基于建構主義的農科大學物理網絡課程的設計與實踐*

龍臥云（湖南農業大學）

在當前大學物理教學課時量普遍不足的情況下，如何提高課程教學效率一直是學界普遍關注的難題。當今網絡影響著我們生活的方方面面，人手必備的智能手機使很多學生都成為“低頭族”。為適應教學需要，麻省理工學院等高校拉開公開教育資源(OER)的序幕，開辟了社會公眾通過網絡免費學習世界名校課程的通道，開啟了全球網絡教學的先河。作為一種全新的教學方式，網絡教學迅速在全球掀起教改熱潮，大量網絡課程資源紛紛涌現。我國中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)明確要求各高校加強網絡教學資源建設，開發網絡學習課程，促進優質教育資源普及共享。資源共享型網絡課程的興起，對促使高等教育普及化及公平化，改善我國高校資源緊缺現象，貫徹素質教育方針，以及彌補課時量不足等問題等都具有重要的現實意義。由此而引發的教育技術的革新，更是在教育觀念、教學方式方法、教學內容以及如何更合理地培養人才等方面帶來了深刻的變化。同時，完全自主的學習方式、時間和內容，有利于提高學習效率。

一 國內外網絡課程建設的現狀及其發展方向

2001年，麻省理工學院率先將其課程資源數字化后免費向全世界開放，引發了全球高等教育信息化的潮流，隨后各高校紛紛效仿。2012年，麻省理工學院與哈佛大學合作推出edX網絡教學平臺。因其獨特的資源互補優勢，包括我國的北京大學、清華大學等在內的15所歐亞名校加入edX，使其資源更為豐富和多樣化。現今，越來越多的高校紛紛加入edX。與此同時，另外兩大課程供應商Coursera與Udacity也橫空出世，與edX一起構建起當今大型開放網絡課程(MOOC)的主旋律，為世界多元文化交流提供了豐富的平臺。受國外網絡課程的影響，我國于2003年啟動了精品課程工程，鼓勵將優質教學資源上網并免費對外公開。與此同時，一些主要門戶網站如新浪、網易等也推出了網絡公開課頻道。這些網絡課程的出現，不僅為各類學習者獲取優質教育資源提供了一個快捷而又經濟的渠道，同時也為高校的自我展示及學科發展提供新的機遇。近年來，又逐漸轉向視頻網絡公開課的建設。2011年，“中國大學視頻公開課”在愛課程網、網易等平臺推出。

對比發現，國外的課程多在真實的課堂，師生互動多，課堂氣氛輕松、活潑，形式多樣化，同時展現了教師的教學風格；國內的課程則相對較為單一，多為教師的授課錄像，缺乏課堂互動。國外的課程重視學習者之間的交流互動，充分發揮以學生為主體的高效學習模式，有暢通的師生交流渠道。國內的課程重建設，輕應用與后期維護，針對性不強，學習者之間的交流較少，很多演變成課程的網頁靜態展示。

二 建構主義指導下的農科大學物理網絡課程的建設

建構主義認為，學習過程并不是教師簡單地向學生傳遞知識，而是學生根據自身的知識背景及外在環境，積極主動地建構自身知識的過程。建構主義提出了一種異于傳統教學模式的教學方法，強調以學生為中心。在教學過程中，教師由知識傳授者轉變為學生建構的促進者，努力為學生創造合適的學習環境，使學生能積極主動地建構他們自己的知識。學生由被動的信息吸收者和知識的灌輸對象轉變為主動構建者，基于自身已有的知識，通過各種外部信息主動地獲取和教學內容相關的知識，然后在教師的幫助下構建起新的知識體系。由于教學是以學生為中心，需要學生積極主動的參與，充分發揮了學生的主觀能動性，這樣學習起來目標更明確。

針對目前我國網絡課程建設中出現的普遍問題，我們并不盲目追求與名校看齊，面面俱到，而是基于學校及學科特色，視網絡課程為課堂教學的一種有益的補充，不求內容翔實而又有深度，但求簡潔明了，通俗易懂而又具有一定的趣味性，為學生構建一個良好的學習環境，以利于學生自主學習為原則。為此，網絡課程只開辟了“教學課件、精選例題、物理應用及問題討論”四個欄目，簡潔而明了。

網絡課程作為課堂教學的一種延伸和輔助，并不是課堂教學的簡單重現，需要進行一定的修訂及補充。基于我校農科大學物理課時量嚴重不足的實際情況(34學時)，不可能對整個課程體系進行講授，而是充分考慮到各專業的具體所需，分門別類，將整個課程體系進行模塊化處理，采用“基礎大綱＋專業大綱”的教學模式。將與農科類專業關聯相對不甚緊密、難度相對較大的質點動力學及現代物理知識等部分內容以及與專業相關聯的選修內容劃分到專業大綱。在基礎大綱中，將與農科類專業密切相關的流體力學、生物電磁學及波動與光學部分作為必選教學模塊，而剩余的氣體動理論與熱力學、光與物質的相互作用這兩個模塊作為可選模塊，根據具體專業特點，任選一個作為補充；而在專業大綱中，將專業選修內容作為必選模塊，而在剩余的幾個可選模塊中任選一個進行概述性的介紹，讓學生了解到現代科技的發展趨勢，以拓寬其科學視野。

為此，在網絡課程的建設上，為滿足不同學生的需求，我們將整套課程的教學課件進行一定的修訂，加注大量的注解后全部上傳至課程網站，使學有余力的學生能較為輕松地了解相應的知識點并窺探整個大學物理課程體系。同時，將依專業大類制定的教學大綱及教學目的在網上進行展示，讓每個學生了解到課程的基本要求及目標。此外，為了讓學生能更全面地了解物理學的產生和發展歷程，我們將物理學史納入網絡課程中，作為課程內容的延伸，讓學生根據自己的興趣選擇性地進行閱讀。讓學生了解一定的物理學史，不僅有助于學生掌握科學研究方法，培養科學思維和創造性思維能力，還有助于學生樹立正確的辯證唯物主義觀，提高自身的人文修養。據生理學研究表明，一般人的注意力只能保持10分鐘左右，為此，我們依課程章節順序，將重點或難點內容以簡短的微課形式進行呈現，避免學生產生視覺疲勞。同時，將以往的課堂討論教學錄像按知識點制作成微課片段，能解決學生所關注的大部分共性問題，這樣更貼近學生的學習實際情況，也更易于被學生接受。

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，要提高課堂教學質量，就必須提高學生的學習熱情，激發學生的求知欲望，讓學生積極參與進來。為此，針對農科類學生對大學物理學興趣不高的現狀，在網絡課程的建設中，以專題的形式，結合各種圖片、動畫、視頻及課件等資源，將物理學原理在各個專業上的具體應用通過一系列典型事例進行說明，例如在“流體力學及液體表面性質”模塊介紹離心分離技術和土壤中水分的輸運及保持等；在“氣體動理論與熱力學”模塊介紹混沌及其在生命科學中的應用、耗散結構、熵與生命等知識；在“生物的電磁學基礎”模塊介紹生物的電現象、生物電勢及磁場的生物效應等；在“波動與光學”模塊介紹超聲波在生物學中的應用、光的生物效應以及激光在生命科學和農業生產中的重要應用等；在“光與物質相互作用”模塊介紹現代科技中常用的各種光學儀器、X射線衍射儀、掃描隧道顯微鏡及核磁共振原理及應用等。通過這些專題知識，讓學生充分認識到物理學的重要性，同時也能使學生感受到有用、有趣的物理學，激發學生的學習熱情。

由于課程難度相對較大，學生難以很快掌握，為此，我們在“精選例題”欄目，精心設計了一些典型例題，對每一個題目從所涉及的物理原理及求解過程中應注意的細節等方面進行詳細的分析，并附上詳細解法。而對一些易錯題則列出易混淆的錯誤選項，逐個進行詳細的分析比對，以促進學生的消化吸收。這樣，使學生能更進一步加深對相關物理的理解。同時，設計一批自測題，供學生自我檢驗。此外，開辟“問題討論區”，教師定期參與討論。

如何提高學生在線率？如何監測學生線上學習效果？這些問題是所有網絡課程所面臨的共性問題。為激發學生共同參與，要求每個學生以實名制在課程網頁上進行注冊，教師根據后臺統計，獲知每個學生的登錄次數及參與課程討論的次數。同時，采用“翻轉課堂”的教學模式布置作業，要求學生課前完成相關作業。把學生的登錄及討論情況與作業完成情況按一定的比例折算成平時成績的一部分，這樣既可鞭策學生積極參與，又能降低考核成績的比重，進一步優化課程的考核標準。當然，作業應充分優化，目的是需要學生充分思考，而不是簡單百度即可找到相應答案。

網絡課程只是知識傳授的一種載體，并不能直接代替課堂教學，因此，網絡課程的建設就不是將所有教學資源上網即可。在建設過程中，應基于自身特色，避免千篇一律，努力做到為課堂教學服務。為此，我們力求課程簡潔有效，努力為學生構建輕松的學習氛圍，盡可能激發學生的學習熱情。通過網絡課程的實施，學生也逐漸樂于接受這樣一種學習平臺，越來越多的學生積極參與進來，課程的成效在逐漸地體現出來。當然，對于如何更合理設計教學活動、組織教學內容及更進一步激發學生的學習熱情，仍是我們后續網絡課程建設過程中努力的主要方向。