MOOC對傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的啟迪與借鑒：以大學(xué)物理“洛倫茲變換式”課堂教學(xué)為例

洪錦泉，侯秋麗

(閩江學(xué)院a.物理學(xué)與電子信息工程系;b.服裝與藝術(shù)工程學(xué)院，福建 福州350121)

以多媒體課件應(yīng)用為開端，包括2001年興起的網(wǎng)絡(luò)課程和精品課程，2011年的視頻公開課，給傳統(tǒng)課程教學(xué)帶來了生機(jī)與活力。而2012年的MOOC(Massive Open Online Course)的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)課堂教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)，但也將推動傳統(tǒng)課堂教學(xué)的變革［1－2］。如何充分運(yùn)用信息技術(shù)的發(fā)展成果，借鑒MOOC 優(yōu)點(diǎn)，傳承與創(chuàng)新信息化背景下的高校物理課程的課堂教學(xué)，成了當(dāng)前物理教學(xué)中需要考慮的問題［3－4］。本文介紹結(jié)合大學(xué)物理“洛倫茲變換式”教學(xué)內(nèi)容，借鑒MOOC 優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長避短，進(jìn)行提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的教學(xué)實(shí)踐。

一、MOOC 的優(yōu)點(diǎn)

MOOC 起源于美國。2012年以Coursera、Udacity 和EDX 為先驅(qū)的互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺迅速推動了MOOC 的發(fā)展，《紐約時(shí)報(bào)》將這一年稱為“MOOC 元年”。2013年MOOC 開始在我國迅速發(fā)展。MOOC 之所以發(fā)展迅猛，除了其依托互聯(lián)網(wǎng)平臺，具有普通網(wǎng)絡(luò)課程所具有的優(yōu)勢外，還具有傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式所不具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn):

1.利用信息技術(shù)優(yōu)越性

MOOC，即大規(guī)模開放在線課程。其優(yōu)越性在于學(xué)習(xí)者的人數(shù)不受限制，只要通過網(wǎng)絡(luò)注冊，無論在何地，學(xué)習(xí)者都能利用碎片化的時(shí)間進(jìn)入系統(tǒng)免費(fèi)學(xué)習(xí)。信息時(shí)代的到來，放寬了學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)條件的限制，讓學(xué)習(xí)者能夠充分享受到信息化成果，隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，這是傳統(tǒng)課堂教學(xué)無法比擬的。

2.體現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完整性

MOOC 教學(xué)囊括了聽課、參與、反饋、討論等一系列完整的教學(xué)模式。每個(gè)環(huán)節(jié)都能從各個(gè)方面最大限度地提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

(1)課程時(shí)間的合理性。每節(jié)MOOC 課堂控制在15 分鐘以內(nèi)，讓學(xué)習(xí)者可以合理利用空余時(shí)間，提高聽課效率。

(2)課程設(shè)置的互動性。在MOOC 教學(xué)中，教師會提出相應(yīng)的小問題，學(xué)習(xí)者必須正確回答才能繼續(xù)學(xué)習(xí);同時(shí)設(shè)置了討論專區(qū)，學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)學(xué)習(xí)困惑求助于討論專區(qū)。這些設(shè)置有助于學(xué)習(xí)者開放思維，開拓視野，獨(dú)立創(chuàng)新。

(3)課程內(nèi)容的豐富性。由于MOOC 是基于網(wǎng)絡(luò)平臺非實(shí)時(shí)性教學(xué)，這就有助于教師充分利用網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模、多樣化的課程資源以及完整的團(tuán)隊(duì)力量，制作出集視頻模擬、動畫演示、實(shí)驗(yàn)操作等于一體的有吸引力的個(gè)性化教學(xué)資源。

(4)課程過程的重復(fù)性。MOOC 能夠有機(jī)會讓學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度跳躍選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)根據(jù)自己知識體系的薄弱環(huán)節(jié)選擇重復(fù)學(xué)習(xí)，這有利于教師統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)盲區(qū)，反思教學(xué)過程的不足，更好地講授教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。

3.優(yōu)化教與學(xué)模式

MOOC 的出現(xiàn)有助于進(jìn)一步倡導(dǎo)與鞏固“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的教學(xué)模式，主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者側(cè)重“學(xué)”的把握，而教師更專注于“教”的設(shè)計(jì)。

(1) 有助于學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)有效性。MOOC 學(xué)習(xí)不具有強(qiáng)制性，但學(xué)習(xí)者能夠主動選擇MOOC 平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)，說明學(xué)習(xí)者在強(qiáng)大的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力作用下有助于有效學(xué)習(xí);MOOC學(xué)習(xí)能夠體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的主體性，學(xué)習(xí)者能夠在討論專區(qū)自主獲取、解答問題，在獲取學(xué)習(xí)的成就感與滿足感的同時(shí)，不斷豐富自身的知識體系，拓展知識結(jié)構(gòu)。

(2)有助于教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。在每節(jié)15分鐘以內(nèi)的課程教學(xué)中，教師要充分掌握課程講授的重難點(diǎn)，理清教學(xué)思路，把握知識結(jié)構(gòu)，抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)，精心準(zhǔn)備講授內(nèi)容;同時(shí)又必須通過討論區(qū)學(xué)生的充分討論，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，及時(shí)有效地監(jiān)督與引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

二、傳統(tǒng)課堂教學(xué)如何借鑒MOOC 優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)課堂教學(xué)自身具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這是信息技術(shù)無法代替的，主要體現(xiàn)在:第一，有利于情感、態(tài)度及價(jià)值觀的培養(yǎng)。教師對學(xué)生的影響不僅僅在于知識的傳授，更在于言傳身教，對學(xué)生人生觀、世界觀、價(jià)值觀的影響。課堂中師生面對面講授，有利于教師將情感、態(tài)度及價(jià)值觀的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)環(huán)節(jié)中，形成健全人格。而MOOC 基于網(wǎng)絡(luò)平臺，網(wǎng)絡(luò)的開放性也帶來了不確定性、不可控性，學(xué)生的思想可能受到錯(cuò)誤思潮的影響與沖擊。第二，有利于實(shí)時(shí)反饋與教學(xué)調(diào)整。傳統(tǒng)的面對面教學(xué)，教師可以通過學(xué)生的面部表情、肢體語言等信息，實(shí)時(shí)了解學(xué)生掌握知識的情況;通過提問、啟發(fā)、討論等多種形式組織教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生積極思考，合理判斷，了解學(xué)生個(gè)性，適度調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，因材施教。第三，有利于考評測驗(yàn)的科學(xué)性。由于MOOC 學(xué)習(xí)無人監(jiān)管與督促，容易出現(xiàn)替學(xué)、替考現(xiàn)象，也容易出現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)虎頭蛇尾現(xiàn)象，最終導(dǎo)致期末過關(guān)率較低。而傳統(tǒng)教學(xué)能很好地避免這些現(xiàn)象發(fā)生，有助于教師科學(xué)地把握情況，根據(jù)教學(xué)反饋及時(shí)調(diào)整教學(xué)方式。

根據(jù)MOOC 的特點(diǎn)，傳統(tǒng)教學(xué)可以從以下幾個(gè)方面入手，不斷優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)模式，從而更好地促進(jìn)教學(xué)相長。

1.優(yōu)化課程設(shè)計(jì)

在充分了解課堂教學(xué)目標(biāo)、廣泛涉獵豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，教師可以通過合理劃分課堂知識片斷或者轉(zhuǎn)化教學(xué)方式，吸引學(xué)生注意力。每節(jié)課，通過教師講授、視頻展示、實(shí)驗(yàn)演示、分組討論等多種方式組合，將課堂教學(xué)分成3 個(gè)以上片斷，以調(diào)動學(xué)生興趣，緩解學(xué)生聽課疲勞，從而提高課堂教學(xué)的吸引力與學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性。當(dāng)然，要注重各個(gè)教學(xué)片斷之間連接的科學(xué)性、合理性，這對教師提出了較高的挑戰(zhàn)。

2.深化課程層次

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，合理分配學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中參與、課后總結(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)，將面對面教學(xué)延伸至學(xué)生課后學(xué)習(xí)，把學(xué)生的被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。事實(shí)上，學(xué)生一般有較充裕的課后時(shí)間，而MOOC 課堂可以有效地分配學(xué)生的碎片化時(shí)間，從而方便學(xué)生學(xué)習(xí)。如果教學(xué)活動能夠針對課程學(xué)習(xí)的難易，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)、生活特性，那么就能提高學(xué)生對時(shí)間的利用率。

3.增強(qiáng)課程黏著力

傳統(tǒng)課堂教學(xué)如果只是平淡無味地講授，那么學(xué)生接受知識的效率必將有限。借鑒MOOC課程中以回答問題作為繼續(xù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的前提的模式，在課堂教學(xué)中以問題為課程學(xué)習(xí)的黏著劑，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)中教師的“灌輸式”教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生自主解決課堂教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高課堂的活躍度以及學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性。

4.注重能力培養(yǎng)

借鑒MOOC 討論專區(qū)的學(xué)習(xí)模式，注重分組討論與學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。根據(jù)班級學(xué)生數(shù)將學(xué)生分為相對固定的若干組，采用團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的方式，通過合理的競爭，發(fā)揮學(xué)生課堂內(nèi)外的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)新性與合作精神。

三、借鑒MOOC 模式，講授“洛侖茲變換式”

談到大學(xué)物理“狹義相對論”，非物理專業(yè)學(xué)生認(rèn)為這方面的知識“高大上”。筆者以《大學(xué)物理》(第二版，馬文蔚等編著)“洛侖茲變換式”(1 課時(shí))為例，借鑒MOOC 模式進(jìn)行課堂講授。由于洛侖茲變換是狹義相對論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，因此本節(jié)課需詳細(xì)講解洛侖茲變換式的推導(dǎo)過程，讓學(xué)生加強(qiáng)對愛因斯坦關(guān)于狹義相對論的兩個(gè)基本原理(相對性及光速不變)的理解，從而掌握洛侖茲變換式。

1.采用小組研究模式

(1)分小組研究。本節(jié)課采用分組研究的方式進(jìn)行，課前將網(wǎng)絡(luò)視頻資源“以太零漂移”相關(guān)視頻、伽利略變換式、洛侖茲變換等相關(guān)PPT 分發(fā)給學(xué)生。

(2)調(diào)動學(xué)習(xí)主動性。鼓勵(lì)學(xué)生主動尋找相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源，內(nèi)化后制成精品學(xué)習(xí)資源并上交，教師課后進(jìn)行評比，并分享學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，以此作為平時(shí)成績的重要考量。

(3)探索問題。讓學(xué)生思考以下兩個(gè)問題，并在課堂上分享成果。

運(yùn)動員跑步問題:一短跑選手，在地球上以10 秒的時(shí)間跑完100 米。在飛行速率為0.98c(c為光速)的飛船中的觀測者看來，這名選手跑了多長時(shí)間和多長距離(設(shè)飛船沿跑道的競跑方向飛行)。

兩事件發(fā)生距離問題:在慣性系S 中，相距Δx=5 ×106米的兩個(gè)地方發(fā)生了兩個(gè)事件，時(shí)間間隔Δt =10－2秒;而在相對于S 系沿x 軸正向勻速運(yùn)動的S'系中觀測到這兩個(gè)事件卻是同時(shí)發(fā)生的。試求S'系中發(fā)生這兩個(gè)事件地點(diǎn)間的距離Δx'。

2.基于問題的學(xué)習(xí)模式

采用問題引發(fā)的課程教學(xué)模式，一是注重學(xué)生主動學(xué)習(xí)的反饋，二是及時(shí)修正學(xué)生的學(xué)習(xí)誤區(qū)，加強(qiáng)課程互動。根據(jù)教學(xué)進(jìn)程與內(nèi)容，分時(shí)分片斷教學(xué)，通過提問、新舊知識本質(zhì)的區(qū)別、小組習(xí)題講評等改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維與能力，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)課堂黏著力。

(1)引入問題，分享預(yù)習(xí)成果。采用引入問題方式進(jìn)行課堂教學(xué)，請部分小組分享研究兩個(gè)問題的結(jié)論;同時(shí)注重分析小組中得出結(jié)論的前提假設(shè)中出現(xiàn)的問題，加強(qiáng)在這一過程中教師的引導(dǎo)與師生互動。(10 分鐘)

(2)知識回顧，培養(yǎng)能力。請小組成員簡要地回顧伽利略變換式，分析伽利略變換式的局限性，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)在此變換式推導(dǎo)中絕對的時(shí)間;回顧愛因斯坦關(guān)于狹義相對論的兩個(gè)基本原理的有關(guān)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)“光速不變原理”的變革性與時(shí)空觀的相對獨(dú)立性，學(xué)習(xí)知識“批判性接受”的懷疑精神。(5 分鐘)

(3)新知識傳授，注重過程引導(dǎo)。應(yīng)用愛因斯坦關(guān)于狹義相對論的兩個(gè)基本原理，推導(dǎo)出在同慣性系中空間坐標(biāo)的洛侖茲正變換(S系→S'系)，讓學(xué)生推導(dǎo)出時(shí)間坐標(biāo)的洛侖茲變換(空間坐標(biāo)洛侖茲變換左右兩端同除光速c)，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)時(shí)空坐標(biāo)的相互依賴性;引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)洛侖茲變換逆變換(S'系→S 系)及低速(v?c)狀態(tài)下洛侖茲變換與伽利略變換的聯(lián)系。需要指出的是，空間坐標(biāo)的洛侖茲變換式學(xué)生較容易理解與記憶，因?yàn)榇耸脚c伽利略變換式有一定的相似性;而時(shí)間坐標(biāo)的洛侖茲變換式與伽利略變換式相差較大，不利于記憶，需要通過教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生自行推導(dǎo)，加強(qiáng)理解，加深記憶。(15 分鐘)

(4)習(xí)題鞏固，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。在教師引導(dǎo)下，小組應(yīng)用洛侖茲正變換式解決上述運(yùn)動員跑步問題及兩事件發(fā)生距離問題，并分享學(xué)習(xí)成果。而學(xué)生自主解決課堂問題的過程，既是回歸學(xué)生主體地位的過程，又是體現(xiàn)教師引導(dǎo)學(xué)生回顧知識與解決新問題的主導(dǎo)地位的過程。(10 分鐘)

(5)新課鋪墊，深化層次。教師從兩個(gè)問題的解決中引導(dǎo)得出結(jié)論:對于同一事件(運(yùn)動員跑步)在不同參照系下得出不同結(jié)論;在某一慣性參考系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一慣性參考系卻是不同時(shí)發(fā)生的。這是狹義相對論時(shí)空觀的重要結(jié)論，為學(xué)生對下節(jié)課“狹義相對論時(shí)空觀”知識的探索留下了伏筆。(5 分鐘)

3.課后鞏固

除課后習(xí)題外，還給學(xué)生提供“雙生子佯謬”“同時(shí)性的相對性”“長度收縮”等有關(guān)視頻，讓學(xué)生以小組探究的方式，運(yùn)用洛侖茲變換式討論上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及依據(jù)。至此，根據(jù)各個(gè)階段不同的學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)習(xí)目標(biāo)，合理分配學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中參與、課后總結(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)，將面對面教學(xué)延伸至學(xué)生課后學(xué)習(xí)，一節(jié)課的教與學(xué)才算完整。

四、結(jié)語

MOOC 模式的興起，給傳統(tǒng)課堂教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)，部分學(xué)者認(rèn)為該模式將極大地改變甚至可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)課堂教學(xué)。但筆者認(rèn)為，MOOC 模式給傳統(tǒng)課堂教學(xué)帶來了機(jī)遇，有助于教師借鑒該模式的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)部分不可替代的功能，發(fā)揮課堂教學(xué)中學(xué)生的主體性作用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及學(xué)習(xí)效率。筆者在閩江學(xué)院2013 級電信(1)班進(jìn)行試點(diǎn)，采用基于問題的引入與結(jié)尾方式以及小組探究的方式，從課前、課中、課后入手，同時(shí)注重有密切聯(lián)系的片斷化教學(xué)，確實(shí)有助于學(xué)生掌握之前較為生疏的“洛侖茲變換式”的相關(guān)知識，并自主地解釋狹義相對論的經(jīng)典現(xiàn)象，收到了良好的效果。

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