...信息工程学院院长助理岳腾达、各专业负责人分别对学院实践教学体...
宁兆龙 刘宇擎 孔祥杰 夏锋
摘要：针对目前网络教学大规模发展背景下高校网络工程教育如何将MOOC引入线上线下协同教学中的问题，从教学方法和教学内容两方面分析如何针对平台的方法特性和内容缺陷进行相应改革，同时通过大连理工大学软件学院MOOC教学实例阐释改革的具体措施。
关键词：MOOC；网络工程；教学；整合；改革
0.引言
随着网络技术的不断发展，MOOC已经成为时下最火爆的教学方式之一。与传统教学相比，MOOC具有更高的灵活性和开放性。无论电脑、手机还是平板电脑，只要拥有一台能连入网络的电子设备，便可以不受时间、地点的限制，随时随地进行学习。MOOC全是免费的，可以大大降低学习成本；没有年龄和规模限制，只要有学习兴趣，就随时可以加入其中，按照自己的规划和安排展开教学活动。此外，与视频公开课相比，MOOC具有更高的交流性和学习方式的多样性。MOOC摆脱视频教学的局限性，通过社交网络拉近师生间的距离，学生可以随时提出疑问，也可以发挥自己的特长为课程做出自己的贡献。与开放式课程相比，MOOC更注重范围和社交性。开放式课程注重一门或几门相关学科，MOOC的范围则广泛得多；开放式课程多为大学课堂录像、相关课件等资源型内容，而MOOC更多面向网络学习者，单节课程短小精悍，学习过程中可以与教师进行互动和咨询，吸引更多的用户。在MOOC的推动下，网络工程教学也进行了相关改革。如何推进课堂教学、自主学习和灵活学习，实现线上线下双向学习和巩固以及灵活的教学与实验相结合，为提高教学质量提供有力保障，成为新时代高等教育下网络工程教学改革的新方向，对教师的教学方法和教育理念提出新的要求。
1.教学形式改革
混合式教学（blended teaching）是在网络教学大背景下提出的一种新型教育方法。它既是一种策略，又是一种形式。在教学活动中，教育者使用网络技术，将线上教学与线下教学有机融合，实现知识的多元获取，使学生在学习过程中具有充分自主性和目标性。在传统的教学环境下，教育者在按照自己的安排传授知识，学生只能按照教师的进度和方法被动接受。长此以往，学生的积极性被不断打消，学习兴趣不高，效果不佳，掉队后又无法尽快赶上进度，从而形成恶性循环。在MOOC背景下，教育者可以实现多种教学环境的有机结合。线上提供教学资源，开放答疑与讨论功能，一方面供学员自主学习。按照实际情况管理自己的学习方式，另一方面根据学员答疑和讨论情况，及时掌握学生的学习反馈和进度；线下根据反馈灵活调整教学安排，争取最大限度地适应学员的学习进度和学习能力。线上线下相结合，通过教学环境的调整，改变教育者和学员的角色关系，学生从学习的“被动者”变为课堂的“主动者”，学习兴趣大大提升，学习效果显著提高。传统的教学方式以线下课堂教学为主，时间固定，内容单一。MOOC背景下，教育者可以实现线上与线下教学方式相结合，学员根据自身情况选择适合自己的学习进度和学习时间。传统的教学资源主要以教学者课件为主，在覆盖教学要点上可以达到很好的效果，但视野有限，延展性差，无法实现良好的本领提升。在MOOC背景下，教学中加入了许多延展阅读材料：对于需要巩固知识点的学员，延展材料可以提供多种应用方法，令学员通过知识点的应用巩固其掌握；对于需要提高能力的学员，延展材料可以拓宽其视野，使其接触到更多的实践方式，提高未来的应用能力。
2.教学内容改革
MOOC的社交性与多元性特点决定其教学内容的特殊性。为了适应其灵活高效的教学目标，在课程安排上，需要做到短小精悍，用零散的时间达到最大化的学习效益。然而，随着MOOC的发展，教学内容的安排会遇到如下问题。
1）课程完成率不高。
课程完成率不高始终是网络课程的通病。网络课程的自主化和个性化同样降低了监督性。数据显示，在各类网络课程中注册的学习者能够坚持完成的比例一般不超过10%，甚至有很多人仅仅注册账号却没有开始学习。学员不能坚持完成学习主要是因为缺乏必要的背景知识、足够的学习动力和自制力等，其中缺乏学习动力和自制力被认为是影响完成率的最主要因素。
针对缺乏必要的背景知识，一般而言，院校在开设相关学科前均已完成前置教学内容。考虑到学有余力和需要提前学习其他学科的优秀学员，教学者可以在MOOC上提供必要的前置课程或相关的学习资料，通过学习资料完善学员的学习背景，从而达到学科的学习要求。然而，如何安排前置课程又是一项很重要的问题，前置课程安排不合理将直接导致学科体系的崩塌，内容安排过多又将导致冗余，降低学习效率。此外，如何提高前置课程的完成率又是一个值得思考的难点。
针对学员缺乏足够的学习动力和自制力，教学者一方面可以将实际教学内容与网络课程内容穿插，安排考勤、检测等机制对学员学习进行监督；另一方面可以改善网络课程的安排，缩短课时，浓缩知识，提高每一秒的学习价值。与此同时，教学者可以采取以学带赛、竞赛驱动等方法，利用竞赛提高学生的自主学习积极性和主动性。
2）课程缺乏个性化。
MOOC的低成本、易普及、高效率等核心优势导致学员的规模大，学员的大规模化又导致课程缺乏个性化。教师面对大量学员，不可能与每一个人进行交流。即使在社交网络中，这种交流也很难办到。交流的缺乏使得教学者很难得到完整的学员反馈，从而导致教学内容更新的停滞，教学者无法根据学员的实际情况安排进度。
针对课程缺乏个性化的问题，教学者可以利用线下交流的机会得到学员反馈，根据反馈调整线上进度，形成反馈环。此外，人工智能等技术应用到MOOC教学中，对于推动在线学习的个性化发展有非常重要的作用。通过对学员行为的搜集、统计和分析，可以尝试实现有针对『生的教学。
3）学习缺乏体验。
学员是学习活动的主体。学习不只是对事实和结果的直接获取，更应该是在主体实践中的体验和感受。MOOC虽然在教学形式和技术方法上有一定的创新，但是本质上依旧是对传统真实课堂的模拟。由于科技水平和其他因素限制，这种模拟缺乏必要的人际交流，依旧具有很大的不完整性。此外，MOOC的视频教学依然是知识的直接传授，对于主体的体验没有一定的安排，缺乏对知识的实践。对于网络工程尤其是物联网，实践能力培养更是学科培养的主要部分。因此，安排足够的实践体验尤为重要。
针对缺乏交流的问题，教学者可以将论坛等社交网络引入教学内容中，通过相关交流实现答疑和意见反馈。使用社交网络模拟现实交流的同时，可以将交流作为考核的一部分，鼓励学员多学习、多思考、多提问、多反馈，提高交流性和学习效果。
针对缺乏实践的问题，教学者可以将教学与实践相结合，增加实践课时。教学者可以对学员开放实验室，随时提供实验条件，在实践中巩固课程内容知识。在实践课时安排上，教学者可以根据学员的不同知识和能力情况，开放不同的实验环境和课题，实现有层次、有针对性的实践补充。
3.MOOC教学实践
大连理工大学国家示范性软件学院网络工程系在促进教学体系发展、提高软件教学水平、响应国家示范性软件学院联盟号召的背景下，提出一门面向国内的MOOC课程——物联网感知、识别与控制技术课程。该课程适用于网络工程物联网专业本科生，包括课程讲授和上机实践两部分。此外，辅助的实践教学还有物联网课程设计和本科生毕业设计环节。
为提高教学质量，实现教学风格的多样性，该课程配备优质教师进行讲授。物联网感知与识别技术课程团队由教授2名、讲师1名和实践工程师2名共5人组成，其中具有博士学位的2名，在职博士2名。该教学团队是一支实验教学与理论教学队伍互通，教学、科研、技术兼容，核心骨干相对稳定，结构合理的教学团队。团队教师授课经验比较丰富，曾主讲过智能仪器设计技术、嵌入式系统设计与应用、嵌入式综合理论设计与应用、嵌入式电路设计技术、无线传感器网络等课程，其中2门课程获得教育部和辽宁省精品课程称号。团队教师近年来在国家级出版社编写近10本相关内容的统编教材且多部教材获得奖励。此外，授课教师一直从事物联网、嵌入式系统设计、网络技术和智能设备开发与应用方面的科学研究工作，具有丰富的理论知识与实践经验，在国内外核心期刊、会议上发表了几十篇相关领域研究论文，其中被SCI、EI检索的有10多篇。团队的建设过程中，实行青年教师“一带一”的导师责任制，缩短青年教师授课初始的磨合期。在授课的过程中，利用每周教研活动时间，进行青年教师讲课训练，通过课程教研活动、交流检查教案和课件、跟班听课、课后交流等形式，帮助青年教师不断提高教学水平，使青年教师在教学上尽快成长，迅速提高青年教师的教学和科研水平；同时，不定期地邀请专家作讲座，及时了解学科的前沿动态，拓宽教师视野，提高教师业务水平。
在教学内容上，物联网感知、识别与控制技术课程是针对物联网体系中感知识别层次而开设的。据了解，国内有的院校只是开设了物联网概论和无线射频身份识别技术（Radio FrequencyIdentification，RFID）课程，其内容覆盖面只是该层次的一部分。到目前为止，还没有开设完全针对物联网结构中感知、识别与控制层的课程，因此根据物联网工程架构体系及社会需要，开设物联网感知、识别和控制层方面的专业课程十分必要；同时精心选择授课内容，可选用《物联网感知与控制技术》教材，该教材目前已被国内几十所院校物联网专业所应用。该课程可以作为国内大专院校物联网专业学生的必修课或其他专业的选修课，也可以作为硕士研究生的选修课程。课程采用“三步式”教学安排，即理论教学32学时+实验操作24学时+课程设计48学时。第一步，扩充理论基础知识，优化课程内容结构；第二步，提供多层次实验案例，提升学生实践操作技能；第三步，提供综合理论知识，使学生具备系统设计与工程应用能力。课程的培养目标包括5点：①学习物联网感知与识别层次的软硬件方面相关知识，具备实践应用的能力；②掌握通用的设计原理、方法和设计等的一般规律，具有硬件系统设计的基本能力；③掌握基本硬件系统的创新方法，培养学生追求创新的态度和意识；④培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握典型硬件电路的实验方法，获得基本的实验技能，具有查阅有关技术资料的能力；⑤了解物联网与无线传感器网络的前沿和最新发展动向。
在实践安排上，教师团队在2013年研发具有知识产权的“物联网工程综合实训平台”。该实训平台硬件部分包括以国内最先进的嵌入式多核处理器（ARM Contex-A9）为核心的网关及显示与控制平台，以及基于SOC（片上系统）CC2530的多种固定式和移动式无线节点两部分。在该实训平台上，能够完成物联网感知识别、网络传输和综合服务应用3个层次所涉及关键技术的操作。学生通过在该平台的具体应用和操作，能够掌握贯穿物联网3个结构层次所涉及的知识和技能，提高自身在物联网应用方面的实践能力。
实训平台针对物联网感知、识别与控制层的实践教学需要，设计了无线单节点的感知、识别与控制模块的应用实例以及无线传感节点问通信、组网应用与实例内容，两大部分共计2l项应用实例。该部分实例可分为必做、选做、创新提高3个层次，以适应不同学生的需要。实验环节部分安排12学时。
针对网络层教学的需要，教学团队设计了基于Linux环境下物联网网关平台的构建与应用，共计7项应用实例，另外还完成基于Android环境下物联网网关平台的构建与应用，共计4项应用实例；针对综合应用层次的实践教学需要开发了基于物联网智能家居和环境监测2项综合应用实例。以上这些实例主要配合理论课程的教学需要，实验环节操作共安排12学时。
通过以上两步的学习，学生能够具备本课程的基本运用能力。为了让学生尽快地与工程实际项目接轨，针对整个课程体系中高年级的学生，课程团队实行“请进来、走出去”的方针，加强学生与工业界的直接联系。“请进来”就是定期请业界的相关人员作技术、管理前沿的讲座，聘请业界精英直接参与制订和联合指导学生课程设计环节（48学时），从而使学生从思想上与校外业界的发展保持一致，了解最新的技术发展动态；“走出去”就是利用业界专家这一渠道与企业建立友好而密切的关系，在业界现场建立毕业实习基地，安排青年教工和学生进入公司实习。此外，鼓励学生选择适当的企业界专家担任校外毕业设计指导教师。
学校还可以建设设施先进的集实验、实习、实训和实践环节为一体的课外学生综合实践教学基地，依托基地开展高水平的教育活动和进行训练；激励大学生进入课外综合教育基地进行科研活动，为学生课外活动提供充分的硬件和软件支持；建立宽松的教育环境和平台，提倡和鼓励学生参加国内外各种大学生科技创新、创业竞赛。团队成员从2011年至今，指导本科学生参加国内科技竞赛，荣获2012年第八届博创恩智浦杯全国大学生嵌入式物联网设计大赛全国一等奖、辽宁省一等奖，201 1全国大学生电子设计竞赛全国二等奖、辽宁省特等奖，2012年首届TI杯辽宁省大学生电子设计竞赛一等奖，2013年全国大学生电子设计竞赛辽宁省二等奖，2014年全国大学生程序设计大赛全国二等奖。这些丰硕的获奖成果体现了教学的成功。
在政策方面，我们的MOOC被选入学校精品资源共享课程建设。大连理工大学精品资源共享课建设的总体目标是在省级、国家级精品课程建设的基础上，充分运用现代信息技术进行课程资源建设以及教学方法和教学手段改革，完成从以教师为服务对象到以高校学生与教师为服务对象并兼顾社会学习者的转变。精品资源共享课程建设工作的主要内容是在大连理工大学近几年开展的课程体系改革和建设基础上，完善课程资源系统，选择适合的课程进行网络公开传播共享并能保证课程高效使用和可持续建设与更新。此外，学校还设立专项经费以支持精品课程建设，对立项建设的每门课程给予1万元建设经费，对已获得省级、国家级精品资源共享课程的课程分别给予1：1的经费配套，同时提供5-10万元的奖励和建设经费；制作专门的精品课程建设工作网页，优良的校园网络环境和精品课程专用服务器为学校的各级精品课程资源系统完善提供了有力的技术支撑和运行保障；学校还对在建精品资习兴趣，提升了学生自主学习的能力。多数学生意识到软件类课程并没有他们起初想象的那么难学，看似枯燥的代码和技术其实都是对实践生动的总结。学生对课程有了信心，出勤率提高了，课堂气氛也活跃了。尤其是以学生为主体的项目成果展示活动，提高了学生的学习积极性和主动性。同时，教师授课时不是空洞地讲理论，而是有例可举、有理可依，学生对课程感兴趣，教学互动很容易开展，学生评教结果满意度提高。
（2）为学生今后个人的职业发展打下坚实基础。不再把知识传授作为课堂的主要任务，而是把智慧传递当作教师的使命，让学生自主学到更多的课内知识，同时也学到了许多课外知识，从而达到培养学生的合作意识，锻炼学生问题探究的能力，提高专业能力和综合素质的目标。
改革充分发挥了教师的引导作用，提高了学生的参与度，真正把课堂还给学生，把教学从传统的以“知识传授”为中心转向以“能力和素质培养”为中心，从以“教”为中心转向以“学”为中心，学生由被动学习转向主动学习，有利于培养学生收集和处理信息的能力、独立思考能力、综合运用各种问题探究能力、终身学习能力以及与他人分工协作的团队意识。
