大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)MOOCs建設(shè)的探索與實(shí)踐*

馬靖，呂佩偉，施洋，翁衛(wèi)祥

（福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院，福建 福州 350108）

MOOCs(Massive Online Open Courses) 打破了實(shí)體大學(xué)的時空限制，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享及優(yōu)化，促進(jìn)教育教學(xué)更深入發(fā)展，已經(jīng)成為人們在網(wǎng)絡(luò)時代獲取知識的新途徑。“大學(xué)物理實(shí)驗”課程是我校重要的公共基礎(chǔ)課之一，它綜合了物理領(lǐng)域所需要的基本研究方法和操作技能，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題能力以及創(chuàng)新能力都有重要的作用[1-3]。我校“大學(xué)物理實(shí)驗”課程是省級精品課程，每年面向全校12個學(xué)院41個專業(yè)的3500多名學(xué)生開設(shè)驗證性、設(shè)計性、綜合性及演示實(shí)驗共132項，其中常設(shè)實(shí)驗26項、選做實(shí)驗45項、演示實(shí)驗51項。然而，受到課時、設(shè)備及場地等多種因素的限制，目前常規(guī)實(shí)驗教學(xué)模式下的“大學(xué)物理實(shí)驗”課程已無法完全滿足當(dāng)前我校高水平大學(xué)建設(shè)培養(yǎng)“創(chuàng)新型”“研究型”人才的需求。長期以來實(shí)驗教學(xué)多采用教師講解、學(xué)生操作的傳統(tǒng)模式，由于學(xué)時及儀器臺套的限制，實(shí)驗的提高特別是創(chuàng)新層次的要求很難有效實(shí)現(xiàn)。

圖1 實(shí)驗課件

圖2 實(shí)驗視頻（邁克耳孫干涉儀）

圖3 實(shí)驗報告

“大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs課程，采用“線上線下相結(jié)合”的實(shí)驗教學(xué)模式，可以很好地解決目前實(shí)驗教學(xué)面臨的各種困難，提升實(shí)驗預(yù)習(xí)效果、拓展有限的實(shí)驗課時、提高復(fù)習(xí)成效、擴(kuò)大課程的受益面及影響力。MOOCs課程充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)自主性，改變以往教師“教”，學(xué)生“學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式?！胺D(zhuǎn)課堂”——課堂教學(xué)從老師為主體，轉(zhuǎn)向?qū)W生為主體，鼓勵學(xué)生積極參與實(shí)驗教學(xué)，將自己的思想融入到實(shí)驗中去，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神[4-6]。

1 “大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs建設(shè)內(nèi)容及實(shí)施方法

1.1 課程MOOCs建設(shè)已完成的主要內(nèi)容

課程MOOCs建設(shè)已完成10個實(shí)驗項目的電子課件（包括實(shí)驗?zāi)康?、?shí)驗原理、實(shí)驗內(nèi)容及步驟、實(shí)驗注意事項等），如圖1所示；10個實(shí)驗項目的20個視頻（包括實(shí)驗背景、實(shí)驗步驟、儀器的使用方法等），如圖2所示；10個實(shí)驗項目的預(yù)習(xí)報告及實(shí)驗報告（規(guī)范實(shí)驗報告），如圖3所示；10個實(shí)驗項目的測試題（有助于學(xué)生掌握各實(shí)驗最基本、最重要的核心內(nèi)容及難以理解和掌握的要點(diǎn)等）[7]。

1.2 MOOCs 教學(xué)環(huán)節(jié)的安排

課程MOOCs教學(xué)安排分3個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的構(gòu)建充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)新精神，有效的促進(jìn)了學(xué)生對實(shí)驗過程的理解。

⑴ 課前預(yù)習(xí)（線上）

實(shí)驗課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，操作類的知識需要反復(fù)練習(xí)才能熟練掌握。傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)模式下學(xué)生通過閱讀教材進(jìn)行預(yù)習(xí)，學(xué)生對實(shí)驗儀器的了解不夠直觀，也無法通過反復(fù)操作增加實(shí)驗操作的熟練程度。MOOCs教學(xué)模式下，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間規(guī)劃和學(xué)習(xí)習(xí)慣，通過對各實(shí)驗電子課件、視頻等及相關(guān)資料的學(xué)習(xí)，全面了解實(shí)驗背景、實(shí)驗原理、實(shí)驗內(nèi)容、實(shí)驗操作以及儀器的使用方法等，完成實(shí)驗預(yù)習(xí)。

⑵ 課堂學(xué)習(xí)（線下）

預(yù)習(xí)效果良好的校內(nèi)同學(xué)，可以進(jìn)入實(shí)驗室進(jìn)行實(shí)驗。在MOOCs教學(xué)模式下，教師是課堂的組織者而不再是知識的講解和傳授者。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗任務(wù)分組進(jìn)行實(shí)驗，在每個實(shí)驗步驟中，先完成的學(xué)生可以當(dāng)助理指導(dǎo)相對較慢的同學(xué)，這樣可以實(shí)現(xiàn)不同學(xué)生間的互補(bǔ)，增強(qiáng)團(tuán)隊合作精神。對動手能力強(qiáng)并有科研興趣的學(xué)生，適當(dāng)?shù)脑黾右恍?shí)驗拓展項目，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、提高他們的研究能力，加深對實(shí)驗的理解和學(xué)習(xí)。

⑶ 課后復(fù)習(xí)（線上）

學(xué)生通過完成各實(shí)驗的測試題，及時了解自己對每個實(shí)驗的掌握情況，成績不理想的學(xué)生可以在重新學(xué)習(xí)后申請再次檢驗，這有利于鞏固所學(xué)到的知識。

2 “大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs建設(shè)的成效

“大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs教學(xué)模式在我校物理與信息工程學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)試行后，得到了老師和同學(xué)們的歡迎，提高了大學(xué)物理實(shí)驗課程的教學(xué)質(zhì)量。改革的實(shí)施使我校大學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)模式更加合理，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自主性和創(chuàng)造性，獲得了以下幾個方面的成效。

⑴ “大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs教學(xué)可以提升實(shí)驗預(yù)習(xí)效果，提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量。通過MOOCs教學(xué)的線上教學(xué)資源學(xué)習(xí)，學(xué)生就可以在做好實(shí)驗預(yù)習(xí)的同時及時與教師交流互動，解決實(shí)驗預(yù)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題。教師也可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗預(yù)習(xí)情況，在實(shí)驗課堂上有針對性地教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

⑵ “大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs教學(xué)可以拓展有限的實(shí)驗課時，實(shí)現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”。傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般都是由教師講解實(shí)驗原理、實(shí)驗方法及步驟、數(shù)據(jù)處理以及實(shí)驗過程中應(yīng)注意的問題，并演示實(shí)驗操作流程。由于實(shí)驗課時的限制，學(xué)生實(shí)驗時往往忙于按照實(shí)驗步驟提示來操作，無法完全理解各個環(huán)節(jié)為何那樣操作，只能一步步機(jī)械性地簡單模仿完成實(shí)驗。實(shí)驗過程中學(xué)生缺少主動思考的機(jī)會，導(dǎo)致學(xué)生參與實(shí)驗的深度不夠，無法深刻理解實(shí)驗的內(nèi)容。通線上學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在進(jìn)實(shí)驗室之前，詳細(xì)的了解各項實(shí)驗的基本原理、重點(diǎn)難點(diǎn)、實(shí)驗方法及步驟、儀器調(diào)節(jié)方法、實(shí)驗操作的注意事項等內(nèi)容。在進(jìn)入實(shí)驗室后，可以熟練地使用各種實(shí)驗儀器并完成規(guī)定的實(shí)驗內(nèi)容，有充分的時間與教師和同學(xué)深入討論及探究，設(shè)計出更好的測量方案。 MOOCs 教學(xué)能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、激發(fā)學(xué)生的潛能，挖掘他們的創(chuàng)造力，培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)。

⑶ “大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs教學(xué)可以提高復(fù)習(xí)成效，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。由于儀器設(shè)備臺套的限制，我們有部分實(shí)驗只能安排2名學(xué)生共用一套儀器，合作完成實(shí)驗項目，每個同學(xué)在有限的學(xué)時內(nèi)很難有效的獨(dú)立完成實(shí)驗，且學(xué)生通過一次實(shí)驗很難形成深刻的記憶，課后往往仍有大量困惑。針對學(xué)生在學(xué)習(xí)及復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)遇到的困難，我們在周末等課外時間開放所有實(shí)驗室，并有專門的實(shí)驗助理對實(shí)驗內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的指導(dǎo)，使學(xué)生能夠有更多地學(xué)習(xí)及復(fù)習(xí)實(shí)驗的機(jī)會。但是，由于儀器數(shù)量的限制，學(xué)生的復(fù)習(xí)效果還是較為有限。

通過MOOCs教學(xué)的線上復(fù)習(xí)測試等方式，學(xué)生可以對實(shí)驗學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行綜合考核評價，能更確切地了解自己的學(xué)習(xí)情況，結(jié)合線下的實(shí)驗操作，鞏固所學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效果。同時還能在此基礎(chǔ)上拓展學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語

我校的“大學(xué)物理實(shí)驗”MOOCs教學(xué)模式，為物理實(shí)驗教學(xué)改革提供了一條新的途徑，有助于培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗技能、團(tuán)隊合作精神及創(chuàng)新精神，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)物理實(shí)驗的能力。新的實(shí)驗教學(xué)模式充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，提高了實(shí)驗教學(xué)效果。