慕课背景下大型仪器实验课程的建设与探讨

2019-02-16田秀娟魏文阁赫庆坤

山东化工 2019年10期

田秀娟,魏文阁,张强,赫庆坤

(山东科技大学材料学院，山东青岛 266590)

慕课(MOOC)教学是近年来出现的新型在线课程教学模式，是互联网和教育联合的产物[1-3]。它使我们的学习和生活发生了很大的变化，这一变化主要是我们的教学方式的改变：由传统的线下教学演变为在线的慕课教学。当然慕课教学有传统教学所不具备的优点：规模大，由传统教学的一个班级十几个人到几十个人，发展到一门慕课课程的几百个人或几十万人。开放性，只要是有需要的或者是感兴趣的，都可以加入到慕课学习中来，不分学历，不分国籍，学生只需要一个邮箱进行注册即可。在线，学习需要在网上进行，无需到异地，也不受时空的限制。课程，慕课涉及的课程多种多样，可以根据需要进行选择。这四大优点不仅给授课老师带来的不一样的体验，也让听课者耳濡目新。

大型仪器实验教学能够在一定的程度上加深学生对所学理论知识的理解，帮助学生掌握实验设计，实验操作，完成实验数据的收集以及数据处理，提高其科研技能，也是指导学生规范化操作，安全意识化的重要途径[4-5]。如果在大型设备的教学中引入慕课教学，可以加快实现实验教学的有效性，更大程度的开发学生的创新能力，提高科研素养，对于提高教学质量有重要的意义。目前高校大型仪器实验教学因与课堂教学模式不同，具有一定的特殊性，引入慕课教学进展较为缓慢，已经远远落后于其它课程的教学了[6]。

在当前网络技术发达的时代，探索慕课条件下的大型设备实验教学具有重要的价值，本文结合材料学科，本科教学特点，以及作者本人的教学实践，围绕大型设备教学存在的问题以及如何实现大型仪器实验课与慕课教学相结合，提出一些见解，希望有助于这项工作的开展。

1 大型仪器实验课存在的问题

大型仪器是实验教学和科研工作的重要工具，随着高等教育的发展，对大型科学仪器设备的投入也在加大。但因其价格昂贵，购买数量较少，教学中不能像其它小型仪器那样实现多台套，单人操作的模式，不可避免的会出现一些问题，影响了学生的听课效率。

1.1 老师不敢放手，学生不敢动手

课前，老师会顾虑到大型仪器价格较高，台套数很少，上课时会一再强调，学生不要随便碰触仪器。在教学中，老师会提前设计好实验，实验中用的样品等材料也会准备好，课堂上会从实验目的、实验原理、实验步骤乃至实验数据的处理都会详细的讲一遍，实验的操作也是老师本人在仪器上完成。

教师在上课时也是非常矛盾的，一方面希望学生能理论联系实际，亲自动手操作设备，加深对知识的理解。另一方面，又害怕学生在操作过程中出现大的错误，维修起来比较麻烦，导致后续的实验无法进行。学生在这样的条件下，只能填鸭式的接受老师传达的知识，不能也不敢动手操作仪器，思考的也较少，教学效果自然也就差强人意了。

1.2 学生人数多，分组多

我们正常上实验课，2～3人一个小组，共用一套仪器，一个班的同学可以同时上课，上课效果也较好。在大型仪器的教学中，是要求最多8个同学一个小组进行实验，仪器少，学生人数多，大家围着一台设备上课，听课效果差。排队做实验的时候，没有轮到的学生会看手机，讲话，不能很好的融入课堂，影响上课效果。一个班级的学生要分4～5组进行同一个实验，老师面对全学院的学生，可能要上几遍到几十遍的课，不但口干舌燥，还会出现讲课内容开始丰富后期干瘪的现象。对于原理深奥的大型仪器，老师的这种机械的，流水线形式的上课，效果自然不会好。对于一些灵敏度较高的设备，老师要特别强调一些引起误差的因素，实验过程中带领学生排除这些因素，得出准确的结果。对于已经讲了几十遍的实验课，老师也只能要求学生简单的了解操作过程，而对学生的实验结果不会做重点要求，不合格的实验数据也无力去指导了。显然，这些是不利于培养学生对待科研的严谨态度的。

2 大型仪器实验慕课教学的实现

2.1 大型仪器慕课教学内容要精炼

在实验的教学内容上，不同于常规的实验课程，大型仪器实验慕课教学要突出信息技术和实验的融合，在有限的时间内，要呈现更多的实验教学信息，突出仪器操作的细节，加深教学的深度，增强学生对大型设备学习的兴趣和能力。这就要求慕课的微视频不仅短小精炼还要内容丰富。分管大型仪器教学的老师在制作慕课视频时，从设备的构造、原理到操作步骤和数据处理，每一步都要认真，做到既详尽又精炼，最后把演示实验上传到慕课视频教学平台上。对于初次接触大型设备的学生而言，可以将慕课教学应用到大型设备的预习环节上，这样，需要完成本次实验课的学生能初步了解设备的功能，基本熟悉仪器的操作步骤，了解一些注意事项，降低了学生在课堂上实际操作中的误操作或不规范操作。实验老师可以改变传统的实验课教学方法，课前可以安排学生观看相关的慕课视频，课堂上以实验操作和相互讨论为主，在有限的课时内，让学生尽可能多的动手操作。有效利用先进的信息化技术手段，既方便了学生课前的预习，课后复习，由被动的学习变为主动学习，又有利于老师在课堂了解学生的学习情况，实验课变得生动有趣，大大提高了课堂效率[7]。

2.2 大型仪器慕课教学的资源的设计和制作要专业

慕课教学已经广泛应用到我们的学习中，其成功的关键是丰富的慕课资源。同样，精而多的慕课资源也会使大型仪器的实验教学更加受欢迎，更加有效，这就对慕课的制作提出了更高的要求。

我们身边的同学在使用慕课资源时，一般以理论课为主，而实验课慕课的制作与课堂理论课慕课的制作会有很大的不同，不能只强调原理和理论，演示过程要充分展现[8-9]。大型仪器的实验课又与普通的实验课不同，更加注重操作细节和操作经验。以高分辨扫描电镜操作为例，操作步骤较为简单，只要观看两遍视频就能熟练操作，但在调整图像清晰度上，需要根据教师的经验，详细讲解，这就要求分管本台仪器的教师有丰富的操作经验，既能对照仪器把实验原理描述清楚，又能根据经验把操作细节演示出来，便于学生在实际的操作中少犯错误，顺利拿到有用的实验数据。只有这样，学生在实验中发现问题，然后解决问题的能力才能够有明显的提高，为科研工作培养积极创新的，有科学素养的人才才能成为可能。

2.3 大型仪器慕课教学要有系统的平台保障

教师制作出来的好的教学内容和新颖的慕课设计一定要有好的慕课平台来支撑[7，10]。实验课程的慕课教学平台一般包括以下几个功能，学生名单、教学视频、教学讨论、学习情况监控以及学习效果评价等。其中慕课的讨论平台对于大型仪器的教学尤为重要。在这个平台上，需要观看仪器教学视频的学生能够实时了解教师提供的最新信息，也可以看到别人的实验感言，结合自己的科研课题，激发灵感，让学习者之间相互互动，相互支持，相互学习。每个同学都有可能既是学习者又是答疑者。对于好的信息，相关老师也可以参与讨论，丰富自己的教学经验。这样的讨论平台气氛浓厚，非常有利于大型仪器的教学工作的开展。