MOOC教学理念在高校实验教学改革中的应用探讨

杨碧云　曾黎辉

摘要 分析了目前高校传统实验课教学中存在的问题，再以植物遗传育种实验——园艺植物花粉活力测定为例，提出MOOC理念在实验教学改革中的应用方案，以促进传统实验室教学方法和手段的改革，建立新型实验教学体系，为广大教师基于MOOC理念开展实验教学、拓宽教学思路提供参考。

关键词 MOOC；实验教学；综合性实验；改革

中图分类号 S-01 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2018）14-0234-03

Exploration on the Application of MOOC Teaching Concept in the Experimental Teaching Reform in Colleges and Universities

YANG Biyun， ZENG Lihui （College of Horticulture，Fujian Agriculture and Forestry Univeristy， Fuzhou， Fujian 350002）

Abstract The existing problems in the traditional experiment teaching in colleges and universities were analyzed.Taking plant genetics and breeding experiment “Pollen Activity Assay of Horticultural Plants” as an example，the application scheme of MOOC theory in experiment teaching reform was proposed，so as to accelerate the reform of traditional laboratory teaching method and establish a new experimental teaching system， which could provide references for conducting teaching experiment based on MOOC concept and widening the teaching thought of teachers.

Key words MOOC；Experiment teaching； Comprehensive experiment；Reform

MOOC （Massive open online course） 即慕课，是近年教育教学活动中兴起的一种教学新方法，它以短小精悍的知识要点、大规模的网络开放、灵活多变的模式等具有鲜明的特征而吸引着全世界教育者的目光[1]。“慕课”是一种新兴的在线课程教学模式，这种教学模式采取开放的網络形式，将优秀的教学资源很好地融合起来，对知识点进行最优呈现，从根本上改变了传统高等教育的课程模式、授课形式与教学管理等，为探索新教学模式提供了思路和方法[2-3]。植物遗传育种是生物科学的一门基础学科，其课程内容涉及生物遗传和变异规律、生命起源和生物进化等，是植物育种及相关课程的专业基础课程，既有系统的理论知识又有极强的实践性。实验教学作为植物遗传育种教学中的一个重要组成部分， 同时还担负着推动遗传学理论发展的重要角色。因此，植物遗传育种实验应该要适应创新人才培养目标，打破传统验证性实验的束缚，以培养学生实践动手能力和创新思维，提高学生的科研意识[4-5]。综合性实验是将基本的理论知识和各种基本实验技能有机地结合、互相渗透的一种有效实验形式，介于验证性实验与设计性实验之间，对学生巩固理论知识、增强实验操作能力、提高学生主动参与实验过程的积极性、培养学生严谨的科学思维能力具有重要的作用[6-7]。

高等学校本科实验教学的目的是培养学生创新能力、动手能力和理论与实践相结合能力。如何通过不同教学方式促进学生的创新意识和各种能力的培养和锻炼，已成为目前教学改革中亟需解决的问题[8]。MOOC理念目前大部分应用于传统理论知识教学，而在实验实践课教学中是否也能引入MOOC理念，将MOOC教学理念应用到综合性实验教学过程中，通过实验教学模式的深入改革与实践，依托电脑（PC）端或者无线移动网络的学习，优化并完善实验教学内容与体系，探索开展新型的实验教学方式，推进创新的实验室管理方式，满足学生自由沟通交流并快速获得知识的需求，从而提高实验教学的教学质量，以实现信息技术优势与传统教学模式的深度融合，构建以学生为主导的教学模式，以提高学生学习的兴趣并改善传统的实验教学模式，进而使实验教学的质量与效果得到提高。这是今后实验教学方法研究改革和探索中值得探索的重要课题之一。笔者分析了目前高校传统实验课教学中存在的问题，再以植物遗传育种实验——园艺植物花粉活力测定为例，提出MOOC理念在实验教学改革中的应用方案。

1 MOOC教学理论

目前较完善的平台有清华大学推出的“学堂在线”、上海交通大学研发的“好大学在线”以及“爱课程”网与网易云课堂合作推出“中国大学 MOOC”等[9]。这些第三方产品都能为客户提供远程教育和培训的功能，从而使学习网络化与云端化。与传统教学相比，MOOC教学更重视交流沟通学习的过程，更强调个性化教学来提高学生学习兴趣，在现代网络发达的教学环境中具有独特的优势[10]。MOOC根植于传统课程之中，却又不是传统课程的复制，它是以视频的方式记录和传播，知识要点以短小精悍为特点，以在校学生为服务主体，同时面向社会大众免费开放的网络视频课程[11]。MOOC将全球顶尖大学的优质课程资源汇集在一起，并以极低廉的成本向所有具有学习意向的在校大学生及社会人士开放。MOOC不仅具有比传统课堂更大的课程容纳量和优质的学习资源，而且学习者可以根据自己的意愿和水平，自主选择加入自己需要或感兴趣的课程，学习过程中还能够按自己的时间和环境开始学习。MOOC强调课前的学习和课堂教学的结合，实现了知识传授和知识内化的颠倒，实现了传统课堂教学中教师和学生角色的突变。MOOC还改变了教师和学生在课堂上的角色，教师从传统课堂中的知识传授者变成了MOOC网上课程的学习引导的“导演”，而学生从传统课堂中的被动接受者成为MOOC网上课程中的主动学习者。

如果从2个维度来看MOOC，那么一个维度是聚焦于规模，另一个维度是聚焦于社区和联系[12] 。前者体现的是MOOC的大规模特点，后者则侧重于说明MOOC的开放性特征以及由开放而形成的社区联系特征。网络技术上的支持使得一门课程通过虚拟平台进行大规模教学、将知识分享给更多的人成为可能；也因为获得了技术上的支持，很多传统教育模式中很难做到的事情也得以在慕课中实现。

2 高校实验教学的现状

实验教学是连接理论知识与实际应用的重要桥梁，是培养学生创新意识和实践能力的重要途径，但传统的实验教学中存在许多问题。深化实验教学改革和提高实验教学质量是当前高校教学改革的重要任务，亟待寻找新的出路，探寻改革的途径[13]。

2.1 实验教学方式不完善

在高校传统的教学方式中是将理论课与实验课分开的，有的甚至在上完理论课后很长一段时间后再上实验课。学生在学完理论知识后，可能对这些抽象的知识掌握得就并不牢靠，若未能及时再学习实验课程，可能已经将以前学过的理论知识大部分忘掉，难以做到理论结合实际，提高教学质量[14]。

2.2 缺乏交流沟通、学生差异性难以兼顾 在高校传统教学中，每个专业的学生数量一般都在100人以上。虽然在实验教学中采用分组教学的方式，但为了达到相应的课程进度安排，同时也考虑到实验教师的工作强度，每个小组的人数一般在10人左右，这样在讲解一些细节问题时就很难兼顾到每一个学生，导致技术水平能力不同的学生对实验课程的接受度和满意度不同，降低了学生学习的积极主动性，从而使教学的效果并不是很好[14]。

2.3 实验室设备的利用率较低

在传统实验室教学中实验室为了保证实验设备和人员安全，通常只是在上实验课时或者只允许学生在固定的时间内使用实验室仪器和设备。这就使学生无法有充足的自主时间去了解和熟悉各种实验室仪器与设备，从而无法对所应掌握的知识达到熟练应用的程度。

2.4 传统实验教学欠缺创新性

大多实验课采用单一的教学法进行验证试验，即由教师示范操作步骤，讲解注意事项，学生严格按照步骤、注意事项逐步操作，最后完成实验报告，基本上是“老师演示，学生跟着做”。这种简单模仿，学生只是被动地接受知识，无法充分调动学生学习的主动性和创造性[15]。

2.5 实验课考核方式单一

一般实验课的成绩是没有进行单独计算的，而是纳入到理论课的成绩之中，并且所占比重不大，因此学生普遍对实验课不够重视。一次实验课的时间有限，考核方式一般也只是采用提交实验报告来评价学生的学习效果，因此导致有的学生甚至在实验课堂上很快完成实验报告，但并不主动参与实验过程。这种评价方式的评价方法和主体都过于单一，无法考察学生的学习过程、学习态度和学生的素质能力是否真正得到提高。

3 MOOC理念与高校实验教学相结合

与理论教学不同，实验教学受设备、场地、人员、制度等多方面的制约，若要引入MOOC理念，将面临着特殊的问题，例如实践技巧必须通过亲自动手和解决问题的传统实验课、实地考察、实习等研究中去领会学习[16]。但是对高校实验教学进行改革，若能采用学生平时常用的网络社交平台来实现与广大学生之间的实时沟通交流，就可以提高实验教学效果。如若不探讨MOOC环境下传统实验室的应对方法，一方面不利于实验教学本身在新环境下的发展，另一方面也会影响到理论教学在 MOOC环境中的开展[16]。

3.1 制作优秀的MOOC课件及视频

根据 MOOC课程的结构特点，借鉴其他教师的MOOC教学经验，重新分解和组织现有的课程资源，设置合理的知识点体系，精心设计实验内容，制作成深入浅出的课件 PPT。在课程设计上，以问题为导向，或以图片开场，举一些生活实例并提出问题，从而吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣。在PPT制作的表现形式上，抽象内容尽量图形化，模板选择上尽量与实验内容相关或风格相符，插图尽量科普而又生动[17]。

课前视频学习是基础知识准备阶段，视频来源主要有教师自己录制或MOOC平台资源等。教师自制的实验课微视频可以分成2类：理论知识讲解和实验过程的展示。一般在5～10 min，每一个视频一般只讲授一个知识点且紧紧围绕该知识点，讲解要透彻。视频中，应尽量将教师的讲课风采、讲解语音以及精美课件PPT同步清晰呈现出来，力求让学生确实全面掌握视频所授知识点。展示实验过程的微视频应选择在实验室录制，通过介绍实验仪器和展示整个实验过程，让学习者可以提前熟知实验过程，不仅可以让学生随时随地按照自己的需求找到相应的知识点视频进行个性化的学习，而且可以在上实验课时按照操作步骤，切实掌握操作技巧。

3.2 构建交流讨论的学习平台

学生在观看视频时遇到不理解的内容，教师可提供虚拟讨论区、微博、博客或者其他一些交流平台。如教师可以通过微信平台建立一个班级群，将图片、视频、语音、习题等学习材料快速推送到学生手机上，还可以让学习者们组成一个团体，互相交流，学习讨论。通过创建实验教师和学生、学生和學生之间的网络实验交流平台，学生和教师之间以及学生内部之间都能利用互联网进行讨论与交流，打破课堂教学的时间和空间界限，有利于在教师和学生之间开展互动式学习，大大学习和交流的广度和深度[18]。

3.3 翻转实验教学

在实验课前，教师给学生提供知识要点和安全注意事项等的教学视频等学习资源。学生通过观看视频，理解操作步骤和实验程序，理解实验内容和要求，在此基础上根据综合性实验目的和要求，自主分工，讨论和设计实验方案，能够应用创新，使综合性设计性实验的效果更好。在上实验课期间中，授课教师则不需要重复讲解理论内容，给予学生更充裕的时间在实验中探索与创新，而学生在开展实验时也早已做足功课、思路清晰，教师与学生可以有更多的互动和交流，能起到弥补常规试验教学的不足，更能激发学生的学习兴趣和调动学生自主学习的积极性，提升学生对知识的理解和内化程度，提高学生实验的综合素质与创新实验能力，还可以在很大程度上减少实验教学周期。此外，网络在线也可以提供相关参考资料，扩展学生视野和相关知识等。

3.4 成绩考核

根据学生的网络预习情况、实验操作、实验结果报告、实验素养等方面综合考量，给出成绩。其中预习情况得分，可以通过网上设置的习题以及教师的提问和学生的回答来考察；实验操作得分情况，根据学生操作的规范与否以及熟练程度来评分；实验结果报告得分情况，根据学生完成实验报告情况来考察；实验素养得分情况，通过良好的实验行为方式来体现[17]。

4 植物遗传育种学实验MOOC教学设计实例

花期不遇给杂交工作造成困难，有的可通过调整花期来解决，有的则必须进行花粉贮藏，或者从外地寄运花粉。花粉是园艺植物重要的种质材料，其活性直接影响到植物有性繁殖的效率和能力。为了避免杂交工作失误，在使用外地寄来的花粉或经过一段时间贮藏的花粉之前，进行人工授粉和杂交育种前必须对亲本的花粉活力进行检测，以便对杂交结果进行分析与研究。

为了让学生掌握花粉活力测定原理和方法，将实验作为综合设计性试验，让学生在限定条件下对试验方法和试验过程进行优化，并思考和讨论试验结果。首先将教师自己录制或MOOC平台资源的视频作为一个常规的实验方法，视频中可以演示某种植物花朵的结构、不同植物花粉表面细微结构的电子扫描图、如何采集合适的花粉、花粉的一般测定方法、评价花粉活力强弱的方法等，通过平台或者微信群等网络条件，发送给学生进行预习，并提出该试验的目标、要求、实施时间及考核办法等。学生看完视频后，自由组合成4个人小组，以组为单位进行资料查阅与分析，讨论实验方案的设计与实验操作的分工实施，比如可以设计采集不同品种花粉比较，同种花粉进行不同储藏时间处理，设计不同染色测定方法等，充分发挥学生的主动性和创造性。在实验教学前7 d在平台上提交最终的实验方案。教师在线与学生交流，对实验方案进行审阅和优化。在正常教学时间内，教师根据学生实验方案提供药品和相关设备。学生分工合作，在试验前自行采摘植物花粉作为试验材料，带到实验室，完成试验设计的全部内容。实验结束后，通过分析和讨论试验结果，提出试验结论，并提交实验报告。教师通过批阅学生实验报告，对学生设计的实验方案合理性及试验结果进行点评与指导。

通过在网络教学充分预习的基础上，能更好参与设计，完成自主设计的试验内容，学生可能会得到常规试验设计所没有的预期试验结果，将会意识到试验的复杂性及严肃性，并充分了解到花粉活力测定的影响因素，真正掌握该实验的原理和要点。

5 结语

将MOOC理念应用到高校实验改革中，是基于知识点的视频资源建设、友好的交互平台和自主学习与交互学习并存的学习环境，致力于建立效果良好的教学新模式，增强学生的实验准备意识，充分发挥学生的主观能动性，培养学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，并可为一些对科研有浓厚兴趣、具有活跃思维和丰富想象力的学生提供了一个自我提升的平台。结合MOOC理念到综合性实验教学改革中来，将是今后实验室教学方法和手段改革的重要探索方向，值得深入研究。

参考文献

[1]

余建平.MOOC与虚拟仿真实验室的有机结合探索[J].产业与科技论坛， 2016，15（14）： 39-40.

[2] 尚俊杰.教育流程再造：MOOC之于高等教育改革[C]//北京论坛（2013）文明的和谐与共同繁荣——回顾与展望：“高等教育的全球参与和知识共享”分论坛二论文及摘要集.北京：北京大学北京论坛办公室，2013.

[3] 孙缦利，李文娟，张文静.“慕课”背景下生理学实验教学改革初探[J].中国继续医学教育，2015（27）： 2-3.

[4] 黄玉吉.对遗传学实验教学改革的几点建议[J].南方农业，2016，10（31）： 38-39.

[5] 李亚娟，郭海滨，刘向东.遗传学实验教学改革试验初探[J].实验室研究与探索，2009（6）： 255-257.

[6] 钱洁，房健民，陈志宏.生物技术专业综合性和设计性实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2014，33（1）： 207-210.

[7] 肖靓，唐朝晖，李奇志，等.分子生物学综合性实验的设计与探索[J].实验科学与技術，2011，9（2）： 141-143.

[8] 曾明星，周清平，蔡国民，等.基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J].中国电化教育，2015（4）： 102-108.

[9] 吴锦辉.我国主要慕课（MOOC）平台对比分析[J].高校图书馆工作，2015，35（1）： 11-14.

[10] ROBINSON A C，KERSKI J，LONG E C， et al.Maps and the geospatial revolution：Teaching a massive open online course （MOOC） in geography[J].Journal of geography in higher education，2015，39（1）： 65-82.

[11] 斯蒂芬·哈格德，王保华，何欣蕾.慕课正在成熟[J].教育研究，2014（5）： 92-99.

[12] 魏传光，洪志雄.超越与局限：MOOC与网络视频公开课的比较研究[J].现代远距离教育，2014（4）： 10-17.

[13] 梁丽.构建分层次实验教学体系 培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2014，33（1）： 217-219.

[14] 阳耀宇，王鸿.mooc在实验室教学中的应用[J].艺术科技，2016，29（9）： 365.

[15] 张扬.实验教学中引入“慕课”教学方式改革的SWOT分析[J].实验室科学，2016，19（1）： 122-124.

[16] 孙青，艾明晶，曹庆华.MOOC环境下开放共享的实验教学研究[J].实验技术与管理，2014（8）： 192-195.

[17] 赵玉红，李欣，崔建林，等.MOOC环境下基础实验教学中学生创新能力的培养[J].实验技术与管理，2016，33（3）： 13-15.

[18] 裴先茹.慕课理念下高校化学实验教学网络平台建设[J].山东化工，2016，45（11）： 126-127.