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大学物理实验教学MOOCs建设的实践探究

2020-09-15 121 上传者：管理员

摘要：通过“大学物理实验”课程MOOCs建设，使实验教学在时间、空间上得到无限延伸，让学生可以充分地学习并掌握实验教学内容，从而提高学生的学习效果，培养学生的创新思维。在MOOCs课程的教学中，探索并实践翻转课堂、线上线下相结合的混合式教学模式，最大限度地发挥MOOCs的优势，提高了我校大学物理实验课程的教学质量，培养了学生自主学习的意识和创新能力，实现优质教育资源共享，促进了我校实验教学模式的变革。

关键词：
MOOCs
优质教育资源
创新思维
大学物理实验
混合式教学
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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[1,2,3]。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3实验报告

图2实验视频（迈克耳孙干涉仪）

“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[4,5,6]。

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]。

1.2MOOCs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。

3、结语

我校的“大学物理实验”MOOCs教学模式，为物理实验教学改革提供了一条新的途径，有助于培养学生的基本实验技能、团队合作精神及创新精神，从而提高学生自主学习物理实验的能力。新的实验教学模式充分调动了学生的学习积极性，培养学生独立自主学习能力和创新意识，提高了实验教学效果。

参考文献：

[1]教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委会.理工科类大学物理课程教学基本要求理工科类大学物理实验课程教学基本要求(2010年版)[M].高等教育出版社,2010.

[2]秦艳芬.基于卓越工程师培养的物理实验教学改革与实践[J].高等工程教育研究,2013(03):172-176.

[3]潘静,郑建洲,何洋洋,等.高校物理实验课程改革探索与思考[J].大学物理实验,2017,30(05):127-129.

[4]王祖源,顾牡.MOOCs来袭我们准备好了吗?[J].物理与工程,2013,23(06):1-2.

[5]蔡青,胡永金,李星星,等.基于MOOCs的大学物理实验教学改革[J].实验室研究与探索,2016,35(9):177-180.

[6]劳媚媚,库夭梅,徐军,等.后MOOC时代SPOC大学物理实验混合教学模式[J].大学物理实验,2018,31(01):131-134.

[7]马靖,马宋设,施洋.大学物理实验(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2015.

马靖,吕佩伟,施洋,翁卫祥.大学物理实验教学MOOCs建设的探索与实践[J].福建轻纺,2020(09):10-13.