慕課背景下大型儀器實驗課程的建設與探討

田秀娟,魏文閣,張 強,赫慶坤

(山東科技大學 材料學院，山東 青島 266590)

慕課(MOOC)教學是近年來出現的新型在線課程教學模式，是互聯網和教育聯合的產物[1-3]。它使我們的學習和生活發生了很大的變化，這一變化主要是我們的教學方式的改變：由傳統的線下教學演變為在線的慕課教學。當然慕課教學有傳統教學所不具備的優點：規模大，由傳統教學的一個班級十幾個人到幾十個人，發展到一門慕課課程的幾百個人或幾十萬人。開放性，只要是有需要的或者是感興趣的，都可以加入到慕課學習中來，不分學歷，不分國籍，學生只需要一個郵箱進行注冊即可。在線，學習需要在網上進行，無需到異地，也不受時空的限制。課程，慕課涉及的課程多種多樣，可以根據需要進行選擇。這四大優點不僅給授課老師帶來的不一樣的體驗，也讓聽課者耳濡目新。

大型儀器實驗教學能夠在一定的程度上加深學生對所學理論知識的理解，幫助學生掌握實驗設計，實驗操作，完成實驗數據的收集以及數據處理，提高其科研技能，也是指導學生規范化操作，安全意識化的重要途徑[4-5]。如果在大型設備的教學中引入慕課教學，可以加快實現實驗教學的有效性，更大程度的開發學生的創新能力，提高科研素養，對于提高教學質量有重要的意義。目前高校大型儀器實驗教學因與課堂教學模式不同，具有一定的特殊性，引入慕課教學進展較為緩慢，已經遠遠落后于其它課程的教學了[6]。

在當前網絡技術發達的時代，探索慕課條件下的大型設備實驗教學具有重要的價值，本文結合材料學科，本科教學特點，以及作者本人的教學實踐，圍繞大型設備教學存在的問題以及如何實現大型儀器實驗課與慕課教學相結合，提出一些見解，希望有助于這項工作的開展。

1 大型儀器實驗課存在的問題

大型儀器是實驗教學和科研工作的重要工具，隨著高等教育的發展，對大型科學儀器設備的投入也在加大。但因其價格昂貴，購買數量較少，教學中不能像其它小型儀器那樣實現多臺套，單人操作的模式，不可避免的會出現一些問題，影響了學生的聽課效率。

1.1 老師不敢放手，學生不敢動手

課前，老師會顧慮到大型儀器價格較高，臺套數很少，上課時會一再強調，學生不要隨便碰觸儀器。在教學中，老師會提前設計好實驗，實驗中用的樣品等材料也會準備好，課堂上會從實驗目的、實驗原理、實驗步驟乃至實驗數據的處理都會詳細的講一遍，實驗的操作也是老師本人在儀器上完成。

教師在上課時也是非常矛盾的，一方面希望學生能理論聯系實際，親自動手操作設備，加深對知識的理解。另一方面，又害怕學生在操作過程中出現大的錯誤，維修起來比較麻煩，導致后續的實驗無法進行。學生在這樣的條件下，只能填鴨式的接受老師傳達的知識，不能也不敢動手操作儀器，思考的也較少，教學效果自然也就差強人意了。

1.2 學生人數多，分組多

我們正常上實驗課，2～3人一個小組，共用一套儀器，一個班的同學可以同時上課，上課效果也較好。在大型儀器的教學中，是要求最多8個同學一個小組進行實驗，儀器少，學生人數多，大家圍著一臺設備上課，聽課效果差。排隊做實驗的時候，沒有輪到的學生會看手機，講話，不能很好的融入課堂，影響上課效果。一個班級的學生要分4～5組進行同一個實驗，老師面對全學院的學生，可能要上幾遍到幾十遍的課，不但口干舌燥，還會出現講課內容開始豐富后期干癟的現象。對于原理深奧的大型儀器，老師的這種機械的，流水線形式的上課，效果自然不會好。對于一些靈敏度較高的設備，老師要特別強調一些引起誤差的因素，實驗過程中帶領學生排除這些因素，得出準確的結果。對于已經講了幾十遍的實驗課，老師也只能要求學生簡單的了解操作過程，而對學生的實驗結果不會做重點要求，不合格的實驗數據也無力去指導了。顯然，這些是不利于培養學生對待科研的嚴謹態度的。

2 大型儀器實驗慕課教學的實現

2.1 大型儀器慕課教學內容要精煉

在實驗的教學內容上，不同于常規的實驗課程，大型儀器實驗慕課教學要突出信息技術和實驗的融合，在有限的時間內，要呈現更多的實驗教學信息，突出儀器操作的細節，加深教學的深度，增強學生對大型設備學習的興趣和能力。這就要求慕課的微視頻不僅短小精煉還要內容豐富。分管大型儀器教學的老師在制作慕課視頻時，從設備的構造、原理到操作步驟和數據處理，每一步都要認真，做到既詳盡又精煉，最后把演示實驗上傳到慕課視頻教學平臺上。對于初次接觸大型設備的學生而言，可以將慕課教學應用到大型設備的預習環節上，這樣，需要完成本次實驗課的學生能初步了解設備的功能，基本熟悉儀器的操作步驟，了解一些注意事項，降低了學生在課堂上實際操作中的誤操作或不規范操作。實驗老師可以改變傳統的實驗課教學方法，課前可以安排學生觀看相關的慕課視頻，課堂上以實驗操作和相互討論為主，在有限的課時內，讓學生盡可能多的動手操作。有效利用先進的信息化技術手段，既方便了學生課前的預習，課后復習，由被動的學習變為主動學習，又有利于老師在課堂了解學生的學習情況，實驗課變得生動有趣，大大提高了課堂效率[7]。

2.2 大型儀器慕課教學的資源的設計和制作要專業

慕課教學已經廣泛應用到我們的學習中，其成功的關鍵是豐富的慕課資源。同樣，精而多的慕課資源也會使大型儀器的實驗教學更加受歡迎，更加有效，這就對慕課的制作提出了更高的要求。

我們身邊的同學在使用慕課資源時，一般以理論課為主，而實驗課慕課的制作與課堂理論課慕課的制作會有很大的不同，不能只強調原理和理論，演示過程要充分展現[8-9]。大型儀器的實驗課又與普通的實驗課不同，更加注重操作細節和操作經驗。以高分辨掃描電鏡操作為例，操作步驟較為簡單，只要觀看兩遍視頻就能熟練操作，但在調整圖像清晰度上，需要根據教師的經驗，詳細講解，這就要求分管本臺儀器的教師有豐富的操作經驗，既能對照儀器把實驗原理描述清楚，又能根據經驗把操作細節演示出來，便于學生在實際的操作中少犯錯誤，順利拿到有用的實驗數據。只有這樣，學生在實驗中發現問題，然后解決問題的能力才能夠有明顯的提高，為科研工作培養積極創新的，有科學素養的人才才能成為可能。

2.3 大型儀器慕課教學要有系統的平臺保障

教師制作出來的好的教學內容和新穎的慕課設計一定要有好的慕課平臺來支撐[7，10]。實驗課程的慕課教學平臺一般包括以下幾個功能，學生名單、 教學視頻、教學討論、 學習情況監控以及學習效果評價等。其中慕課的討論平臺對于大型儀器的教學尤為重要。在這個平臺上，需要觀看儀器教學視頻的學生能夠實時了解教師提供的最新信息，也可以看到別人的實驗感言，結合自己的科研課題，激發靈感，讓學習者之間相互互動，相互支持，相互學習。每個同學都有可能既是學習者又是答疑者。對于好的信息，相關老師也可以參與討論，豐富自己的教學經驗。這樣的討論平臺氣氛濃厚，非常有利于大型儀器的教學工作的開展。

3 總結與展望

慕課教學的模式可以加速大型儀器教學資源在各個高校之間共享，克服實驗儀器和教學資源的不足，學生利用此平臺完成課前的預習和課后的回顧，聆聽有經驗操作老師的講解，同學之間的互動，根據自己的學習情況和學習能力制定相應的計劃，增強學生階段的實踐能力。

為適應慕課時代的發展，構建全新的大型儀器教學平臺，把豐富的教學和操作經驗共享，我們仍有需要研究和探索的地方，這些工作的完成需要我們全體實驗教學人員共同努力。