大學(xué)物理MOOC教學(xué)探究

陳躍剛 劉小欽

【摘要】MOOC課程為全社會(huì)提供優(yōu)秀的教育資源，是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代教育的新發(fā)展和挑戰(zhàn)。大學(xué)物理是大學(xué)中一門重要課程，為各個(gè)專業(yè)提供了基本的自然基礎(chǔ)知識(shí)。我們利用清華大學(xué)MOOC資源通過(guò)兩次課程的實(shí)踐探討大學(xué)物理MOOC教育。在第一次課程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生積極性低、交流差等問(wèn)題。在第二次課程中，我們針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出改進(jìn)措施。通過(guò)問(wèn)題問(wèn)答、課堂練習(xí)和課后作業(yè)三個(gè)方面的教學(xué)檢查，發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果得到提高。

【關(guān)鍵詞】MOOC教學(xué) 大學(xué)物理 課程設(shè)計(jì)

【基金項(xiàng)目】國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11104041）資助課題。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）03-0163-03

1.教學(xué)背景

MOOC即massive open online courses的縮寫，漢語(yǔ)直譯為大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)資源共享，網(wǎng)絡(luò)課程分享也變得普遍[1]。2008年，戴夫·科米爾等人在馬尼托巴大學(xué)開設(shè)新型的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)課程，首次采用MOOC這一縮寫。2012年被稱為MOOC元年，美國(guó)的頂尖大學(xué)在這一年陸續(xù)設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。短短一年，MOOC便如風(fēng)暴般席卷全球。在MOOC課程發(fā)展中，發(fā)達(dá)國(guó)家首先提出，在發(fā)展中占主導(dǎo)。處于發(fā)展中國(guó)家，特別是中國(guó)這樣的最大發(fā)展中國(guó)家來(lái)看，起步較晚，但引起了廣泛的關(guān)注。2013年5月21日，清華大學(xué)與edx同時(shí)宣布，清華大學(xué)正式加盟edX，成為edX的首個(gè)中國(guó)大陸高校成員。MOOC提供了一種全新的知識(shí)傳播模式和學(xué)習(xí)方式，只需一臺(tái)電腦和不錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)連接速度，就可隨時(shí)隨地可與世界各地名校課堂對(duì)接，與在線的數(shù)萬(wàn)名同學(xué)一起互動(dòng)交流。

不同于“以教為主”的傳統(tǒng)課堂，也不同于“以學(xué)為主”的以往的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)[2]。MOOC這種“教學(xué)并重”的新型教學(xué)模式將引發(fā)全球高等教育的一場(chǎng)重大變革[3]。這場(chǎng)重大變革不單是教育技術(shù)的革新，更會(huì)帶來(lái)教育觀念、教育體制、教學(xué)方式、人才培養(yǎng)過(guò)程等各個(gè)方面的深刻變化。MOOC 課程是公開化、平等化、公平化教學(xué)資源利用的體現(xiàn)，最大限度利用優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)資源，更好的為高校發(fā)展服務(wù)[4]。

MOOC教學(xué)目前在國(guó)際和中國(guó)還處在探索階段，參與的人數(shù)還不是很多，大多數(shù)是理論研究，主要為MOOC的發(fā)展歷程及對(duì)我國(guó)高等教育的影響、MOOC的提供平臺(tái)和技術(shù)環(huán)境和MOOC中的教與學(xué)等[5]。關(guān)于MOOC教學(xué)的具體應(yīng)用和實(shí)踐及其推廣和創(chuàng)新，需要一線教師們?nèi)プ龃罅康墓ぷ鳌Ｒ詡鹘y(tǒng)的教學(xué)模式相比，在MOOC教學(xué)中對(duì)教師的要求和教師的職責(zé)將會(huì)隨著學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)程度和思考方式，具有顯著的不同[5-6]。如何提高教師素質(zhì)和轉(zhuǎn)變教師的職能適應(yīng)MOOC平臺(tái)的教學(xué)，利用其優(yōu)越教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，是大學(xué)教師在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代所面臨的一個(gè)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇[7]。

2.大學(xué)物理MOOC教學(xué)中的問(wèn)題

大學(xué)物理課程是大學(xué)課堂教學(xué)中基礎(chǔ)課程之一，為理、工、農(nóng)、醫(yī)等領(lǐng)域的學(xué)生提供基礎(chǔ)的知識(shí)和思維模式。為適應(yīng)眾多領(lǐng)域?qū)Υ髮W(xué)物理的需求，需要在大學(xué)物理教學(xué)中引入MOOC教學(xué)，利用網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻提供給學(xué)生自學(xué)的空間。這樣各個(gè)專業(yè)的學(xué)生能夠從大學(xué)物理MOOC課程學(xué)習(xí)中自學(xué)基礎(chǔ)物理知識(shí)和獨(dú)立思考物理問(wèn)題的能力，更好適應(yīng)以后的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和工作后的自學(xué)。

鑒于MOOC教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)?014年下學(xué)期在大學(xué)物理教學(xué)中將MOOC教學(xué)模式引入課堂，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐探索。我們利用清華大學(xué)的大學(xué)物理MOOC教學(xué)資源，同時(shí)改變已有的教學(xué)模式，希望通過(guò)清華大學(xué)優(yōu)質(zhì)的課程資源，提高學(xué)生的教學(xué)成績(jī)。同時(shí)通過(guò)清華大學(xué)MOOC資源的學(xué)習(xí)和利用，也能提高青年教師的教學(xué)水平。首先我們學(xué)習(xí)清華大學(xué)熱力學(xué)MOOC教學(xué)視頻。學(xué)生人數(shù)為93人，教師將學(xué)生分成10個(gè)學(xué)習(xí)小組，各小組成員由學(xué)生自由組合，并選定組長(zhǎng)，其主要責(zé)任負(fù)責(zé)組織自己小組同學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)討論。教學(xué)過(guò)程如下：

表2 熱力學(xué)MOOC教學(xué)過(guò)程：理想氣體的壓強(qiáng)和溫度（2學(xué)時(shí)）

從課堂上來(lái)看，發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。首先，在第5步提問(wèn)-回答中，各個(gè)組學(xué)生學(xué)習(xí)情況不同，有的學(xué)生理解較好，多數(shù)理解不夠。每個(gè)組約9名同學(xué)中只有1-2名同學(xué)回答問(wèn)題，余下的同學(xué)都不作答，學(xué)生回答問(wèn)題不積極，不能很好的反應(yīng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。其次，由于場(chǎng)地限制，學(xué)生主要在電腦前坐著，各組成員沒有很好的聚在一起討論問(wèn)題，在課間同學(xué)之間的討論交流受到影響。最后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)不強(qiáng)，討論不積極。在課堂習(xí)題中，同組中各同學(xué)都各自做自己的，不會(huì)做也不會(huì)跟同學(xué)交流。對(duì)于不能理解的問(wèn)題，不愿意問(wèn)同學(xué)。

我們對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)第5步中的教師檢查環(huán)節(jié)中教師提問(wèn)-學(xué)生回答和課堂練習(xí)題，以及第6步中的課后作業(yè)進(jìn)行評(píng)估。我們做了大概的統(tǒng)計(jì)和分析。在第5步中的教師檢查環(huán)節(jié)中，對(duì)6個(gè)問(wèn)題回答的大概結(jié)果如圖1（a）所示60%的組只能正確回答1-2個(gè)問(wèn)題，30%的組能回答3-4個(gè)問(wèn)題，而能夠回答大部分題的只有一個(gè)組，說(shuō)明學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解不夠。在課堂習(xí)題的完成中，結(jié)果如圖1（b）所示，大概80%組能夠完成簡(jiǎn)單的概念填空題，30%的組能夠完成中等難度題，沒有一個(gè)組完成較難題，只是部分完成。課后的作業(yè)完成情況如圖1（c）所示，完成情況稍好一點(diǎn)，大概90%組能夠完成簡(jiǎn)單題，60%的組能夠完成中等難度題，30%的組能夠完成較難題。通過(guò)三個(gè)教學(xué)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：首先每組解決問(wèn)題的能力、學(xué)習(xí)態(tài)度差異較大，大部分組只能完成基本任務(wù)，只能完成物理概念的文字填空，對(duì)需要理解和綜合應(yīng)用表現(xiàn)較差；其次課后的 表現(xiàn)相對(duì)較好，這可能是學(xué)生課后的較多時(shí)間的自學(xué)和復(fù)習(xí)。從三個(gè)方面的教學(xué)評(píng)估結(jié)果看，教學(xué)效果不好。

3. 改進(jìn)教學(xué)

通過(guò)第一次MOOC課程教學(xué)，我們?cè)诘诙握n能量均分定理和理想氣體的內(nèi)能教學(xué)中，我們針對(duì)第一次的缺陷提出了以下改進(jìn)措施。

首先，進(jìn)行組內(nèi)激勵(lì)，使每一個(gè)成員都積極學(xué)習(xí)，參加到學(xué)習(xí)、討論和回答中。給組長(zhǎng)一定的權(quán)利，對(duì)每個(gè)組員在討論問(wèn)題中的表現(xiàn)和問(wèn)題回答中打分，并將從納入學(xué)生的平時(shí)成績(jī)中。給每個(gè)成員到場(chǎng)分4分，然后根據(jù)回答教師問(wèn)題、參加討論，積極參加課堂習(xí)題完成等給每個(gè)組員加分，滿分10分。

其次，改善交流環(huán)境，促進(jìn)交流。允許學(xué)生課間走動(dòng)，做小聲的討論交流。另外在視屏學(xué)習(xí)完之后，給學(xué)生10分鐘，讓所有各組成員聚到一起，討論問(wèn)題，并完成課堂習(xí)題。這樣各組成員之間的交流更加容易。每個(gè)組一起完成一份課堂習(xí)題，這樣也可以增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)助意識(shí)。同時(shí)對(duì)各個(gè)組給一個(gè)總體的評(píng)價(jià)，對(duì)表現(xiàn)好的組給以表?yè)P(yáng)。這樣可以激發(fā)每個(gè)組之間的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，增加團(tuán)隊(duì)之間的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

最后，老師對(duì)MOOC視頻中的一些難以理解的地方進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕忉?。老師要根?jù)視頻在難理解的地方給學(xué)生適當(dāng)?shù)闹v解，如講解雙原子分子轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，利用一個(gè)長(zhǎng)棒類比雙原子分子，給出兩個(gè)平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。有的地方則需要提醒學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)聯(lián)系舊知識(shí)，這樣更加容易融會(huì)貫通，如提醒同學(xué)們注意常見的單原子分子（如氬氣、氦氣等）和雙原子分子（氧氣、氫氣、氮?dú)獾龋Ｓ袝r(shí)幫助學(xué)生歸納，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和記憶更加輕松，提醒同學(xué)注意分子的內(nèi)能由平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)構(gòu)成等等。

第二次課給學(xué)生講解能量均分定理和理想氣體的內(nèi)能中，通過(guò)了上面三個(gè)方面的改進(jìn)，我們發(fā)現(xiàn)，在第5步提問(wèn)-回答中，每個(gè)小組的組員都積極的回答問(wèn)題。這說(shuō)明每組成員都認(rèn)真學(xué)習(xí)了MOOC視頻，基本學(xué)懂。另外，增加了10分鐘的小組討論時(shí)間，發(fā)現(xiàn)組員之間的討論明顯增加，學(xué)習(xí)氛圍增強(qiáng)，說(shuō)明組員之間有了相互學(xué)習(xí)。同時(shí)，組員通過(guò)討論共同完成一套課堂習(xí)題。

另通過(guò)與前面一樣的教學(xué)效果評(píng)估環(huán)節(jié)。在教師提問(wèn)-學(xué)生回答和課堂練習(xí)題中，以及課后作業(yè)進(jìn)行評(píng)估。在提問(wèn)-回答環(huán)節(jié)，同樣我們準(zhǔn)備了6個(gè)問(wèn)題，圖1（a）所示10%的組只能正確回答1-2個(gè)問(wèn)題，60%的組能回答3-5個(gè)問(wèn)題，而能夠回答大部分題的只有一個(gè)組，說(shuō)明學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解不夠。在課堂習(xí)題的完成中，結(jié)果如圖1（b）所示，大概90%組能夠完成簡(jiǎn)單的概念填空題，60%的組能夠完成中等難度題，30%組完成較難題。課后的作業(yè)完成情況如圖1（c）所示，大概90%組能夠完成簡(jiǎn)單題，70%的組能夠完成中等難度題，30%的組能夠完成較難題。通過(guò)三個(gè)教學(xué)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在課堂提問(wèn)-回答環(huán)節(jié)，學(xué)生的積極性普遍提高，積極參與到課堂提問(wèn)中；課堂習(xí)題完成較好，各個(gè)組基本完成了課堂習(xí)題，這說(shuō)明學(xué)生之間通過(guò)討論，完成了部分習(xí)題，使得中等難度的題有60%的完成率；課后作業(yè)也明顯提高，這是由于課堂上學(xué)懂了，導(dǎo)致了課后的作業(yè)完成情況也得到改善。這說(shuō)明我們的改進(jìn)措施是有效的。

4. 總結(jié)

在大學(xué)物理教學(xué)中引入MOOC教學(xué)資源，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，是一種新的授課方式的償試。上好大學(xué)物理MOOC課程，我覺得有三個(gè)方面的改進(jìn)。

首先資源改進(jìn)。在課堂中，利用清華大學(xué)的MOOC資源和先進(jìn)的教學(xué)理念，一方面可以提高學(xué)生的教學(xué)成績(jī)，另外一個(gè)方面就是開闊學(xué)生的視野。視頻的專家對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)的理解更加深入，更加到位，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的重要性把握更加準(zhǔn)確。這可讓我們的學(xué)生和老師享受優(yōu)越的學(xué)習(xí)資源。視屏中給出了很多直觀物理圖像，這是在一般的課堂是很難實(shí)現(xiàn)的，可以讓學(xué)生更容易理解其中的一些物理知識(shí)；視頻給出了與現(xiàn)代物理結(jié)合例子，讓學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)刻接近物理前沿等等。這些都是一般的課堂無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。而清華大學(xué)的物理MOOC教學(xué)資源是一種開放的資源，缺少針對(duì)性。我們結(jié)合本校學(xué)生的特點(diǎn)，在 MOOC教學(xué)視頻資源上適當(dāng)加上一定的講解，這樣兩者結(jié)合，應(yīng)該能讓學(xué)生更容易接受這一教學(xué)模式。

然后學(xué)生能力的提高。以前的課堂是老師一個(gè)人在“唱獨(dú)角”，站在講堂上講課，學(xué)生在下面機(jī)械的接收，學(xué)生不能主動(dòng)的學(xué)習(xí)。在MOOC教學(xué)中，學(xué)生能夠主動(dòng)去學(xué)習(xí)。為了完成教學(xué)任務(wù)，他們必須認(rèn)真學(xué)習(xí)，然后相互討論學(xué)習(xí)，然后協(xié)助完成任務(wù)。這樣在整個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生成了學(xué)習(xí)的主體。同時(shí)學(xué)生的自學(xué)能力也得到提高，自己從視頻中學(xué)習(xí)知識(shí)，通過(guò)習(xí)題來(lái)檢測(cè)自己的學(xué)習(xí)質(zhì)量。學(xué)生畢業(yè)了之后，仍然可以從互聯(lián)網(wǎng)上學(xué)習(xí)。在協(xié)作完成任務(wù)中，學(xué)生的合作能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)得到鍛煉和提高。學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和學(xué)習(xí)自學(xué)能力對(duì)學(xué)生進(jìn)入社會(huì)的發(fā)展非常重要。在MOOC教學(xué)中，除了學(xué)到本門課程的知識(shí)外，學(xué)生這兩種能力都得到鍛煉和提高。

最后教師上課方式的變化。引入MOOC教學(xué)后，老師的角色由原來(lái)的主體功能變?yōu)橐龑?dǎo)和輔助功能。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生和輔助學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生在什么地方理解困難，什么地方需要引導(dǎo)提示，什么地方需要?dú)w納等等，盡可能多的給學(xué)習(xí)給學(xué)生幫助。這對(duì)教師的要求更高，教師不但要對(duì)所上課程有很好的理解，還應(yīng)該站在學(xué)生的角度去思考學(xué)生遇到的問(wèn)題，把學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)貫通起來(lái)。

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作者簡(jiǎn)介：

陳躍剛（1978-），男，貴州興義人，博士，貴州大學(xué)副教授，研究方向：光學(xué)表面等離子體。