MOOC建設與創新實驗項目設計協同推進高分子物理課程改革研究與實踐

周登鳳，劉偉，陳小澄，周念，凌敏

（貴州理工學院 材料與能源工程學院，貴州貴陽 550003）

1 MOOC發展現狀及實驗項目設計意義

近年來，MOOC（Massive Open Online Courses——大規模在線開放課程）作為一種新教育模式，已經在世界范圍內推廣和應用，尤其在高等教育教學中應用較為廣泛。國內外一些知名高校先后向全球學習者推出了開放課程項目，其中國際MOOC 平臺有Coursera、edX 等,國內多家高校也在不斷探索利用MOOC 進行混合教學模式改革，已經引入或正在引入的MOOC 資源不斷增多[1]，主要包括教育部中國大學MOOC、學堂在線、超星、智慧樹等。

MOOC 為高校的線上線下混合式教學開辟了新的途徑，開展相應的混合教學已引起廣大教育工作者的廣泛關注[2]，同時MOOC 也為高分子物理課程教學創造了條件。高分子物理MOOC 建設具有十分重要的意義：一是通過整合線上優質教育資源，利用MOOC 開展混合教學，有利于學生實現取長補短，有更好的學習體驗；二是通過對MOOC 混合教學模式和教學方法深入研究，將促進教師教學技能的提高；三是通過有針對性的設計，讓MOOC 中的理論知識與實踐相結合，幫助學生解決實際問題，提升學習效果[1，3]。

對混合式教學的研究表明，混合教學模式下學生的學習效果好于單純在線學習或單一的課堂教學[4]。基于MOOC 混合式教學的高分子物理課程改革要考慮的因素主要有課程設計、課程建設、混合教學實施過程及評價等。例如，在混合式教學過程中，教師、學生和MOOC 平臺三個方面相互交叉重疊，而有意義的學習可能就發生在相互交叉重疊處[1]。目前，高分子物理教學資源整體欠缺，學生對課程掌握程度不高。并且高分子物理課程中大量術語體系建立在英語基礎上，缺少中英文對照的學習資源。結合課程隊伍建設與課程實施的現狀，提出基于MOOC 雙語混合式高分子物理課程改革研究，從雙語MOOC 課程建設和混合式教學實施方面，創新課程資源和教學方式，有效推進課程整體質量的提高，提高學生對專業核心知識的學習效果。

創新實驗教學能夠作為一種輔助手段，幫助解決高分子物理課程知識點難度大的問題。經典認知建構理念和方法認為，實踐能促進學習者在現有知識經驗上，通過自己的主動探索及構建而實現更深入的知識獲取[5-7]。而如何培養學生解決實際問題的能力是應用型本科高校要思考的問題，高校目前存在專業實驗學時數、實驗儀器臺套數不足等問題。因此，使用常見原料和設備進行創新性、綜合性實驗項目顯得尤其重要。

在“三全育人”的要求下，大學生創新創業項目的開展，對學生的文獻閱讀能力、科研能力、創新能力、團隊合作精神、組織協調能力等各種能力的提高具有較大的促進作用。

2 高分子物理MOOC建設與實驗設計研究路徑分析

2.1 構建課程目標與大綱

圍繞高分子物理課程教學大綱，根據學生學習目標，分析課程內容的邏輯關系，結合課程實際和認知規律，構建劃分知識點后的“碎片式”課程目標和大綱。根據系統化和邏輯化處理的課程知識點，進一步更新課程內容，根據學生的特點，完善章節內容，充實課程資源，更好地通過MOOC 視頻形式展現知識點，形成一門系統性、實用性的混合式課程，再根據每個知識點進行課程設計。制作關鍵知識點的英文翻譯，考查MOOC 在學堂在線平臺上運行的效果。

2.2 設計制作視頻

根據腳本設計，制作MOOC 視頻，并將其與線下課程結合，使學生通過混合式教學模式加強對知識點的掌握，確定合適的混合式教學模式的考核方式。研究針對學生線上MOOC 學習、討論和測試中出現的問題成因，探索進行線上測試的方法。

2.3 設計實驗教學方法

設計一種綜合實驗教學方法，將該實驗串聯起整個高分子物理課程內容，讓學生更加深入地理解和掌握高分子物理的課程主線以及核心知識點，提高專業素養和實驗動手能力，有利于學生運用高分子物理知識分析實際問題，加深對知識的理解。利用聚丙烯（PP）材料的特性，設計一種發泡成型和性能表征的綜合實驗，并在操作和驗證該實驗的基礎上，使學生進一步熟悉材料成型設備的結構表征和性能測試儀器的具體操作[8]。

2.4 通過講授知識點關聯創新能力培養

研究通過講授高分子物理核心知識點提高與學生創新能力培養的關聯度。在講授知識點的過程中，對研究前沿問題進行講解，啟發學生創新能力，并根據學生自由分組、自選題目組建創新項目團隊，通過創新項目的實施，鞏固高分子物理部分核心知識點。

3 課程建設與實驗設計的難點分析

近年來，MOOC 混合式教學改革的研究與實踐成為許多院校和教師的關注熱點，同時需要研究和探索在教學過程中發生的認知過程特點。MOOC 混合式課程教學過程同時具有“認知存在”“社會存在”和“教學存在”三個元素[1]。課程框架模型理論認為控制這三個元素能有效提高教育教學質量。“認知存在”能夠促進深度有意義的學習，例如復雜的高分子物理概念和公式直接相關，包括問題導入、探究、整合以及解決問題。“社會存在”指學生在混合式教學中通過利用互聯網媒體表現真實能力，包括思維表達、開放交流與組織討論內聚力[1]。“教學存在”指教師對認知過程進行設計、促進和指導[1]。高分子物理混合式教學改革從上述三個方面入手，提高學生對課程的學習效果。

聚丙烯（PP）發泡材料是一種多孔結構材料。該材料有典型的碳鏈高分子結構特征、較好的結晶性能和力學性能。根據聚丙烯材料特性，通過設計綜合性實驗，實現發泡成型及性能表征，將課程的主要知識點以思維導圖或知識圖譜的方式呈現，并以一條主線進行貫穿，有助于學生理解能力的提高[8]。借助實驗和驗證，學生既能掌握高分子成型設備的使用，又能對高分子材料的結構和性能測試及表征設備進行熟練操作，提升學生動手能力的同時，學生會再次復習高分子物理課程的相關知識點，實現理論和實踐相結合，間接經驗與直接經驗相統一，學習的興趣和主動性將進一步提升[8]，有助于激發學生學習潛力。

大學生創新創業項目的實施則進一步鞏固了高分子物理課程核心知識點，并將知識點在項目實施過程中進行鞏固練習，幫助學生提升分析能力、綜合應用能力、創新能力等。

4 慕課建設與創新實驗設計實踐

4.1 構建優質數字化課程教學視頻

共錄制視頻85 個，包含202 個知識點，每段視頻選擇2～3 個知識點，時長控制在10min，有效利用學生注意力集中時間。同時，偏重產業，減少理論，采用貼近生活或高新技術實例的方式介紹知識點。內容年更新率高，緊跟材料學的新技術和新成果，學生通過練習或討論區進行知識點的擴展內化吸收，增強線上學習效果[9]。

4.2 形成具有邏輯主線的教學內容

傳統高分子物理課程的講解從分子鏈結構開始，隨后介紹高分子結晶、高分子溶液、高分子流變學等，章節之間無關聯，導致學生無法理解復雜概念。本課程采用以“分子鏈結構→分子鏈溶液中運動→分子鏈規整排列→分子鏈極限受力”為主線的講解，把章節串聯起來，讓學生更容易理解全部課程內容。

4.3 體現產教融合的課程內容設計

高分子物理是高分子材料發展的基礎理論，在講授本課程時，采用實際產業案例講解知識點。例如，采用橡膠增韌塑料的例子來說明極限力學內容，利用超高分子量聚乙烯在防彈衣、拉索橋中的應用來說明分子量的重要性。通過知識點與產業結合的課程設計達到產教融合的目的。

4.4 建設多種課程教學資源

課程配套建設多種教學資源，包括中英文的課程內容文檔、課程PPT、MOOC、動畫、模型等，形成較為系統和先進的資源體系，讓復雜的知識點和模型“活”起來，提高學生認知能力，激發學生學習興趣。

4.5 設計實驗

設計聚丙烯（PP）擠出發泡綜合實驗，使學生的動手能力、查閱文獻能力、數據分析能力等得到有效提高，對學生科研能力的培養起到積極作用，并對培養學生的探索精神奠定良好的基礎，將知識、能力、素質三方面統一起來。

4.6 講授知識點

通過講授高分子物理核心知識點與科技前沿，培養學生創新能力。通過指導創新項目的實施，鞏固高分子物理部分核心知識點，達到學以致用的效果。

5 結語

擴大學生覆蓋面，高分子物理立足新工科發展要求，內容偏重材料學結構和性能之間的關聯理論，旨在為學生構建完備的材料科學知識架構體系。解決學生學習主動性問題，在學習中自己提出問題，組織課堂討論。利用好新媒體技術[10-11]，教學過程研究的重心逐漸轉移到體現以學生為中心的教學模式[7，12]。

進一步增加課程關注度，線上課程將根據科技前沿的進展及時更新教學內容；豐富MOOC 課程視頻內容，建設雙語MOOC 環境，把現代信息技術應用與日常的教育教學有機結合起來，實施教育教學改革[13]。在創新訓練項目的實施過程中，如何激發學生的探索精神和興趣，是項目設計首要考慮的問題，其次考慮如何將課程主要知識點融入項目中，引導學生去查閱、復習、實踐，促進學以致用、學用結合的良性循環[14]。