大学物理实验教学MOOCs建设的探索与实践*

2020-09-14马靖吕佩伟施洋翁卫祥

福建轻纺 2020年9期

马靖，吕佩伟，施洋，翁卫祥

（福州大学物理与信息工程学院，福建福州 350108）

MOOCs(Massive Online Open Courses) 打破了实体大学的时空限制，能够实现优质教育资源的共享及优化，促进教育教学更深入发展，已经成为人们在网络时代获取知识的新途径。“大学物理实验”课程是我校重要的公共基础课之一，它综合了物理领域所需要的基本研究方法和操作技能，对培养学生的动手能力、分析问题和解决问题能力以及创新能力都有重要的作用[1-3]。我校“大学物理实验”课程是省级精品课程，每年面向全校12个学院41个专业的3500多名学生开设验证性、设计性、综合性及演示实验共132项，其中常设实验26项、选做实验45项、演示实验51项。然而，受到课时、设备及场地等多种因素的限制，目前常规实验教学模式下的“大学物理实验”课程已无法完全满足当前我校高水平大学建设培养“创新型”“研究型”人才的需求。长期以来实验教学多采用教师讲解、学生操作的传统模式，由于学时及仪器台套的限制，实验的提高特别是创新层次的要求很难有效实现。

图1 实验课件

图2 实验视频（迈克耳孙干涉仪）

图3 实验报告

“大学物理实验”MOOCs课程，采用“线上线下相结合”的实验教学模式，可以很好地解决目前实验教学面临的各种困难，提升实验预习效果、拓展有限的实验课时、提高复习成效、扩大课程的受益面及影响力。MOOCs课程充分发挥了学生的主体作用，增强他们的学习自主性，改变以往教师“教”，学生“学”的传统教学模式。“翻转课堂”——课堂教学从老师为主体，转向学生为主体，鼓励学生积极参与实验教学，将自己的思想融入到实验中去，充分调动学生学习的主动性和能动性，培养学生的创新精神[4-6]。

1 “大学物理实验”MOOCs建设内容及实施方法

1.1 课程MOOCs建设已完成的主要内容

课程MOOCs建设已完成10个实验项目的电子课件（包括实验目的、实验原理、实验内容及步骤、实验注意事项等），如图1所示；10个实验项目的20个视频（包括实验背景、实验步骤、仪器的使用方法等），如图2所示；10个实验项目的预习报告及实验报告（规范实验报告），如图3所示；10个实验项目的测试题（有助于学生掌握各实验最基本、最重要的核心内容及难以理解和掌握的要点等）[7]。

1.2 MOOCs 教学环节的安排

课程MOOCs教学安排分3个环节，各环节的构建充分发挥学生的主动性和创新精神，有效的促进了学生对实验过程的理解。

⑴ 课前预习（线上）

实验课程的实践性较强，操作类的知识需要反复练习才能熟练掌握。传统的大学物理实验教学模式下学生通过阅读教材进行预习，学生对实验仪器的了解不够直观，也无法通过反复操作增加实验操作的熟练程度。MOOCs教学模式下，学生可以根据自己的时间规划和学习习惯，通过对各实验电子课件、视频等及相关资料的学习，全面了解实验背景、实验原理、实验内容、实验操作以及仪器的使用方法等，完成实验预习。

⑵ 课堂学习（线下）

预习效果良好的校内同学，可以进入实验室进行实验。在MOOCs教学模式下，教师是课堂的组织者而不再是知识的讲解和传授者。学生根据实验任务分组进行实验，在每个实验步骤中，先完成的学生可以当助理指导相对较慢的同学，这样可以实现不同学生间的互补，增强团队合作精神。对动手能力强并有科研兴趣的学生，适当的增加一些实验拓展项目，激发学生的创新意识、提高他们的研究能力，加深对实验的理解和学习。

⑶ 课后复习（线上）

学生通过完成各实验的测试题，及时了解自己对每个实验的掌握情况，成绩不理想的学生可以在重新学习后申请再次检验，这有利于巩固所学到的知识。

2 “大学物理实验”MOOCs建设的成效

“大学物理实验”MOOCs教学模式在我校物理与信息工程学院数字媒体技术专业试行后，得到了老师和同学们的欢迎，提高了大学物理实验课程的教学质量。改革的实施使我校大学物理实验的教学模式更加合理，注重学生在学习过程中自主性和创造性，获得了以下几个方面的成效。

⑴ “大学物理实验”MOOCs教学可以提升实验预习效果，提高实验教学质量。通过MOOCs教学的线上教学资源学习，学生就可以在做好实验预习的同时及时与教师交流互动，解决实验预习过程中出现的问题。教师也可以根据学生的实验预习情况，在实验课堂上有针对性地教学，提高教学质量。

⑵ “大学物理实验”MOOCs教学可以拓展有限的实验课时，实现“翻转课堂”。传统的教学模式一般都是由教师讲解实验原理、实验方法及步骤、数据处理以及实验过程中应注意的问题，并演示实验操作流程。由于实验课时的限制，学生实验时往往忙于按照实验步骤提示来操作，无法完全理解各个环节为何那样操作，只能一步步机械性地简单模仿完成实验。实验过程中学生缺少主动思考的机会，导致学生参与实验的深度不够，无法深刻理解实验的内容。通线上学习，学生可以在进实验室之前，详细的了解各项实验的基本原理、重点难点、实验方法及步骤、仪器调节方法、实验操作的注意事项等内容。在进入实验室后，可以熟练地使用各种实验仪器并完成规定的实验内容，有充分的时间与教师和同学深入讨论及探究，设计出更好的测量方案。 MOOCs 教学能充分调动学生学习主动性、激发学生的潜能，挖掘他们的创造力，培养他们的科学素养。

⑶ “大学物理实验”MOOCs教学可以提高复习成效，培养学生创新能力。由于仪器设备台套的限制，我们有部分实验只能安排2名学生共用一套仪器，合作完成实验项目，每个同学在有限的学时内很难有效的独立完成实验，且学生通过一次实验很难形成深刻的记忆，课后往往仍有大量困惑。针对学生在学习及复习环节遇到的困难，我们在周末等课外时间开放所有实验室，并有专门的实验助理对实验内容进行详细的指导，使学生能够有更多地学习及复习实验的机会。但是，由于仪器数量的限制，学生的复习效果还是较为有限。

通过MOOCs教学的线上复习测试等方式，学生可以对实验学习结果进行综合考核评价，能更确切地了解自己的学习情况，结合线下的实验操作，巩固所学知识，提高学习效果。同时还能在此基础上拓展学生的知识面，培养学生的创新能力。