張 宏，周 軍，潘國(guó)柱，魏相飛

(皖西學(xué)院 a.現(xiàn)代教育技術(shù)中心; b.材料與化學(xué)工程學(xué)院,安徽 六安 237012 )

基于MOOC的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心信息化建設(shè)與教學(xué)改革

張 宏a，周 軍b，潘國(guó)柱b，魏相飛b

(皖西學(xué)院 a.現(xiàn)代教育技術(shù)中心; b.材料與化學(xué)工程學(xué)院,安徽 六安 237012 )

基于MOOC課程形式，論述了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心如何構(gòu)建信息化教學(xué)環(huán)境，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、方法手段及學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υu(píng)價(jià)體系. 旨在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo).

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；MOOC;信息化教學(xué)環(huán)境；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

MOOC(Massive open online courses)即“大規(guī)模在線公開(kāi)課程”，是新型的大規(guī)模開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)課程[1]. 信息化時(shí)代，實(shí)驗(yàn)中心如何開(kāi)展MOOC，改革教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課主動(dòng)性、積極性，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，值得研究和探討. “國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要”(2010-2020年)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“綱要”)中指出：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性，必須予以高度重視”. “加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源體系建設(shè)，引進(jìn)國(guó)際優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源，開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程”、“強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用，提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果. 鼓勵(lì)學(xué)生利用信息手段主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)運(yùn)用信息技術(shù)分析解決問(wèn)題能力”[2]. “綱要”為實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)管理改革和信息化建設(shè)指明了方向.

1 實(shí)驗(yàn)中心信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)

1.1 信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)意義

信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境就是指運(yùn)用現(xiàn)代教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù)所創(chuàng)建的新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,泛指開(kāi)展信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一切軟硬件環(huán)境、時(shí)空和文化心理環(huán)境等[3]. 實(shí)驗(yàn)中心信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)的目的是為了教師開(kāi)展信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)自主、探究學(xué)習(xí). 信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特征表現(xiàn)為數(shù)字化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化和智能化,實(shí)驗(yàn)教材的多媒體化、實(shí)驗(yàn)資源的全球化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的個(gè)性化、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的自主化、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的合作化、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的虛擬化、實(shí)驗(yàn)管理的自動(dòng)化[3]. 信息化是實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理現(xiàn)代化重要標(biāo)志.

在信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生不受時(shí)空限制，網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，模擬練習(xí)儀器調(diào)試操作，查詢(xún)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布的信息，自主預(yù)約實(shí)驗(yàn)，網(wǎng)上提交電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告. 教師開(kāi)展多媒體教學(xué)，計(jì)算機(jī)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)室資源，應(yīng)用預(yù)習(xí)報(bào)告自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)、物理實(shí)驗(yàn)MOOC和實(shí)驗(yàn)考試自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)，評(píng)價(jià)學(xué)生預(yù)習(xí)效果、實(shí)驗(yàn)成績(jī)等[4].

1.2 信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)問(wèn)題

由于受主客觀、內(nèi)外部多種因素的影響，實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)信息化環(huán)境建設(shè)發(fā)展進(jìn)程并不平衡，突出的問(wèn)題表現(xiàn)為一些領(lǐng)導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)人員信息化觀念淡薄，思想認(rèn)識(shí)不足，信息技術(shù)應(yīng)用能力不強(qiáng)，門(mén)戶(hù)網(wǎng)站信息更新慢，信息網(wǎng)絡(luò)不夠開(kāi)放，優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)字資源有限，技術(shù)支持下的教學(xué)改革力度不大，制度、政策、保障機(jī)制不健全，缺乏信息化必要軟硬件條件及保障，這些因素制約了實(shí)驗(yàn)中心信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)、改革與發(fā)展[5].

當(dāng)下，信息技術(shù)快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型，高等教育人才培養(yǎng)模式及要求發(fā)生較大變化，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系、方法、模式、手段及管理方式已不適應(yīng)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求. 因此，實(shí)驗(yàn)中心必需深化教學(xué)改革，推進(jìn)信息化建設(shè)與發(fā)展.

1.3 信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)任務(wù)

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，信息化教學(xué)環(huán)境已不是傳統(tǒng)意義上的電化教室，而是信息系統(tǒng)的一個(gè)“群落”概念. 它以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，從設(shè)施、資源到活動(dòng)全部信息化和數(shù)字化[6]. 因此教師要轉(zhuǎn)變教育教學(xué)觀念，樹(shù)立現(xiàn)代教學(xué)管理意識(shí)，促進(jìn)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理深度融合.

1.3.1 提升實(shí)驗(yàn)人員教育信息技術(shù)應(yīng)用能力

開(kāi)展信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要提升實(shí)驗(yàn)教師信息化意識(shí)和教學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用能力[7]. 實(shí)驗(yàn)中心教師要參加現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用能力培訓(xùn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻課程、開(kāi)放遠(yuǎn)程教育、計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件學(xué)習(xí)網(wǎng)站等學(xué)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)基本軟硬件的使用. 培養(yǎng)信息技術(shù)骨干教師,運(yùn)用Excel、Origin、Matlab、VB、Access、php、java等軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，制作PPT及Flash等多媒體課件，掌握數(shù)字化圖片、音視頻、動(dòng)畫(huà)等素材采集和處理基本方法，學(xué)會(huì)搜索下載整理信息.

1.3.2 開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

信息化建設(shè)的核心任務(wù)是開(kāi)發(fā)共享實(shí)驗(yàn)教學(xué)科研資源. 實(shí)驗(yàn)人員要自制和收集數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，聯(lián)合學(xué)校教育技術(shù)人員開(kāi)發(fā)或購(gòu)買(mǎi)適合本校需要的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化教學(xué)資源. 引導(dǎo)學(xué)生使用校內(nèi)外優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源，強(qiáng)調(diào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)，合理、合法使用各種資源[8]. 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)資源有：學(xué)科集成軟件、MOOC、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程、精品資源共享實(shí)驗(yàn)課、實(shí)驗(yàn)微課及實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的數(shù)字文本、圖片、音視頻、動(dòng)畫(huà)等素材. 豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源利于學(xué)生開(kāi)展自主探究式學(xué)習(xí)，開(kāi)拓思維及視野，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性.

1.3.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中心信息化軟硬件建設(shè)

以計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的軟硬件條件是實(shí)驗(yàn)室信息化重要保證. 具有支撐系統(tǒng)運(yùn)行、開(kāi)發(fā)建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、開(kāi)展多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和管理的硬件設(shè)備有：服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、交換機(jī)、計(jì)算機(jī)、投影儀、交互電子白板、掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)、視頻攝像機(jī)(頭)等. 需要具有支撐系統(tǒng)運(yùn)行的軟件系統(tǒng)有：操作系統(tǒng)、選排課系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、儀器設(shè)備管理系統(tǒng)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件等[9]. 有了上述的軟硬件條件，可在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)遠(yuǎn)程直播，快速生存和制作數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)素材及課程資源等.

2 MOOC背景下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)中心信息化建設(shè)的最終目標(biāo)是：在實(shí)驗(yàn)中心信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)基礎(chǔ)上，應(yīng)用信息技術(shù)全面改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、教學(xué)方法、管理手段及評(píng)價(jià)體系，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量及效率.

2.1 應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)MOOC輔助教學(xué)

MOOC是由主講教師負(fù)責(zé)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)支持大規(guī)模人群參與，以講課視頻、作業(yè)練習(xí)、論壇活動(dòng)、通告郵件及測(cè)驗(yàn)考試等要素交織的教學(xué)過(guò)程.

物理實(shí)驗(yàn)MOOC主要放在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié). 學(xué)生課前根據(jù) MOOC 提供的視頻及相關(guān)資料，逐一完成各個(gè)重點(diǎn)知識(shí)及模擬操作環(huán)節(jié)，遇到學(xué)習(xí)問(wèn)題，可在線留言或提問(wèn)，教師在實(shí)驗(yàn)課中有針對(duì)性地講解與指導(dǎo)答疑，提高教學(xué)效果.

例如“分光計(jì)調(diào)整與玻璃棱鏡折射率測(cè)定”實(shí)驗(yàn)，如按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法模式，學(xué)生很難在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)效果差. 因此可以把該實(shí)驗(yàn)制作為MOOC.

1)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分解成幾個(gè)重要的知識(shí)模塊. 如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為分光計(jì)構(gòu)造組成、分光計(jì)調(diào)整、棱鏡頂角測(cè)量、最小偏向角法測(cè)定方法等模塊.

2)制作實(shí)驗(yàn)?zāi)K小視頻.

3)編制實(shí)驗(yàn)練習(xí)及討論題.

4)提供該實(shí)驗(yàn)數(shù)字化素材資源.

5)將模擬仿真實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)放入MOOC中. 學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)物理實(shí)驗(yàn)綜合管理軟件系統(tǒng)自主注冊(cè). 有計(jì)劃有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)MOOC的理論知識(shí)學(xué)習(xí)及操作練習(xí). 學(xué)習(xí)后還可以網(wǎng)絡(luò)發(fā)布自己的學(xué)習(xí)心得體會(huì)與更多的同學(xué)分享， 也可以制作自己的學(xué)習(xí)視頻[10].

2.2 物理實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

基礎(chǔ)性物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程，是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立自主操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程. 傳統(tǒng)教學(xué)模式是課前學(xué)生預(yù)習(xí)寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告，課中教師先講解實(shí)驗(yàn)原理、方法步驟等，然后學(xué)生調(diào)整儀器設(shè)備工作狀態(tài)，操作觀察測(cè)量，記錄整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，課后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告. 該教學(xué)方式不利于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性、積極性.

物理實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式重視實(shí)驗(yàn)課前自主學(xué)習(xí). 將實(shí)驗(yàn)原理、相關(guān)知識(shí)、儀器使用等課前完成. 教師運(yùn)用信息技術(shù)支持，制作物理實(shí)驗(yàn)MOOC、微課、網(wǎng)絡(luò)課程、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)課件等，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前根據(jù)網(wǎng)站上教師所列實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在線觀看實(shí)驗(yàn)視頻課程，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、儀器結(jié)構(gòu)及操作方法，網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)，回答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，提高課前預(yù)習(xí)效果. 課前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)納入考核評(píng)價(jià)體系，計(jì)入實(shí)驗(yàn)課程總成績(jī). 課中學(xué)生帶著問(wèn)題操作實(shí)驗(yàn)，探索實(shí)驗(yàn)規(guī)律，教師引導(dǎo)協(xié)助解決實(shí)驗(yàn)中難題，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和創(chuàng)新意識(shí). 課后學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)反思總結(jié). 教學(xué)過(guò)程如圖1所示.

圖1 物理實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

2.3 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中微學(xué)習(xí)應(yīng)用

微學(xué)習(xí)是基于移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，通過(guò)碎片化學(xué)習(xí)、輔導(dǎo)、研討等方式，建立起的人與人之間、人與知識(shí)之間持續(xù)的互動(dòng)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)知識(shí)習(xí)得、技能轉(zhuǎn)化、智能轉(zhuǎn)化、業(yè)務(wù)問(wèn)題解決等多層學(xué)習(xí)目標(biāo)的一種學(xué)習(xí)方式[11]. 高校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已實(shí)現(xiàn)全覆蓋，學(xué)生都有無(wú)線通訊工具，實(shí)驗(yàn)中心可創(chuàng)建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)微信公共號(hào)或課程學(xué)習(xí)QQ群號(hào)，開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)微學(xué)習(xí). 教師將重要的、難度較大的、經(jīng)典的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)微小化，如實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家生平介紹、實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)原理公式、電路光路圖、實(shí)驗(yàn)操作微視頻、互動(dòng)交流及重要教學(xué)信息等. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程微信平臺(tái)或QQ號(hào)發(fā)布，學(xué)生進(jìn)行微學(xué)習(xí)，改變過(guò)去單一的學(xué)習(xí)方式. 以信息技術(shù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)習(xí)方式變革.

2.4 信息化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系

信息化教學(xué)評(píng)價(jià)是指對(duì)信息化環(huán)境下的教與學(xué)的過(guò)程和結(jié)果開(kāi)展的價(jià)值判斷活動(dòng). 信息化教學(xué)評(píng)價(jià)是基于信息化評(píng)價(jià)工具評(píng)價(jià)方法，工具為評(píng)價(jià)量規(guī)、電子檔案袋、概念圖[12]. 學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰罢n程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)一直是困擾實(shí)驗(yàn)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)難題. 如何科學(xué)、準(zhǔn)確、高效地評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、把握實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要問(wèn)題. 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)考核主要內(nèi)容有：實(shí)驗(yàn)基本方法、實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理與分析等知識(shí)性?xún)?nèi)容考核；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察測(cè)量、分析及判斷能力，實(shí)驗(yàn)綜合操作能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題能力及創(chuàng)造性能力考核，可運(yùn)用信息化教學(xué)評(píng)價(jià)改革實(shí)驗(yàn)考核方法. 信息化評(píng)價(jià)體系如圖2所示.

圖2 信息化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系

3 結(jié)束語(yǔ)

物理實(shí)驗(yàn)中心信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)與教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作，物理實(shí)驗(yàn)中心信息化建設(shè)的關(guān)鍵是培養(yǎng)信息技術(shù)骨干，提高實(shí)驗(yàn)人員信息素養(yǎng)和教育信息技術(shù)應(yīng)用能力. 核心是開(kāi)發(fā)制作有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源. 目標(biāo)是進(jìn)行改革教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量. 因此，對(duì)積極參與實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)，改革教學(xué)模式、方法手段等的教師、技術(shù)人員，在教研項(xiàng)目立項(xiàng)、教師職稱(chēng)評(píng)定、教學(xué)工作量計(jì)算上給予一定的政策傾斜. 只有這樣才能更好地推進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)中心信息化建設(shè)和教學(xué)改革，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo).

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[責(zé)任編輯：郭 偉]

Information construction and teaching reform of physics experiment teaching demonstration center under MOOC background

ZHANG Honga, ZHOU Junb, PAN Guo-zhub, WEI Xiang-feib

(a. Modern Educational Technology Center;b. Materials and Chemical Engineering Institute, West Anhui University, Lu’an 237012, China)

Under the MOOC background in information technology era, how to construct the information environment for learning, reform the experimental teaching mode and methods, and improve the evaluating system of students’ experimental ability were discussed in this paper, which aimed to improve the quality of experimental teaching and implement the goal of training innovative talents.

physics experiment teaching demonstration center; MOOC； information environment; experimental teaching reform

2016-06-01；修改日期：2016-07-12

安徽省高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目(No.2014jxtd031)；皖西學(xué)院校級(jí)項(xiàng)目(No.WXZR1520)

張 宏(1960-)，男，安徽舒城人，皖西學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心副教授，學(xué)士，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用.

G642.423;O4-39

B

1005-4642(2016)12-0022-04

“第9屆全國(guó)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)”論文