研究生网络课程设计与实践

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  摘要:武汉大学研究生通开课程《机械设备故障诊断》,在开发成网络课程中的一些具体做法和经验体会,涉及课程的定位、设计及制作等三方面,课程本身还在不断地完善中。
  关键词:研究生;网络课程;体会
  
  武汉大学研究生通开课程《机械设备故障诊断》是跨机械工程、材料工程、控制工程、动力工程及工程热物理等4个一级学科的跨学科通开课程,涉及学生的面很广。课程内容设计时既要考虑学习内容的基础性,又要顾及专业性,还要面向行业特点。因此,仅仅依靠课堂讲授,就兼顾专业性和行业特点,难度相当大。网络辅助教学,即网络课程很好地弥补了这一不足。本文就《机械设备故障诊断》网络课程的设计、开发及应用进行了回顾和总结。
  一、网络课程的定位
  我国著名的教育技术专家何克抗教授在充分研究和总结后给出了课程的定义:“课程是为达到一定的培养目标所需要的全部教学计划与教学内容的总和”,也就是说,过程或进程不应当包括在组成课程内涵的要素中。“网络课程”的内涵可定义为:(1)以Web为载体。(2)以先进的教育思想、教学理论、学习理论为指导。(3)具有特定教学内容结构和教学功能结构的材料。(4)学习过程具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等主要特征。(5)包括一定的教与学的支撑环境。根据网络课程的教学功能和结构内容的特点对网络课程进行分类,网络课程可以分为“主导—主体”的网络课程、基于教的网络课程和基于学的网络课程三种。其中“主导—主体”网络课程是指学生既可以接受教师实时的面对面教学,也可以通过LAN或Web点播视频课程或网络课程进行学习,并能够和教师通过Web进行实时讨论和答疑的课程类型。这种网络课程主要用于辅助全日制学生学习,一般情况下由学科教师设计制作。目前,在高校里,许多教师为了补充课堂教学的不足,都建立了课程教学网站。可以预见,课堂教学在一个相当长的时期仍然是主要的教学方式,但以课堂教学为主,网络教学为辅的形式将是日后教学的趋势,因为它可以从实质上使传统课堂教学和网络课程教学优势互补,相得益彰。《机械设备故障诊断》课程教学要求以面授为主,自学为辅,另加一定的课堂讨论。因此,适宜将其设计成“主导—主体”式网络课程,作为课堂教学的补充,其主要目的是对传统面对面课堂教学进行拓展和丰富,让学习者在课堂外能够继续学习课程内容或与教师取得联系,以便开展有效的课外交流活动。
  二、网络课程的设计
  在网络课程的设计中,充分考虑了研究生是认知的主体,是知识意义的主动建构者,课程设计应以方便他们学习为主。基于Web的学习与传统课堂面授教学不同,它要求在进行教学系统设计时,要根据网络的特征,适当地对课程内容进行组合,并考虑与网络支撑环境结合,确立研究生的认知主体地位,帮助其在教师的指导下完成对知识的意义建构。
  1.课程内容的教学设计。教学内容设计必须确保能够完成教学目标,并且符合研究生的认知规律。在教学设计中,最关键的问题是如何选择教学策略以及如何将教学内容模块化。①满足研究生自我学习的要求。在网络课程的设计中,不仅要将学科本身的特点和内容体系的逻辑结构纳入考虑范围,而且要充分考虑研究生的心理发展特点和所学专业,以及兴趣、需求、经验和背景等。研究生具有较强的自主学习能力,在对学习内容的把握上有很强的控制能力与主动性,能够自主控制学习进程,教师仅起到指导作用,因此,可以将设计重点放在完整教学内容和丰富相关资源上,尽力做到能够利用各种可获取的信息资源来支持他们进行自主学习。该课程的学习对象尽管来自多个研究生专业,但他们都具有大机械背景的通用知识,因此在《机械设备故障诊断》基本原理的教学内容上可以统一,再辅以不同的专题,提供相应的信息支持,即可满足各专业研究生学习的要求了。②明确教学目标。该课程的教学要求是掌握旋转机械和工程机械设备状态监测与诊断技术的一般原理和方法,能够根据旋转机械和工程机械的特点合理布置设备状态监测点,能够运用相关数学方法分析设备状态及提取特征信号,学习和实践各种故障诊断方法以及监测手段。根据这一教学要求,对整门课程及各教学单元进行教学目标分析,突出状态监测和故障诊断这一教学“主题”,并在此教学“主题”的基础上确定各单元所学知识中的基本概念、基本方法、基本原理和基本过程,从而确定当前所学知识的“主题”,然后再围绕这个“主题”进行设计。网络课程教学将如何激发学生在学习中的认知灵活性、探索精神、意志品质和创造精神,已经成为网络教学目标中不可或缺的组成部分。教学目标的明确呈现,有利于研究生发挥主观能动性,使他们能够对学习步骤进行自由控制,从而主动完成对整体知识的意义建构。③注重教学策略。在网络课程教学策略选择上,有两种方法,一种是根据内容特点来选择,另一种是根据学习者特点来选择。无论哪一种策略选择方法,都是根据教学设计对学生的学习进行引导和指导,同时允许学习者具有控制权,即能够自由地选择想学的知识以及学习的时间,一般可以通过协商和对话等有效交流方式了解学习者是否需要得到必要的指导和引导。该课程除了课堂教授外,还可以组织课堂讨论和撰写小论文,可让一些在课堂上不愿发言的学生,在网络的虚拟环境中自由驰骋,主动掌握所学知识。④教学内容模块化。网络课程的教学内容不是对教材的照搬照抄,而是具有科学性、先进性和系统性的。课程内容设计采用模块化结构,模块之间具有相对的独立性,划分时以知识点或教学单元为依据,同时模块之间还有关联性,并且是开放和可扩充的。为达到网络课程教学目标,课程结构以动态层次呈现,各相关模块间既具有独立性又存在密切的关联,以确保研究生在学习过程中可根据需要灵活跳转。在这之外,网络课程中涉及到的每个知识点都有相关的文献资料链接,以使学生增长见识,丰富知识体系。所设计的网络课程Web页面应该具有良好的导航结构,同时每一个教学单元模块都应将学习目标、学习方法说明、教学内容、学习进度、课时安排、练习题、章节测试题、参考资料、名词解释和术语说明等包含在内。该课程总分为三大模块,即故障诊断的基本原理和方法、用于诊断的数学模型和实际诊断系统分析。各部分可独立学习,也可按推荐的顺序进行学习,灵活多样。在每章节末设有自测题,学生可自我测试学习效果。
  2.网络教学支撑环境设计。在网络教学实施的过程中,课堂教学内容设计是最重要的部分,但不是全部网络课程设计内容。其中,网络教学所需的软件工具、各种网络教学活动以及其他形式教学资源也是必不可少的。①用户登录。该平台主要用于各种用户的身份确认和权限认证等,其作用是为了记录教师对网络课程内容的浏览和修改情况以及学生对网络课程的学习进展、考试记录以及在线讨论等情况。②网络教学环境规划。主要是指对适用于研究生网络学习的资源信息进行合理的规划和整合,进而使网络教学内容科学、合理的展现给学习者,并且针对某些专业问题构建合理的文本、动画、图片、视频等,并链接到更多的扩展内容。③讨论互动设计。该模块主要是为任课老师和研究生之间搭起交流的平台,使教师和学生之间、学生和学生之间针对某些问题进行“零时空”的交流。在该模块中,教师和学生都采用匿名方式,使学生和老师之间的交流没有任何顾虑。学生和教师只需将自己的观点通过键盘敲入文字即可。如果某位讨论者不在线,可以对其进行留言,对方登录时可及时看到该留言。该模块为促进教学的正常、有效进行创造了良好的环境。④考试检测平台设计。该平台主要是为了检测学生对所学内容的掌握情况,考试内容与所学内容紧密相关。该系统可以进行各种测试,包括章节课后练习测试、章节考试测试、整套教材的综合测试等。测试题的形式也多种多样,包括客观题和主观题。主要有选择题,填空题,判断题和简答题等。试题的抽取采取随机抽取和教师选题组卷两种。试题库的编辑由教师进行,包括对试题的添加、修改、删除等。学生只能在教师规定的试题发布时间范围内进行考试,提交的主观题由教师在线判题,客观题由系统评阅。
  三、网络课程的开发
  所开发的网络课程基本栏目结构,如图1所示。
  主要包括:①课程建设:主要介绍该课程的主要内容、课程地位、历史发展沿革以及今后发展的趋势规划。②师资队伍:下设教学团队、学科带头人两个栏目,分别介绍了该门课程的主要负责人的基本情况以及教学团队中每位教师的基本情况。包括研究领域、出版专著、发表论文、科研成果等,使学生更好地了解该领域的发展现状。③在线教学:该模块主要将课堂讲课录像与授课PPT结合起来,以合理的章节安排,结合各种多媒体资源,使学生通过任何一台联网计算机都能够对课程内容进行学习,使学生能够随时随地的学习,克服了上课时间和地点的限制,同时还增加了学习的趣味性。④教学指导:包括教学大纲和教学方法,主要介绍课程教学大纲、实践环节教学安排、主要授课方法等,使学生明确学习的目的和要求。⑤课程自测:该模块主要用于测试学生的学习效果,设有各章节的自测练习和综合测试,试题由老师管理操作。⑥教学资源:该模块主要为学生提供各种电子书籍和前沿论文,使学生能够在线扩展阅读。并且提供了各种学术规范要求和研究者的个人介绍,方便学生查阅学习。⑦参考文献:针对研究生教学的特点,提供相关的中英文参考文献目录,并提供部分原版教材的详细内容,便于不同专业的学生深入学习。⑧在线讨论:该功能为师生的在线交流提供了一个很好的平台,师生可以匿名针对某个话题展开讨论,有助于更好地提高学习效率。⑨教学管理:该功能为教师提供了一个管理窗口,教师通过二次登陆,可以进行注册学生的添加和删除,进行课程自测试题的添加、修改和删除,还可以对在线讨论进行管理等。
  在网络课程开发过程中应着重考虑以下几个问题。
  1.网络课程设计运用完整的文字稿本与编程语言脚本。文字稿本用于教学设计与页面内容说明等,编程语言脚本用于网络开发软件系统结构和导航策略设计等。规范的网络课程文字稿本和编程脚本对于提高课程开发效率、保证课程质量,具有积极的作用,是网络课程开发中的一项重要内容。
  文字稿本主要是根据教学内容需要,对每一个教学环节内容及其呈现方式的一种描述形式,能很好地展现网络教学内容的情况。但是,文字稿本还不能作为网络课程软件制作的直接依据,网络课程软件的制作,还应考虑所呈现的各种信息内容的位置、大小、显示特点(如字体、前景色、颜色、背景色等)等,还要考虑信息处理过程中的各种编程方法和技巧,以及与数据库的结合等。制作脚本就是体现网络课程的教学功能和系统结构并作为软件制作直接依据的一种形式。
  2.选择合适的制作工具。在文字稿本和制作脚本都编写好之后,接下来就要考虑用什么样的软件来将文字稿本所涉及的教学内容按照制作脚本所描述的方式灵活、真实地展现出来。在此设计中,作者采用串流大师4.0作为开发软件。
  串流大师4.0是一款先进易用的多媒体制作软件,它可以方便地将视频、音频、图像、HTML、PowerPoint幻灯片等素材制作和编辑成多媒体演示文稿,并发布到本机硬盘或远程服务器上。
  串流大师4.0对于设备的要求非常简单,只需要一台电脑、一个麦克风、一个摄像头就可以搭建整个录制系统。在录制课程时,首先要进入演示文稿界面,将素材,如PowerPoint幻灯片导入演示文稿主窗格,然后点击录制按钮便可以对课程的整个讲授过程进行如实地录制,在录制过程中,教师的音频、视频和屏幕内容同步记录,并且与授课内容保持一致,同时,按照讲稿内容,系统会自动生成带时间点的大纲目录索引,从而将教学内容清晰地展示给学习者。在演示文稿自动生成后,教师还能够通过进入工作室界面对课件进行后期的可视化编辑,如在课程中插入切换效果、视屏动画、背景音乐、水印等特殊效果,让课件更具有感染力。
  当课程讲授过程经过录制和后期编辑加工后,就可以发布到本机或者远程服务器上了,然后通过链接将发布后的演示文稿和网络主体框架建立联系,以充实网络教学的主体部分。
  3.设立方便合理的目录结构。根据课程、章节、组件和媒体类型等,适当地建立相应的子目录,以方便维护,更便于与数据库的结合。研究生可以通过选择任意章节的某个知识点,反复播放课程视频,灵活学习。
  4.导航设计。导航设计主要包括索引导航、章节学习导航、当前位置导航以及前后翻页导航等。网络课程教学导航设计要求简单、清晰、明确、符合读者的认知心理。索引导航主要用于让学习者能快速找到所需学习的内容,并了解和掌握所学内容的学习要求、学习进程、相关知识链接等,使读者整体认识网络课程信息内容。通过当前位置导航使读者明确所处的位置和知识点。导航设计能很好地引导学习者进行有效学习,提高网络学习的效率,避免读者偏离学习目标,是决定网络课件质量的关键因素,需要精心设计。
  5.页面设计。在网络课程界面开发中,页面设计要求美观、大方、准确、精炼。页面色彩与页面内容要适应,各个页面的风格要求尽量一致,并适当的添加网页背景音乐,可以营造良好的学习氛围。网页中图文混排要恰当合体,文字的字体和字号要适当,文字的颜色与页面背景颜色要协调,尽量减少读者的阅读疲劳。对重点、难点内容作出适当的标记,并通过各种多媒体资源,充分展现课程内容,使学生在轻松、愉悦的环境中,深刻理解和掌握学习内容。
  6.使用说明。主要对网络课程系统的使用方法和注意事项进行详细的说明,便于网络课程的使用和维护。
  四、结语
  通过网络课程教学,用虚拟的网络世界补充、代替传统的课堂教学,使学生在学习上突破了时间和空间的限制,只要通过互联网,随时随地都可以对网络课程进行学习。同时采用“一对一”、“一对多”、“多对多”的教学模式,使教学方式由以往的灌输式转变为协作式,更能激发学生学习的主动性和积极性。学生在主动参与网络课程学习的同时,通过网络虚拟技术,在人文熏陶和文化氛围培养方面得到了更好的提高。
  在课堂上,以教师讲授为主;在课堂下,通过互联网实现远程教学,在网上相互交流、讨论。这种新的教学方式,更加生动、形象、准确地向学生教授知识,加快了知识更新,以最便捷的方式传递新知识。在采用面对面教学的同时,充分利用网络教学的优势,将网络课程融合到《机械设备故障诊断》课程教学中,成为教学过程的组成部分。以多媒体手段代替传统的填鸭教学,以全部教室面授改为部分面授加网络课程,更能吸引学生的视线,极大地激发了研究生学习的兴趣。当然在利用网络进行教学时,仍然需要保留传统教学的优点,使网上教学与课堂讲授同时存在。
  参考文献:
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