MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究

鄧力 劉和平 余傳祥

摘要：本文針對(duì)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類課程普遍存在的“課程學(xué)時(shí)少，實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，教學(xué)效果差和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容落后于學(xué)科和高新技術(shù)發(fā)展”的現(xiàn)象，探索一種以培養(yǎng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)為核心的MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；研究和創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)“云技術(shù)”+MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，以期解決目前網(wǎng)絡(luò)教育存在的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)困難的問題。

關(guān)鍵詞：口袋實(shí)驗(yàn)室；MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)法；4D平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）38-0263-02

引言：

目前大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（massive open online courses MOOC，中文稱為“慕課”）教學(xué)模式正在越來越廣泛地引入到大學(xué)本科教學(xué)中。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程不同的是，MOOC除了提供視頻資源、文本材料和在線答疑外，還為學(xué)習(xí)者提供各種用戶交互性社區(qū)，建立交互參與機(jī)制[1-2]。MOOC教學(xué)模式在國外取得了令人驚嘆的成功應(yīng)用，國內(nèi)北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)等多所高校目前正在積極開展MOOC教育革命的研究與討論[3]。

計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，在整個(gè)教學(xué)過程中實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不可或缺的一部分占有相當(dāng)重要地位。計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用專業(yè)的課程所涉及到的軟件和硬件教學(xué)，大部分都需要基于實(shí)踐的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)，必須通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)才能有效地幫助學(xué)生深入理解和掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)[4]。因此，針對(duì)中國大學(xué)較為封閉的教學(xué)模式和學(xué)籍管理模式，如何在深入開展實(shí)踐教學(xué)改革的同時(shí)，吸收和借鑒MOOC教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，探索計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類課程教學(xué)的新模式、新方法。已經(jīng)是學(xué)術(shù)界和教學(xué)實(shí)踐中重要的研究課題[5-7]。

一、理工科實(shí)驗(yàn)課程存在的問題

大學(xué)的理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多數(shù)是在實(shí)驗(yàn)室做一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，由于受到課時(shí)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、教學(xué)資源和儀器設(shè)備、場地、時(shí)間等限制創(chuàng)新實(shí)踐和工程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)較難實(shí)施。特別是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類課程需要大量的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)，來提升計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類畢業(yè)生的創(chuàng)新能力，以適應(yīng)市場和社會(huì)行業(yè)的需求。

目前工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是通過“虛擬實(shí)驗(yàn)中心”來解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式受空間、時(shí)間限制，所謂“虛擬實(shí)驗(yàn)中心”是在網(wǎng)絡(luò)上建一個(gè)“虛擬實(shí)驗(yàn)室”，利用網(wǎng)絡(luò)讓分布在不同地方的學(xué)生和教師共享一個(gè)完全虛擬環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此“虛擬實(shí)驗(yàn)中心”的實(shí)質(zhì)仍是理論教學(xué)形式的一種延伸，不能完全替代基于物理儀器的實(shí)驗(yàn)。理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是讓學(xué)生在真實(shí)的工程應(yīng)用環(huán)境下學(xué)習(xí)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。理工科學(xué)生也只有在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和自主的實(shí)踐教學(xué)中的“動(dòng)手”，才能培養(yǎng)工科學(xué)生的工程意識(shí)。而采用“虛擬實(shí)驗(yàn)中心”的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式很難達(dá)到這種滿意的效果。

雖然MOOC課程支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，但MOOC課程也是視頻教學(xué)，采用的也是“講授方式”[8]，無法實(shí)現(xiàn)在真實(shí)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)，所以本文將介紹如何在MOOC和遠(yuǎn)程教育的基礎(chǔ)上，尋求和探索一條能解決高等學(xué)校理工科實(shí)踐類課程特別是計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類課程存在的“課程學(xué)時(shí)少，實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，教學(xué)效果差和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容落后于學(xué)科和高新技術(shù)發(fā)展”的途徑，力求為計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類課程提供一種嶄新的教-學(xué)模式。

二、建立“口袋實(shí)驗(yàn)室”

所謂“口袋實(shí)驗(yàn)室”就是根據(jù)計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以當(dāng)前國際最先進(jìn)的智能芯片為控制核心，將開發(fā)器和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成在一張名片大小的硬件平臺(tái)上做成一套便攜式低成本的實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，這就意味著每個(gè)學(xué)生都能把這個(gè)“實(shí)驗(yàn)室”裝在自己的口袋中。這種實(shí)驗(yàn)開發(fā)板在功能開發(fā)上不僅能滿足教學(xué)要求還要考慮能夠兼顧學(xué)生在課外拓展知識(shí)時(shí)進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)室不再局限于傳統(tǒng)有限空間和時(shí)間上的實(shí)驗(yàn)室，而是能超越課堂的空間和時(shí)間的限定進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、理論算法實(shí)踐等，甚至還可覆蓋學(xué)生參與全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、全國智能車大賽、國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等多種創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

每個(gè)學(xué)生懷揣著這樣“口袋實(shí)驗(yàn)室”通過USB借口接在自己的電腦上通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入創(chuàng)建的開放教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，構(gòu)建起暢通的交流渠道，這樣就可以打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的墻壁，沖破創(chuàng)新人才之間的等級(jí)障礙，開展平等“面對(duì)面”的交流，形成一個(gè)信息資源共享的環(huán)境。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)上提供相應(yīng)的工程實(shí)踐的成功案例，使學(xué)生在最短時(shí)間里便可獲取盡可能更多的實(shí)踐資源，迅速提升其實(shí)踐能力。

三、構(gòu)建開放教學(xué)網(wǎng)絡(luò)4D實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

以口袋實(shí)驗(yàn)室、MOOC式網(wǎng)絡(luò)課程和互聯(lián)網(wǎng)“云技術(shù)”為基礎(chǔ)，構(gòu)建全天候開放遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的4D（時(shí)間、空間、地點(diǎn)、“學(xué)習(xí)云”）平臺(tái)。在該平臺(tái)上，不僅有實(shí)驗(yàn)設(shè)備、網(wǎng)站、實(shí)驗(yàn)室管理者，而且還有教學(xué)、科研和工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師、工程師以及相同興趣和志向的網(wǎng)絡(luò)同學(xué)。學(xué)生只要擁有這種輕便的“口袋實(shí)驗(yàn)室”后，即可使用自己的計(jì)算機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)上的MOOC式網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，也能進(jìn)行自主的學(xué)習(xí)和參與實(shí)踐活動(dòng)的科研訓(xùn)練和產(chǎn)品開發(fā)。在學(xué)習(xí)的過程中，不僅可以與指導(dǎo)教師進(jìn)行網(wǎng)上交流，還能同時(shí)與網(wǎng)絡(luò)同學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)人員進(jìn)行交流。

四、MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)最顯著的特點(diǎn)是不僅要在指導(dǎo)教師的計(jì)算機(jī)和學(xué)生的“口袋實(shí)驗(yàn)室”之間建立遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)通訊和實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且能夠?qū)?shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和動(dòng)態(tài)顯示；在實(shí)時(shí)檢測、分析和考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果環(huán)節(jié)時(shí)，還要做到能對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)屏幕傳送和對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，以期實(shí)現(xiàn)考查和檢驗(yàn)學(xué)生的真實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

全天候開放遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)習(xí)者為主體，以人腦在學(xué)習(xí)過程中的特征規(guī)律為參考，以網(wǎng)狀、超維度、可成長的知識(shí)為核心，通過這種網(wǎng)絡(luò)化的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)、交流知識(shí)的需求。MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以互動(dòng)探究為資源特色，不僅人與知識(shí)互動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)人對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的認(rèn)知、探索、實(shí)驗(yàn)、模仿、訓(xùn)練、重構(gòu)、評(píng)價(jià)等；而且人與人之間也要產(chǎn)生互動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者活動(dòng)流程的設(shè)置，對(duì)學(xué)習(xí)資源的配置和對(duì)學(xué)習(xí)過程的控制。

全天候開放遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)采取的教學(xué)方法主要有：

（1）借鑒MOOC課程的構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)共享遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程；

（2）利用“云技術(shù)”建立具有“學(xué)習(xí)云”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源庫；

（3）利用“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”實(shí)現(xiàn)MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，視頻交流，遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)屏幕傳送，完成遠(yuǎn)程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的考核。

在“全天候開放遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)4D平臺(tái)”的網(wǎng)站上提供大量的應(yīng)用實(shí)例和開放例程以及開發(fā)流程、規(guī)范，為高校學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)所需的技術(shù)支持。通過4D平臺(tái)能讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握在學(xué)校教學(xué)中未能學(xué)到的企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程和規(guī)范，甚至可以借助該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)踐和科研項(xiàng)目的實(shí)施，以期達(dá)到能提升理工科大學(xué)生工程實(shí)踐能力和產(chǎn)品開發(fā)能力的終極目標(biāo)。

五、結(jié)束語

MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)之所以是全天候開放的，是由于該系統(tǒng)可將知識(shí)開發(fā)者、組件開發(fā)者、運(yùn)營者、學(xué)習(xí)者、課程開發(fā)者等不同類型用戶在網(wǎng)絡(luò)上有機(jī)結(jié)合起來，不僅能實(shí)現(xiàn)資源共建共享、逐步成長的目標(biāo)，還可形成多類型用戶共贏的局面。MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的建立，將完全打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)和主動(dòng)獲取知識(shí)，為師生實(shí)施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和興趣教學(xué)提供有利的教與學(xué)互動(dòng)平臺(tái)，還能為教師從灌輸式教學(xué)向任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)和交互式教學(xué)轉(zhuǎn)變提供有效的硬件平臺(tái)。高年級(jí)的學(xué)生還可以通過以“互聯(lián)網(wǎng)+口袋式實(shí)驗(yàn)室”+專業(yè)“學(xué)習(xí)云”系統(tǒng)的形式，并利用MOOC式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在最短時(shí)間里便可獲取盡可能更多的資源，迅速提升其實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈昭，周文婕，才智.微探慕課（MOOC）資源對(duì)傳統(tǒng)高等教育的沖擊[J].才智，2014，（3）：270-271.

[2]孫青，艾明晶，曹慶華MOOC環(huán)境下開放共享的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，36（A1）：192-195.

[3]周麗濤，劉越，彭立宏，肖曉強(qiáng).探索MOOC在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2014，31（8）：118-121.

[4]龍達(dá)雅，李婧.計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索[J].教育研究與實(shí)驗(yàn)，2009，（7）：69-71.

[5]高忠華，鄭方燕，陳錫侯，等.開放共享科研基地資源促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展[J].教育教學(xué)論壇，2013，（23）：240-241.

[6]周勇義，凌輝，張黎偉.勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室科研平臺(tái)的啟示[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（7）：139-143.

[7]肖紅霞，陳美蓮，陳惠卿，改革“傳統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ介_放與共享實(shí)驗(yàn)室資源的研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，29（8）：401-404.

[8]韓錫斌，程璐楠，程建鋼.MOOCs的教育學(xué)視角分析與設(shè)計(jì)[J].網(wǎng)絡(luò)教育與遠(yuǎn)程教育，2014，（1）：45-51.