30所，人数超过3000人，通过调查，课程对本校及其他院校相关专业学生对应毕业要求的达成提供了相应指标点的支撑。但随着课程参与人数增多，如何更好的满足各类需求、解决部分“虚假”互动等问题还需要进一步探索。