大學物理實驗教學MOOCs建設的探索與實踐*

馬靖，呂佩偉，施洋，翁衛祥

（福州大學物理與信息工程學院，福建 福州 350108）

MOOCs(Massive Online Open Courses) 打破了實體大學的時空限制，能夠實現優質教育資源的共享及優化，促進教育教學更深入發展，已經成為人們在網絡時代獲取知識的新途徑。“大學物理實驗”課程是我校重要的公共基礎課之一，它綜合了物理領域所需要的基本研究方法和操作技能，對培養學生的動手能力、分析問題和解決問題能力以及創新能力都有重要的作用[1-3]。我校“大學物理實驗”課程是省級精品課程，每年面向全校12個學院41個專業的3500多名學生開設驗證性、設計性、綜合性及演示實驗共132項，其中常設實驗26項、選做實驗45項、演示實驗51項。然而，受到課時、設備及場地等多種因素的限制，目前常規實驗教學模式下的“大學物理實驗”課程已無法完全滿足當前我校高水平大學建設培養“創新型”“研究型”人才的需求。長期以來實驗教學多采用教師講解、學生操作的傳統模式，由于學時及儀器臺套的限制，實驗的提高特別是創新層次的要求很難有效實現。

圖1 實驗課件

圖2 實驗視頻（邁克耳孫干涉儀）

圖3 實驗報告

“大學物理實驗”MOOCs課程，采用“線上線下相結合”的實驗教學模式，可以很好地解決目前實驗教學面臨的各種困難，提升實驗預習效果、拓展有限的實驗課時、提高復習成效、擴大課程的受益面及影響力。MOOCs課程充分發揮了學生的主體作用，增強他們的學習自主性，改變以往教師“教”，學生“學”的傳統教學模式。“翻轉課堂”——課堂教學從老師為主體，轉向學生為主體，鼓勵學生積極參與實驗教學，將自己的思想融入到實驗中去，充分調動學生學習的主動性和能動性，培養學生的創新精神[4-6]。

1 “大學物理實驗”MOOCs建設內容及實施方法

1.1 課程MOOCs建設已完成的主要內容

課程MOOCs建設已完成10個實驗項目的電子課件（包括實驗目的、實驗原理、實驗內容及步驟、實驗注意事項等），如圖1所示；10個實驗項目的20個視頻（包括實驗背景、實驗步驟、儀器的使用方法等），如圖2所示；10個實驗項目的預習報告及實驗報告（規范實驗報告），如圖3所示；10個實驗項目的測試題（有助于學生掌握各實驗最基本、最重要的核心內容及難以理解和掌握的要點等）[7]。

1.2 MOOCs 教學環節的安排

課程MOOCs教學安排分3個環節，各環節的構建充分發揮學生的主動性和創新精神，有效的促進了學生對實驗過程的理解。

⑴ 課前預習（線上）

實驗課程的實踐性較強，操作類的知識需要反復練習才能熟練掌握。傳統的大學物理實驗教學模式下學生通過閱讀教材進行預習，學生對實驗儀器的了解不夠直觀，也無法通過反復操作增加實驗操作的熟練程度。MOOCs教學模式下，學生可以根據自己的時間規劃和學習習慣，通過對各實驗電子課件、視頻等及相關資料的學習，全面了解實驗背景、實驗原理、實驗內容、實驗操作以及儀器的使用方法等，完成實驗預習。

⑵ 課堂學習（線下）

預習效果良好的校內同學，可以進入實驗室進行實驗。在MOOCs教學模式下，教師是課堂的組織者而不再是知識的講解和傳授者。學生根據實驗任務分組進行實驗，在每個實驗步驟中，先完成的學生可以當助理指導相對較慢的同學，這樣可以實現不同學生間的互補，增強團隊合作精神。對動手能力強并有科研興趣的學生，適當的增加一些實驗拓展項目，激發學生的創新意識、提高他們的研究能力，加深對實驗的理解和學習。

⑶ 課后復習（線上）

學生通過完成各實驗的測試題，及時了解自己對每個實驗的掌握情況，成績不理想的學生可以在重新學習后申請再次檢驗，這有利于鞏固所學到的知識。

2 “大學物理實驗”MOOCs建設的成效

“大學物理實驗”MOOCs教學模式在我校物理與信息工程學院數字媒體技術專業試行后，得到了老師和同學們的歡迎，提高了大學物理實驗課程的教學質量。改革的實施使我校大學物理實驗的教學模式更加合理，注重學生在學習過程中自主性和創造性，獲得了以下幾個方面的成效。

⑴ “大學物理實驗”MOOCs教學可以提升實驗預習效果，提高實驗教學質量。通過MOOCs教學的線上教學資源學習，學生就可以在做好實驗預習的同時及時與教師交流互動，解決實驗預習過程中出現的問題。教師也可以根據學生的實驗預習情況，在實驗課堂上有針對性地教學，提高教學質量。

⑵ “大學物理實驗”MOOCs教學可以拓展有限的實驗課時，實現“翻轉課堂”。傳統的教學模式一般都是由教師講解實驗原理、實驗方法及步驟、數據處理以及實驗過程中應注意的問題，并演示實驗操作流程。由于實驗課時的限制，學生實驗時往往忙于按照實驗步驟提示來操作，無法完全理解各個環節為何那樣操作，只能一步步機械性地簡單模仿完成實驗。實驗過程中學生缺少主動思考的機會，導致學生參與實驗的深度不夠，無法深刻理解實驗的內容。通線上學習，學生可以在進實驗室之前，詳細的了解各項實驗的基本原理、重點難點、實驗方法及步驟、儀器調節方法、實驗操作的注意事項等內容。在進入實驗室后，可以熟練地使用各種實驗儀器并完成規定的實驗內容，有充分的時間與教師和同學深入討論及探究，設計出更好的測量方案。 MOOCs 教學能充分調動學生學習主動性、激發學生的潛能，挖掘他們的創造力，培養他們的科學素養。

⑶ “大學物理實驗”MOOCs教學可以提高復習成效，培養學生創新能力。由于儀器設備臺套的限制，我們有部分實驗只能安排2名學生共用一套儀器，合作完成實驗項目，每個同學在有限的學時內很難有效的獨立完成實驗，且學生通過一次實驗很難形成深刻的記憶，課后往往仍有大量困惑。針對學生在學習及復習環節遇到的困難，我們在周末等課外時間開放所有實驗室，并有專門的實驗助理對實驗內容進行詳細的指導，使學生能夠有更多地學習及復習實驗的機會。但是，由于儀器數量的限制，學生的復習效果還是較為有限。

通過MOOCs教學的線上復習測試等方式，學生可以對實驗學習結果進行綜合考核評價，能更確切地了解自己的學習情況，結合線下的實驗操作，鞏固所學知識，提高學習效果。同時還能在此基礎上拓展學生的知識面，培養學生的創新能力。

3 結語

我校的“大學物理實驗”MOOCs教學模式，為物理實驗教學改革提供了一條新的途徑，有助于培養學生的基本實驗技能、團隊合作精神及創新精神，從而提高學生自主學習物理實驗的能力。新的實驗教學模式充分調動了學生的學習積極性，培養學生獨立自主學習能力和創新意識，提高了實驗教學效果。