醫(yī)用物理學MOOC教學的理論與實踐研究

黃河　王昌軍　王亞平

摘 要：大規(guī)模開放在線課程（Massive Open Online Course，MOOC）作為一種嶄新的教學模式，引發(fā)了教育教學領域的深刻變革。很多課程嘗試把MOOC教學模式有效的融合進傳統(tǒng)教學之中。本文在對醫(yī)用物理學這門課程性質分析的基礎上，以遼寧醫(yī)學院為例研究MOOC教學模式應用于醫(yī)用物理學教學實踐及意義。結果表明應用MOOC教學模式可以獲得較好的教學效果，MOOC教學模式適用于醫(yī)用物理學教學并有利于提高學生學習的積極性，培養(yǎng)學生自主學習習慣，并提升其分析、解決問題的能力。

關鍵詞：醫(yī)用物理學；MOOC；Moodle

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）22-0032-03

一、引言

醫(yī)用物理學是一門將物理學應用于醫(yī)學診斷與治療的學科，是醫(yī)藥院校本科生必修的基礎理論課之一[1]，該門課程的教學目的是引導學生學會將物理學的概念、原理、規(guī)律在醫(yī)學上進行應用[2]。

2012年以來，以Coursera、Udacity和edX等為先驅和代表的MOOC（Massive Open Online Course，大規(guī)模開放在線課程）開放式互聯網教學平臺教學模式迅速發(fā)展起來[3]。MOOC的興起為醫(yī)用物理學教學提供了新的教學方法與模式借鑒。

本文在對醫(yī)用物理學教學現狀分析的基礎上，嘗試運用MOOC教學模式提高醫(yī)用物理學教學質量。

二、醫(yī)用物理學教學現存的問題

醫(yī)用物理學是一門醫(yī)學與物理學的交叉學科，在醫(yī)用物理學的教學過程中，我們發(fā)現主要存在以下問題：

1.理論學時少，教學內容分散，擴展知識點不易展開

醫(yī)用物理學的內容覆蓋了物理學中力學、電磁學、流體力學、振動學及光學等內容，教學內容較為分散，章與章之間的關聯性較低。這些教學內容在工科院校的課時一般在108學時以上，并分兩個學期進行教學。然而，在醫(yī)藥院校，醫(yī)用物理學的理論教學課時嚴重不足。據調查統(tǒng)計，在全國近105所醫(yī)藥院校內，72%被調查院校的醫(yī)用物理學理論課學時數不足60學時[4-6]，而我校的醫(yī)用物理學理論教學學時數僅為40學時。在這樣有限的教學時間內，教師很難在課堂上對醫(yī)用物理學應用方面擴展知識做詳細的講解，更不能安排課時對教授的知識做總結與復習及習題的講解。如何在較少的課時內完成繁重的教學內容成為醫(yī)用物理學課程教學的難題。

2.學生學習積極性不高，課前預習及課后復習不夠

醫(yī)用物理學課程在醫(yī)藥院校中一般為必修考查類課程，知識點與醫(yī)學主干課較遠，學生通常不能對此課程引起足夠的重視，缺乏自主學習的興趣，學生對醫(yī)用物理學課程課前不預習，課后很少復習，對課程的理解慢且掌握不夠。同時，在傳統(tǒng)的教學模式中，教師主要以講授法為主，學生被動聽課，教師與學生缺少有效的互動。很多學生對醫(yī)用物理學的學習只是停留在課堂上教師的授課內容，學生很難將醫(yī)用物理學應用于其他相關學科的學習之中。在傳統(tǒng)的教學過程中，教學的時間通常是比較固定的，但各學生的作息時間不同，學生很難自主選擇自己效率較高的時間來學習課程。

3.實驗課時緊張，實驗條件有限

物理學是建立在實驗基礎上的學科，實驗教學是醫(yī)用物理學教學的基礎。合理的實驗教學不僅可以培養(yǎng)學生的動手能力和解決問題的能力，而且可以促進理論與實踐的結合，加深學生對相關知識的理解，提高學生學習醫(yī)用物理學的積極性。然而，在醫(yī)藥院校，醫(yī)用物理學實驗的課時卻嚴重不足。據調查，在全國近105所醫(yī)藥院校內，70%被調查院校的醫(yī)用物理學實驗課學時數低于30學時[7]，我校醫(yī)用物理學實驗課時僅為16學時。同時，醫(yī)用物理學實驗的經費投入有限，實驗設備相對陳舊，嚴重地制約了實驗內容的更新。由于實驗課時及設備的限制，很多與理論教學相關的實驗很難讓學生自己親自動手完成，因而缺少理論與實踐的結合，影響了學生對理論知識的掌握和理解。

4.教學反饋形式匱乏，周期長

課堂效果應及時反饋、及時改進，才能獲得較好的教學效果。然而在醫(yī)用物理學的傳統(tǒng)課堂教學中的反饋卻僅僅停留在課后作業(yè)、期中、期末測試等反饋形式，反饋形式嚴重不足。由于醫(yī)用物理學是醫(yī)藥院校幾乎所有專業(yè)的必修課，課程學生人數多，教師很難及時的對作業(yè)進行批改，了解學生對知識的掌握程度。教師即使在得到反饋后也很難再對教學進行及時改進以提高教學效果。另外，由于在教學過程中缺少師生間的互動，同時也缺少針對重點、難點的討論等內容，影響了對學生獨立思考、分析及解決問題的能力的培養(yǎng)。

三、醫(yī)用物理學MOOC教學實踐

1.醫(yī)用物理學MOOC教學的先備條件

（1）網絡基礎設施建設

2008年，我校完成了校園網的拓撲建設，建成了一個覆蓋整個主校區(qū)和分校區(qū)呈星形結構的千兆校園網絡，實現百兆帶寬到桌面。2013年，實現校園Wi-Fi全覆蓋。校園網建設方便了學生訪問MOOC服務器，滿足了多媒體上傳及下載的需要，為醫(yī)用物理學MOOC教學提供了網絡條件。

（2）硬件環(huán)境保障

學校網絡中心提供了服務器，采用Windows Server 2003操作系統(tǒng)以及PHP +MySQL的運行環(huán)境，可以滿足安裝課程平臺服務的需要，為醫(yī)用物理學MOOC教學提供了硬件保障。同時，學校建設專門的視頻錄制教室，為視頻錄制及制作提供硬件保障。

（3）軟件環(huán)境支持

本課程采用課程管理平臺Moodle作為MOOC課程平臺。Moodle提供了如課件、練習、測驗、作業(yè)、考試等豐富的教學活動形式，也支持論壇、投票等教學反饋形式，Moodle還支持一部分學生管理的功能，如選課、成績管理等，其功能可以滿足MOOC教學模式的需要。Moodle是一個免費的開源課程管理系統(tǒng)，因此使用其不需支付版權費用。

（4）人力資源支持

學校組織多次MOOC相關內容的培訓，通過培訓教師對MOOC的教學模式有了更為深刻的理解，也學會了如何以MOOC的方式來安排課程。同時，學校現代教育中心配備專職人員對視頻進行后期加工處理，為MOOC課程提供服務。

2.醫(yī)用物理學MOOC教學內容和教學方式的重構

與傳統(tǒng)的教學模式不同，MOOC教學模式可以提供在線學習資源。在醫(yī)用物理學中的MOOC教學實踐中，我們采用了線上與線下教學相結合的教學方式，對教學內容和教學方式進行了重構。首先，我們對教學內容進行了劃分，將預習、知識點的講解、討論、課后作業(yè)和測驗等環(huán)節(jié)移到線上進行。在線下的課堂教學中，教師主要對重點和難點的內容進行總結與講解，并對學生提出的問題進行討論與答疑。

在MOOC教學模式中，需要將每一知識點做成獨立的教學視頻，才能方便學生進行學習。在制作教學視頻方面，我們首先在原有的多媒體課件的基礎上，將每一個知識點做成獨立的課件。之后我們采用錄屏的方式將課件制作成視頻，并用攝像頭錄制教師講解的過程。最后運用視頻剪輯軟件將課件與教師講解過程合并生成各個知識點獨立的教學視頻。

3.醫(yī)用物理學MOOC教學設計

我們針對醫(yī)用物理學課程的特點，采用MOOC的教學模式，重點在以下三個方面對教學設計進行重構：

（1）合理安排教學內容，提高學生獨立學習能力

在每次上課前，我們將可以激發(fā)學生思考的預習資料及每個知識點的課程視頻及教學課件發(fā)布于課程平臺上，供學生自主學習與理解。同時，我們還對一些課上不做重點講解的知識點加上擴展鏈接，提供更豐富的網絡資源供學有余力的學生開拓視野。如針對為什么由簡諧振動可以構成任何復雜的振動，并聯系心電圖的分析來講解決傅立葉級數。為了督促學生進行預習與自主學習，在課程平臺上布置了預習作業(yè)，并要求在上課前完成。

（2）增添模擬實驗，提高學生分析解決問題能力

在課程平臺上增加了模擬實驗來增強學生對知識點的理解。例如針對等響曲線的理解，通過計算機模擬，來播放幅度相同，頻率不同的聲音，讓學生對人耳對不同頻率的聲音感受到的響度不同。在流體力學中針對泊肅葉定律，將液體粘滯系數測定的實驗的原理結合進行講解，讓學生將理論與實踐相結合。同時，學生可以模擬實驗環(huán)境上操作由于經費限制不能真實操作的實驗，在一定程度上緩解了經費限制對實驗教學的影響。模擬實驗環(huán)境使學生在學中做，在做中學，提高了學生分析解決問題能力。

（3）加強課程反饋，改進教學方法與策略

我們在課程平臺上設置有論壇，學生在自主學習的過程中，遇到不明白的知識點可以在論壇中及時反饋，教師此時的主要任務是在課程平臺上回答學生的提問。同時教師還可以將有代表性的問題及學生比較關心的問題記錄下來，在線下的課程中進行統(tǒng)一的回答與講解。例如在論壇中學生普遍關心心電圖相關問題，我們在論壇中與學生對如導聯的意義，怎樣通過導聯獲得一個相對的零電勢點，每一導聯的波形代表的意義等問題進行了討論。通過討論，學生加深了電場、電勢等醫(yī)用物理學知識點的理解。

在每章的最后，在課程平臺上設有針對該章的重點與難點的代表性的問題來檢驗學生學習效果。教師可以在課程平臺上查看學生測驗的作答及完成情況，并根據學生的作答及時調整教學進度與教學計劃。

四、醫(yī)用物理學MOOC教學效果

我們選取同年級同專業(yè)學習狀況基本相同的影像1班和影像2班兩個班級進行醫(yī)用物理學MOOC教學模式與傳統(tǒng)教學模式對比。對于影像1班采用傳統(tǒng)的教學模式，而對于影像2班采用MOOC教學模式。這兩個班的具體教學對比如表1所示。

從表1可以看出，課前準備階段，采用傳統(tǒng)教學模式的影像1班的學生主要以預習為主，而采用MOOC 教學的影像2班學生課前準備的形式有視頻教學、預習作業(yè)、在線的交流與討論等，學生學習積極性強，學生參與度高。

課上教學階段，影像2班采用MOOC教學模式，課堂上教師對重點難點進行講解，教師講解的內容和時間大幅度壓縮，而節(jié)約出來的課堂時間主要以互動提問、討論和答疑形式來完成。由于學生課前做了充分自主學習，學生響應積極，課堂氣氛較活躍。影像1班采用傳統(tǒng)的教學模式，教師以講授為主，學生被動聽課，課堂氣氛一般。

在課后復習階段，采用MOOC教學模式的影像2班學生在課程平臺上完成練習，學生可以自主選擇時間來完成作業(yè)并提交，學生對于作業(yè)中的問題可以通過課程平臺提問，教師可以通過教學平臺了解學生作業(yè)中存在的問題，及時調整后續(xù)內容的教學策略。而影像1班的學生與教師的溝通較少，教師很難及時調整教學方法與策略。

在期末課程的終結測試中，我們對兩個班使用同樣的試卷進行終結考試，測試的結果顯示，采用MOOC教學模式的影像1班平均分、通過率、優(yōu)秀率都高于采用傳統(tǒng)教學模式的影像1班，這說明采用MOOC教學模式可以促進學生對知識的掌握，提高學生的學習質量。

我們對參與MOOC教學模式的影像2班做了調查，80%的學生覺得MOOC這種教學形式，讓他們更好利用自己的時間來學習，76%學生表示今后還希望參與其他MOOC課程的學習。

五、總結

本文利用MOOC教學模式對醫(yī)用物理學教學進行改進，通過合理安排教學內容，提供多類型的學習資源，增添模擬實驗和加強課程反饋等方式，提高學生學習積極性，培養(yǎng)學生自主學習能力、分析解決問題能力。結果表明，采用MOOC教學模式，可以獲得較好的教學效果，并有利于學生綜合素質的提高。當然醫(yī)用物理學MOOC教學還有很多需要繼續(xù)完善的地方，需要我們繼續(xù)在實踐中不斷探索，努力為醫(yī)用物理學課程的學習開辟更加便捷的途徑，提高學生的學習質量。

參考文獻：

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（編輯：郭桂真）