大學物理MOOC教學探究

陳躍剛 劉小欽

【摘要】MOOC課程為全社會提供優(yōu)秀的教育資源，是互聯(lián)網(wǎng)時代教育的新發(fā)展和挑戰(zhàn)。大學物理是大學中一門重要課程，為各個專業(yè)提供了基本的自然基礎知識。我們利用清華大學MOOC資源通過兩次課程的實踐探討大學物理MOOC教育。在第一次課程中，我們發(fā)現(xiàn)學生積極性低、交流差等問題。在第二次課程中，我們針對發(fā)現(xiàn)的問題提出改進措施。通過問題問答、課堂練習和課后作業(yè)三個方面的教學檢查，發(fā)現(xiàn)教學效果得到提高。

【關鍵詞】MOOC教學 大學物理 課程設計

【基金項目】國家自然科學基金資助項目（11104041）資助課題。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）03-0163-03

1.教學背景

MOOC即massive open online courses的縮寫，漢語直譯為大型開放式網(wǎng)絡課程。隨著網(wǎng)絡的普及，越來越多的網(wǎng)絡資源共享，網(wǎng)絡課程分享也變得普遍[1]。2008年，戴夫·科米爾等人在馬尼托巴大學開設新型的大規(guī)模網(wǎng)絡課程，首次采用MOOC這一縮寫。2012年被稱為MOOC元年，美國的頂尖大學在這一年陸續(xù)設立了網(wǎng)絡學習平臺。短短一年，MOOC便如風暴般席卷全球。在MOOC課程發(fā)展中，發(fā)達國家首先提出，在發(fā)展中占主導。處于發(fā)展中國家，特別是中國這樣的最大發(fā)展中國家來看，起步較晚，但引起了廣泛的關注。2013年5月21日，清華大學與edx同時宣布，清華大學正式加盟edX，成為edX的首個中國大陸高校成員。MOOC提供了一種全新的知識傳播模式和學習方式，只需一臺電腦和不錯的網(wǎng)絡連接速度，就可隨時隨地可與世界各地名校課堂對接，與在線的數(shù)萬名同學一起互動交流。

不同于“以教為主”的傳統(tǒng)課堂，也不同于“以學為主”的以往的網(wǎng)絡教學[2]。MOOC這種“教學并重”的新型教學模式將引發(fā)全球高等教育的一場重大變革[3]。這場重大變革不單是教育技術的革新，更會帶來教育觀念、教育體制、教學方式、人才培養(yǎng)過程等各個方面的深刻變化。MOOC 課程是公開化、平等化、公平化教學資源利用的體現(xiàn)，最大限度利用優(yōu)秀網(wǎng)絡資源，更好的為高校發(fā)展服務[4]。

MOOC教學目前在國際和中國還處在探索階段，參與的人數(shù)還不是很多，大多數(shù)是理論研究，主要為MOOC的發(fā)展歷程及對我國高等教育的影響、MOOC的提供平臺和技術環(huán)境和MOOC中的教與學等[5]。關于MOOC教學的具體應用和實踐及其推廣和創(chuàng)新，需要一線教師們?nèi)プ龃罅康墓ぷ?。以傳統(tǒng)的教學模式相比，在MOOC教學中對教師的要求和教師的職責將會隨著學生對課程的學習程度和思考方式，具有顯著的不同[5-6]。如何提高教師素質和轉變教師的職能適應MOOC平臺的教學，利用其優(yōu)越教學資源，提高教學質量和教學水平，是大學教師在互聯(lián)網(wǎng)時代所面臨的一個新的挑戰(zhàn)和機遇[7]。

2.大學物理MOOC教學中的問題

大學物理課程是大學課堂教學中基礎課程之一，為理、工、農(nóng)、醫(yī)等領域的學生提供基礎的知識和思維模式。為適應眾多領域對大學物理的需求，需要在大學物理教學中引入MOOC教學，利用網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢，通過網(wǎng)絡視頻提供給學生自學的空間。這樣各個專業(yè)的學生能夠從大學物理MOOC課程學習中自學基礎物理知識和獨立思考物理問題的能力，更好適應以后的專業(yè)課程學習和工作后的自學。

鑒于MOOC教學的優(yōu)勢，我們在2014年下學期在大學物理教學中將MOOC教學模式引入課堂，進行了教學實踐探索。我們利用清華大學的大學物理MOOC教學資源，同時改變已有的教學模式，希望通過清華大學優(yōu)質的課程資源，提高學生的教學成績。同時通過清華大學MOOC資源的學習和利用，也能提高青年教師的教學水平。首先我們學習清華大學熱力學MOOC教學視頻。學生人數(shù)為93人，教師將學生分成10個學習小組，各小組成員由學生自由組合，并選定組長，其主要責任負責組織自己小組同學進行學習討論。教學過程如下：

表2 熱力學MOOC教學過程：理想氣體的壓強和溫度（2學時）

從課堂上來看，發(fā)現(xiàn)一些問題。首先，在第5步提問-回答中，各個組學生學習情況不同，有的學生理解較好，多數(shù)理解不夠。每個組約9名同學中只有1-2名同學回答問題，余下的同學都不作答，學生回答問題不積極，不能很好的反應學生對知識點的掌握情況。其次，由于場地限制，學生主要在電腦前坐著，各組成員沒有很好的聚在一起討論問題，在課間同學之間的討論交流受到影響。最后，發(fā)現(xiàn)學生的協(xié)作意識不強，討論不積極。在課堂習題中，同組中各同學都各自做自己的，不會做也不會跟同學交流。對于不能理解的問題，不愿意問同學。

我們對教學效果進行評價。通過第5步中的教師檢查環(huán)節(jié)中教師提問-學生回答和課堂練習題，以及第6步中的課后作業(yè)進行評估。我們做了大概的統(tǒng)計和分析。在第5步中的教師檢查環(huán)節(jié)中，對6個問題回答的大概結果如圖1（a）所示60%的組只能正確回答1-2個問題，30%的組能回答3-4個問題，而能夠回答大部分題的只有一個組，說明學生對內(nèi)容的理解不夠。在課堂習題的完成中，結果如圖1（b）所示，大概80%組能夠完成簡單的概念填空題，30%的組能夠完成中等難度題，沒有一個組完成較難題，只是部分完成。課后的作業(yè)完成情況如圖1（c）所示，完成情況稍好一點，大概90%組能夠完成簡單題，60%的組能夠完成中等難度題，30%的組能夠完成較難題。通過三個教學檢查結果發(fā)現(xiàn)：首先每組解決問題的能力、學習態(tài)度差異較大，大部分組只能完成基本任務，只能完成物理概念的文字填空，對需要理解和綜合應用表現(xiàn)較差；其次課后的 表現(xiàn)相對較好，這可能是學生課后的較多時間的自學和復習。從三個方面的教學評估結果看，教學效果不好。

3. 改進教學

通過第一次MOOC課程教學，我們在第二次課能量均分定理和理想氣體的內(nèi)能教學中，我們針對第一次的缺陷提出了以下改進措施。

首先，進行組內(nèi)激勵，使每一個成員都積極學習，參加到學習、討論和回答中。給組長一定的權利，對每個組員在討論問題中的表現(xiàn)和問題回答中打分，并將從納入學生的平時成績中。給每個成員到場分4分，然后根據(jù)回答教師問題、參加討論，積極參加課堂習題完成等給每個組員加分，滿分10分。

其次，改善交流環(huán)境，促進交流。允許學生課間走動，做小聲的討論交流。另外在視屏學習完之后，給學生10分鐘，讓所有各組成員聚到一起，討論問題，并完成課堂習題。這樣各組成員之間的交流更加容易。每個組一起完成一份課堂習題，這樣也可以增強學生的團隊協(xié)助意識。同時對各個組給一個總體的評價，對表現(xiàn)好的組給以表揚。這樣可以激發(fā)每個組之間的競爭意識，增加團隊之間的競爭意識。

最后，老師對MOOC視頻中的一些難以理解的地方進行適當?shù)慕忉?。老師要根?jù)視頻在難理解的地方給學生適當?shù)闹v解，如講解雙原子分子轉動自由度，利用一個長棒類比雙原子分子，給出兩個平面內(nèi)的轉動。有的地方則需要提醒學生，讓學生學習新知識聯(lián)系舊知識，這樣更加容易融會貫通，如提醒同學們注意常見的單原子分子（如氬氣、氦氣等）和雙原子分子（氧氣、氫氣、氮氣等）。有時幫助學生歸納，讓學生學習和記憶更加輕松，提醒同學注意分子的內(nèi)能由平動、轉動和振動構成等等。

第二次課給學生講解能量均分定理和理想氣體的內(nèi)能中，通過了上面三個方面的改進，我們發(fā)現(xiàn)，在第5步提問-回答中，每個小組的組員都積極的回答問題。這說明每組成員都認真學習了MOOC視頻，基本學懂。另外，增加了10分鐘的小組討論時間，發(fā)現(xiàn)組員之間的討論明顯增加，學習氛圍增強，說明組員之間有了相互學習。同時，組員通過討論共同完成一套課堂習題。

另通過與前面一樣的教學效果評估環(huán)節(jié)。在教師提問-學生回答和課堂練習題中，以及課后作業(yè)進行評估。在提問-回答環(huán)節(jié)，同樣我們準備了6個問題，圖1（a）所示10%的組只能正確回答1-2個問題，60%的組能回答3-5個問題，而能夠回答大部分題的只有一個組，說明學生對內(nèi)容的理解不夠。在課堂習題的完成中，結果如圖1（b）所示，大概90%組能夠完成簡單的概念填空題，60%的組能夠完成中等難度題，30%組完成較難題。課后的作業(yè)完成情況如圖1（c）所示，大概90%組能夠完成簡單題，70%的組能夠完成中等難度題，30%的組能夠完成較難題。通過三個教學檢查結果發(fā)現(xiàn)：在課堂提問-回答環(huán)節(jié)，學生的積極性普遍提高，積極參與到課堂提問中；課堂習題完成較好，各個組基本完成了課堂習題，這說明學生之間通過討論，完成了部分習題，使得中等難度的題有60%的完成率；課后作業(yè)也明顯提高，這是由于課堂上學懂了，導致了課后的作業(yè)完成情況也得到改善。這說明我們的改進措施是有效的。

4. 總結

在大學物理教學中引入MOOC教學資源，改變傳統(tǒng)的教學模式，是一種新的授課方式的償試。上好大學物理MOOC課程，我覺得有三個方面的改進。

首先資源改進。在課堂中，利用清華大學的MOOC資源和先進的教學理念，一方面可以提高學生的教學成績，另外一個方面就是開闊學生的視野。視頻的專家對物理知識點的理解更加深入，更加到位，對知識點的重要性把握更加準確。這可讓我們的學生和老師享受優(yōu)越的學習資源。視屏中給出了很多直觀物理圖像，這是在一般的課堂是很難實現(xiàn)的，可以讓學生更容易理解其中的一些物理知識；視頻給出了與現(xiàn)代物理結合例子，讓學生學習時刻接近物理前沿等等。這些都是一般的課堂無法實現(xiàn)的。而清華大學的物理MOOC教學資源是一種開放的資源，缺少針對性。我們結合本校學生的特點，在 MOOC教學視頻資源上適當加上一定的講解，這樣兩者結合，應該能讓學生更容易接受這一教學模式。

然后學生能力的提高。以前的課堂是老師一個人在“唱獨角”，站在講堂上講課，學生在下面機械的接收，學生不能主動的學習。在MOOC教學中，學生能夠主動去學習。為了完成教學任務，他們必須認真學習，然后相互討論學習，然后協(xié)助完成任務。這樣在整個學習的過程中，學生成了學習的主體。同時學生的自學能力也得到提高，自己從視頻中學習知識，通過習題來檢測自己的學習質量。學生畢業(yè)了之后，仍然可以從互聯(lián)網(wǎng)上學習。在協(xié)作完成任務中，學生的合作能力和團隊意識得到鍛煉和提高。學生的團隊意識和學習自學能力對學生進入社會的發(fā)展非常重要。在MOOC教學中，除了學到本門課程的知識外，學生這兩種能力都得到鍛煉和提高。

最后教師上課方式的變化。引入MOOC教學后，老師的角色由原來的主體功能變?yōu)橐龑Ш洼o助功能。教師應該引導學生和輔助學生學習，學生在什么地方理解困難，什么地方需要引導提示，什么地方需要歸納等等，盡可能多的給學習給學生幫助。這對教師的要求更高，教師不但要對所上課程有很好的理解，還應該站在學生的角度去思考學生遇到的問題，把學生學習的知識貫通起來。

參考文獻：

[1]李曼麗.MOOCs的特征及其教學設計原理探析[J].清華大學教育研究.2013（04）

[2]李夢.黃瑜君.MOOC——高等教育理念與模式的轉變[J].中國職工教育.2014（14）

[3]王文禮.MOOC的發(fā)展及其對高等教育的影響[J].江蘇高教.2013（02）

[4]王穎，張金磊，張寶輝.大規(guī)模網(wǎng)絡開放課程（MOOC）典型項目特征分析及啟示[J].遠程教育雜志.2013（04）

[5]李易飛，李霈瑤.基于MOOC的學習困境及機制探討——基于學習者視角分析[J].中國電力教育.2014（12）

[6]郭明凈，紀在云，試析MOOC對高校教學模式和學習方式的變革——兼論大學生自我教育時代的來臨[J].現(xiàn)代教育科學.2014（11）

[7]王穎.高職院校如何應對MOOC課程建設所帶來的機遇和挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化.2014（13）

作者簡介：

陳躍剛（1978-），男，貴州興義人，博士，貴州大學副教授，研究方向：光學表面等離子體。