“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下物理專業(yè)光電課程慕課研究

徐強(qiáng)　崔金剛　田赫

摘要：光電技術(shù)是下一代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要方向，國內(nèi)已有眾多高校設(shè)置了光電類專業(yè)或光電類方向。作為光電類方向的核心課程之一，光電器件及系統(tǒng)課程具有知識(shí)體系復(fù)雜、學(xué)科交叉多等一系列特點(diǎn)，特別是其工科特性強(qiáng)的特點(diǎn)。在“互聯(lián)網(wǎng)+”教育概念的推動(dòng)下，“慕課”作為一種開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的新方式，迅速發(fā)展。文章通過對(duì)照不同參數(shù)條件下光電器件及系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)效果，分析慕課對(duì)物理專業(yè)光電課程的教學(xué)作用。結(jié)果表明：慕課系統(tǒng)有利于提高學(xué)生利用碎片化的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)的效果、綜合提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和成績優(yōu)秀學(xué)生的比例、降低不及格學(xué)生比例。

關(guān)鍵詞：慕課；光電器件及系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)+；教學(xué)模式

光電產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)新興的領(lǐng)域，所包含的范圍甚廣，根據(jù)美國光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)（OIDA）的定義，“光電”是指光子學(xué)和電子學(xué)的交集領(lǐng)域，這個(gè)交集產(chǎn)生的技術(shù)就是光電器件及系統(tǒng)。在此背景下，國內(nèi)已有眾多高校設(shè)置了光電類專業(yè)或光電類方向，并將光電類課程作為該專業(yè)的主干課程。從教學(xué)的角度看，由于光電類課程的特殊性，要求學(xué)生對(duì)光學(xué)、激光技術(shù)、電子技術(shù)、物理學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)掌握較好，同時(shí)由于課程涉及學(xué)科較多、知識(shí)點(diǎn)也較多，而上述課程相互之間缺少聯(lián)系。因此，傳統(tǒng)的日常教學(xué)類授課方式逐漸不能適應(yīng)光電類課程的授課需求。

慕課（ Massive Open Online Courses，縮寫為MOOC） 即大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程，在教學(xué)理念和教學(xué)設(shè)計(jì)上引發(fā)高校全新的教學(xué)改革。以“慕課”的興起為契機(jī)，促進(jìn)光電類課程的教學(xué)改革，加強(qiáng)光電類課程的各種資源共享，是目前高校光電類課程建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。

筆者嘗試在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，將慕課模式引入光電器件及系統(tǒng)教學(xué)中，以東北林業(yè)大學(xué)物理學(xué)專業(yè)2015～2016級(jí)學(xué)生為試點(diǎn)，進(jìn)行慕課模式教學(xué)探索與實(shí)踐。把慕課模式學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)模式的課堂教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生能夠自行選擇學(xué)時(shí)間和學(xué)習(xí)地點(diǎn)，不受傳統(tǒng)課堂的時(shí)間和地點(diǎn)限制，提高課堂教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量、有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的目的。

1“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”是“慕課”教學(xué)模式的技術(shù)保障

東北林業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)已經(jīng)建立，對(duì)在線課程建設(shè)規(guī)范、課程管理、項(xiàng)目立項(xiàng)、經(jīng)費(fèi)支出等進(jìn)行了規(guī)范化管理，并打造一批具有學(xué)校特色、展現(xiàn)學(xué)校水平和實(shí)力的精品在線開放課程。“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”為光電器件及系統(tǒng)在線課程建設(shè)和學(xué)生進(jìn)行課程的慕課視頻、教學(xué)內(nèi)容課件、課后作業(yè)等相關(guān)內(nèi)容的查看和學(xué)習(xí)提供了有力保障。

2在線課程建設(shè)流程及慕課資料制作

針對(duì)光電器件及系統(tǒng)課程中的主要知識(shí)點(diǎn)，光電器件及系統(tǒng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了33個(gè)知識(shí)點(diǎn)的PPT和主要知識(shí)點(diǎn)的視頻制作工作，努力做到圖文并茂，簡單易懂。光電器件及系統(tǒng)的在線課程制作具體步驟為：

①首先進(jìn)行光電器件及系統(tǒng)課程的調(diào)研，準(zhǔn)備各章節(jié)理論課的備課工作，制作理論教學(xué)的PPT；

②將每一章的內(nèi)容按照授課PPT、教學(xué)輔導(dǎo)視頻、作業(yè)及課后閱讀進(jìn)行統(tǒng)籌安排，讓學(xué)生不僅能通過授課PPT和教學(xué)輔導(dǎo)視頻完成課程的預(yù)習(xí)，更能在課后通過作業(yè)和課后閱讀加深對(duì)知識(shí)的理解；

③針對(duì)每一節(jié)的授課難點(diǎn)和重點(diǎn)問題，設(shè)計(jì)相應(yīng)的課后習(xí)題，以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度；

④針對(duì)課程知識(shí)體系復(fù)雜的問題，每一節(jié)課后單獨(dú)增加了相應(yīng)的課后知識(shí)閱讀環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)知識(shí)的綜合掌握能力；

⑤將相應(yīng)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的PPT和慕課視頻等資料上傳東北林業(yè)大學(xué)超星慕課平臺(tái)。

3光電器件及系統(tǒng)在線課程學(xué)習(xí)情況

3.1 慕課網(wǎng)站訪問參數(shù)統(tǒng)計(jì)情況

慕課網(wǎng)站制作完成兩年來，網(wǎng)站訪問量超過138 400次，其中學(xué)習(xí)并使用本課程的物理學(xué)2015和2016級(jí)學(xué)生的訪問量約14 400次，占比10.4%，其他感興趣人員訪問量124 000次，占比89.6%，這說明本在線課程網(wǎng)站的受眾面非常廣泛。

以物理2016級(jí)學(xué)生為例，統(tǒng)計(jì)該專業(yè)49名學(xué)生在光電器件及系統(tǒng)開課的1～10教學(xué)周，在線課程網(wǎng)站訪問參數(shù)。圖1（a）為學(xué)生訪問方式的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，圖1（b）為每天分時(shí)段訪問次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由圖1（a）可以明顯看出，超過80%的學(xué)生更多地使用手機(jī)客戶端進(jìn)行學(xué)習(xí)，這與圖1（b）中學(xué)生在白天各時(shí)間段訪問次數(shù)差別不大的特點(diǎn)吻合，反映出學(xué)生更多的是利用零散的課外時(shí)間、利用手機(jī)這種移動(dòng)客戶端使用方便的特點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

圖1（c）為學(xué)生周訪問量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其中第5周為階段考試所在周次，第10周為期末考試所在周次。由圖可看出，正常教育周內(nèi)，學(xué)生周訪問量在200人次左右，在考試前一周的周平均訪問量迅速增加到750人次左右，并在考試當(dāng)周的周平均訪問量突破了2 100人次。這說明線課程網(wǎng)站不僅能夠輔助學(xué)生平時(shí)的學(xué)時(shí)，還能在學(xué)習(xí)一段時(shí)間后提供良好的平臺(tái)以供學(xué)生復(fù)習(xí)知識(shí)用。

圖1（d）為按星期分的訪問量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，為了避免考試日期附近的結(jié)果對(duì)最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果的影響，刪除了杰頓考試和期末考試前三天的數(shù)據(jù)。由圖1（d）可以看出，周2和圖4是學(xué)生訪問量的高峰，主要原因是這兩日是理論課上課時(shí)間，學(xué)生利用該網(wǎng)站可以很好地預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)當(dāng)天的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但與常規(guī)思路不同的是，學(xué)生在周日的訪問量比其他日期訪問量高30%以上。

3.2 慕課網(wǎng)站對(duì)學(xué)生成績的影響分析

為了分析MOOC對(duì)學(xué)生成績的影響，對(duì)比了物理學(xué)2014、2015和2016級(jí)學(xué)生的成績分布，其中物理寫2014級(jí)學(xué)生未使用MOOC系統(tǒng)，物理學(xué)2015和2016級(jí)學(xué)生正常使用MOOC系統(tǒng)。學(xué)生總成績計(jì)算方法為：平時(shí)成績（出勤+課堂表現(xiàn)）占20%+階段考試占30%+期末考試占50%。成績分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示，由圖2可以清晰地看出：未使用MOOC系統(tǒng)的物理學(xué)2014級(jí)學(xué)生的優(yōu)秀和良好比例之和僅為28.6%，遠(yuǎn)小于使用MOOC系統(tǒng)物理學(xué)2015級(jí)學(xué)生的50.0%和物理學(xué)2016級(jí)學(xué)生47.9%。與之對(duì)應(yīng)的，使用MOOC系統(tǒng)后，學(xué)生的及格和不及格人數(shù)占比大幅度下降，但中等成績占比無明顯變化，學(xué)生的成績分布均近似滿足正態(tài)分布。上述結(jié)果表明，MOOC系統(tǒng)的使用能夠提高學(xué)生的平均成績，未使用MOOC系統(tǒng)的物理學(xué)2014級(jí)學(xué)生平均成績?yōu)?3.0±10.7分，使用MOOC系統(tǒng)的物理學(xué)2015、2016級(jí)學(xué)生平均成績分別為79.0±10.3分和78.3±10.7分，分別提高了8.2%和7.1%，MOOC系統(tǒng)對(duì)于提高本門課程的學(xué)習(xí)成績具有良好的教學(xué)效果。

如圖3所示為物理系2016級(jí)學(xué)生MOOC系統(tǒng)訪問次數(shù)和總成績的關(guān)系圖，由圖3可以看出，學(xué)生總成績與訪問次數(shù)近似呈線性關(guān)系，MOOC系統(tǒng)使用次數(shù)少于50次的學(xué)生平均成績僅為67.9分，而使用次數(shù)超過300次的學(xué)生成績達(dá)到了88.3，成績提高了30.0%，效果非常明顯。

4結(jié)論

光電器件及系統(tǒng)是光電技術(shù)方向的一門核心課程，課程知識(shí)體系復(fù)雜，學(xué)習(xí)難度較大。建立MOOC系統(tǒng)兩年以來，課程訪問量突破了13.8萬人次，其中教學(xué)班級(jí)學(xué)生訪問量突破了1.4萬人次。通過分析學(xué)生訪問參數(shù)發(fā)現(xiàn)，MOOC系統(tǒng)一方面有利于學(xué)生利用零散的課外時(shí)間，另一方面也使得學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)有良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)。對(duì)比使用MOOC系統(tǒng)前后的班級(jí)學(xué)習(xí)成績發(fā)現(xiàn)，MOOC系統(tǒng)能夠提高學(xué)生的平均成績7%以上，同時(shí)使得及格和不及格人數(shù)占比大幅度下降，優(yōu)秀和良好成績占比迅速增加，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績與訪問次數(shù)近似呈線性關(guān)系。MOOC系統(tǒng)對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)成績具有良好的作用。

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編輯/岳鳳