基于MOOC教学平台的无机非金属材料实验课设计及探究

杨虎 谢峻林 何峰 冯小平 梅书霞 金明芳

摘要：材料实验是材料专业的基础课程之一，集实践性、应用性为一体，以提高学生的实践与动手能力为目标。对培养和提升学生的实践能力、创新意识与能力具有重要的作用。在材料类学生的培养过程中，材料学课程专业性强，课堂往往较生涩，因此需探索合适的教学方式以提高教学效果。MOOC是一种新型的网络教学模式，基于MOOC教学平台，我校对无机非金属材料实验课教学进行了改革。本文从课程内容、形式及考核方式3个方面，阐述了基于MOOC教学平台的无机非金属材料实验课网络课程，并总结了教学经验。

关键词：MOOC；教学平台；实验课设计；无机非金属材料

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）11-0271-03

一、引言

材料学发展迅速，加快材料学科教育改革，培养能够适应社会快速发展的创新性人才是时代的需要。材料作为实验、实践性非常强的学科，对学生实践能力的培养要求日益提高。相关的实验教学与改革也越来越受到各学校的重视。材料实验是材料专业的基础课程之一，集实践性、应用性为一体，以提高学生的实践与动手能力为目标。实验教学作为高等学校本科人才培养体系中的关键环节，对培养和提升学生的实践能力、创新意识与能力、工程意识、创业意愿，以及分析问题和解决问题的能力都具有促进与潜移默化的作用。多数材料学科实验对实验仪器与设备要求高，课程受限于课程学分、学时数、课程考核方式、实验教学资源的配置等因素，使得学生在实验过程中的参与度不能够达到预期效果，课程对学生的吸引力也有待提高。如何通過教学手段的改变解决上述问题是非常值得思考与研究的。

随着社会的信息化进程日益加快，许多大专院校开始基于网络进行材料学科实验课的教学。MOOC（Massive Online Open Course）即大规模在线课程，作为一种新型的大规模开放网上课程，已经引起了许多国内高校的关注。MOOC的发展和兴起可以追溯到2008年，这种教学模式是由加拿大阿萨巴萨卡大学的乔治·西门子和斯蒂芬·唐斯提出并创建了全球第一个cMOOC类型的课程。MOOC平台基于网络对大众开放，可提供免费的优质学习资源，学习者可以进行学习、分享观点、完成作业、参加考试并最终获得证书，其开放性更强、规模更大，实现了真正意义上的教学资源共享。不同于传统的教学模式，MOOC在教学内容和考核形式上具有较大的灵活性，具有系统化、精品化、精细化、个性化等优势，因此，MOOC这种教学模式已经受到普遍的认可和青睐。目前，MOOC的影响在不断地扩大，关于其影响的讨论方兴未已。

基于MOOC教学平台，针对无机非金属材料实验，我校对材料学科实验课程改革进行了尝试。实现了将材料实验的部分教学内容以MOOC的形式融入到实验教学过程中，本文结合过去两年我校MOOC实践改革，就基于MOOC教学平台的无机非金属材料实验网络教学的相关内容进行了剖析，总结了经验及不足。

二、课程的建设

无机非金属材料是除有机高分子材料、金属材料以外的所有材料，种类繁多且用途广泛。按照用途分，无机非金属材料涵盖了生物材料、声光材料、敏感材料、电子材料、建筑材料等，是现代社会不可缺少的支柱材料。

无机非金属材料实验课是一门研究材料制备与材料性能测试方法的课程。无机非金属材料实验需要与科学研究和生产实践紧密结合，与物理、化学等多学科结合，同时需要将传统方法和现代方法结合。通过无机非金属实验课的教学，使学生掌握从事材料研究、材料开发的实验技能，加深对专业知识的认识和理解。与此同时，无机非金属材料种类繁多，研究方法、制备方法及检测方法众多，实验课无法涉足所有，因此无机非金属材料实验课需选择重点、兼顾其他。

针对无机非金属材料实验课程的特点，我校将材料实验的部分教学内容以MOOC的形式融入到实验教学过程中。根据各实验模块、单元的特点将现实实验与MOOC相结合，实现两者的优势互补。我校基于MOOC教学平台的无机非金属材料实验网络课程建设方式，与实际的实验课程相适应，以模块形式呈现，具体的建设内容为：

1.材料科学基础实验，使学生加深对材料科学基础理论的认识，培养基本的材料研究能力。

2.材料工程基础实验，使学生加深对流体力学、燃料燃烧、传热学、粉体工程、工程研究方法等相关知识的理解与认识，培养工程实验与研究能力及综合分析数据的能力。

3.材料制备与性能实验，使学生掌握材料的光学性能、电学性能、热学性能等基本性能的测试方法及原理，掌握无机非金属材料的研究方法。

三、课程的开设形式

现今网络飞速发展，信息化实验教学快速发展，网上涌现许多信息化实验教学资源。MOOC作为一种新型的网络教学平台和教学手段，不能简单地停留在网络视频课的层次，如果仅仅是将课堂翻拍成视频，教学效果可能不尽如意。MOOC课程形式与传统的网络课程形式有着较大的区别，MOOC课程形式不只是学生学习老师上传的学习资源，还需学生与老师的课堂交流、讨论、互动并参与测试。鉴于此，我校建设的基于MOOC教学平台的无机非金属材料实验课在课程形式上主要分为6个部分：公告、评分标准、课件、答疑与讨论、测试与作业、考试。

公告区老师可以发布课程开放时间、单元测试时间、考试时间等，并且发布的公告会以邮件的形式提醒课程的学习者，从而保证学生及时知道课程的相关事项。

评分标准区用来公布本课程的评分标准，本课程教师会提出若干评分方案，学生可在课程讨论区进行讨论和民主表决，以确定最终评分方式。

课件区是本课程的主体部分，在课件区学生可以查看不同实验项目的学习资源。在该区域，本课程每个实验项目的实验资源包括授课录像、实验过程演示及授课课件。授课录像以老师讲解实验相关理论知识及实验原理为主，复习巩固理论课相关内容，使学生掌握实验的原理及目的。实验过程演示以讲解实验仪器相关操作及注意事项为主，使学生掌握实验的具体做法。授课课件是授课录像的配套资源，学生在看授课录像时可能会对老师讲解的部分内容不是很明白，因此授课课件配合授课录像，以确保学生对授课录像中的内容更深入的理解。其中录制授课录像及实验过程演示需选择合适的场地，如实验室、教室等，且录制的视频任务点要清晰，视频不宜过长，否则学生会失去观看的耐心。

讨论区是学生与老师交流的地方，本课程在此区域设有老师答疑区、课堂交流区、综合讨论区3个模块。老师答疑区主要发表关于作业、测试、课件内容中希望能够得到老师回答的疑问，学生在此模块可以提出在学习过程中不明白且希望老师解答的问题。在本课程实践过程中发现，老师对学生的答疑最好做到当天问题当天解决，使学生感到老师就在身边，保持学生学习的积极性。课堂交流区主要用于课件中教学内容的讨论，在此区域老师可以发布一些课件中教学内容的讨论，引导学生对各个实验项目所需掌握的知识与技能进行讨论，从而保证学生对本课程内容的掌握。综合讨论区发表任何想与大家分享的经验及想法，在此区域老师可以与学生讨论一些学习、工作、生活等方面的话题，使老师了解学生的想法，从而改善教学方式，提高学生与教师交流的时效性与教学质量。同时在综合讨论区老师可以就目前与本课程相关的研究热点发布一些讨论题，使学生在讨论过程中进一步加深对本课程的认识与理解。

测试与作业区主要供学生进行单元测试。老师在本课程的题库中抽取适量的题目形成单元测试，放在测试与作业区以供學生进行测试，用以检查学生在前期学习过程中的学习效果。

考试区主要供学生进行期末考试。通过期末考试以检查学生对本课程的掌握程度，了解学生的学习效果。

以上内容可以通过对实验课程的评价，评估学生对相关理论课、实验内容的学习与掌握情况，发现问题，并反馈到相关的教学环节或任课教师，以内部循环的方式实现教学过程的互动、促进教学质量提升。

四、课程的考核手段与形式

考试是目前最常用的一种课程考核手段。近年来，过程考核受到大力提倡，过程考核可以有效地提高学生学习的积极性。MOOC作为一种新型的教学方式，需采用合适的过程考核。基于MOOC教学平台的无机非金属材料实验课考核分为3个模块：单元测验（30%）、课堂讨论（20%）和课程考试（50%）。单元测试是定期在网上对学生前期所学内容的掌握程度进行考核。从实践的经验来看，单元测试题量不宜过大，且需覆盖每一个知识点。课堂讨论是根据学生的发表言论次数以及言论内容质量进行评分的，在这一模块采用学生之间相互打分的模式，学生需查看其他同学发表的言论并进行打分。在讨论区设有最低发表言论次数，如果学生发表言论次数低于最低次数，则就最终的得分乘以相应的比例。在实践过程中发现，讨论区可以提高学生的参与度及学习的积极性，因此在教学过程中可以加大课堂讨论在考核中所占的比例。课程考试是最终考核学生对整个课程的掌握程度的。

五、结束语

MOOC教学相比于传统的教学模式，成功地将枯燥的材料学课堂变得生动有趣，提高了学生学习的积极性，加大了受众面，取得了较好的教学效果。从实际效果和学生反馈情况来看，我校基于MOOC教学平台对无机非金属材料实验课的改革取得了一定成效。结合过去两年MOOC实践经验，笔者认为今后的改进方向在以下两个方面：改进课程形式，增加教学资源，可以将虚拟仿真与MOOC相结合，在丰富教学内容的同时提高学生的兴趣，增强学生学习的主动性；改进考核形式，增强过程性考核，可以加大过程性考核所占比例，同时增加考核模式，确保学生深入地理解教学内容。

参考文献：

[1]史晓萍，孟君晟，唐凤丽，王振廷，钱兵羽.无机非金属材料专业实验教学探索与实践[J].高教学刊，2015，（1）：19-20.

[2]何峰，谢峻林，金明芳，韩春华，蔡红红.材料科学与工程专业综合性实验教学研究[J].实验室科学，2014，17（2）：116-120.

[3]张兰芳.高校建筑材料实验课的教学改革研究[J].山西建筑，2010，36（16）：189-190.

[4]钱匡亮，彭宇，钱晓倩，蒋建群.建筑材料实验教学改革和实践尝试[J].实验室科学，2016，（5）：83-87.

[5]宋灵青.MOOC时代教师面临的挑战与专业发展研究[J].中国电化教育，2014，（9）：139-143.

[6]张席，潘微科，于仕琪.面向实验驱动MOOC课程教学模式探讨[J].工业和信息化教育，2017，（1）：76-80.

[7]伍欣.论MOOC与混合式教学[J].教育教学论坛，2015，（49）：196-197.