MOOC对传统课堂教学模式的启迪与借鉴：以大学物理“洛伦兹变换式”课堂教学为例

洪锦泉，侯秋丽

(闽江学院a.物理学与电子信息工程系;b.服装与艺术工程学院，福建 福州350121)

以多媒体课件应用为开端，包括2001年兴起的网络课程和精品课程，2011年的视频公开课，给传统课程教学带来了生机与活力。而2012年的MOOC(Massive Open Online Course)的出现，给传统课堂教学带来了挑战，但也将推动传统课堂教学的变革［1－2］。如何充分运用信息技术的发展成果，借鉴MOOC 优点，传承与创新信息化背景下的高校物理课程的课堂教学，成了当前物理教学中需要考虑的问题［3－4］。本文介绍结合大学物理“洛伦兹变换式”教学内容，借鉴MOOC 优点，扬长避短，进行提高学生学习效率的教学实践。

一、MOOC 的优点

MOOC 起源于美国。2012年以Coursera、Udacity 和EDX 为先驱的互联网教学平台迅速推动了MOOC 的发展，《纽约时报》将这一年称为“MOOC 元年”。2013年MOOC 开始在我国迅速发展。MOOC 之所以发展迅猛，除了其依托互联网平台，具有普通网络课程所具有的优势外，还具有传统课堂教学模式所不具备的独特优点:

1.利用信息技术优越性

MOOC，即大规模开放在线课程。其优越性在于学习者的人数不受限制，只要通过网络注册，无论在何地，学习者都能利用碎片化的时间进入系统免费学习。信息时代的到来，放宽了学习者对学习条件的限制，让学习者能够充分享受到信息化成果，随时随地学习，这是传统课堂教学无法比拟的。

2.体现结构设计完整性

MOOC 教学囊括了听课、参与、反馈、讨论等一系列完整的教学模式。每个环节都能从各个方面最大限度地提高学习者的学习效率。主要表现在以下几点:

(1)课程时间的合理性。每节MOOC 课堂控制在15 分钟以内，让学习者可以合理利用空余时间，提高听课效率。

(2)课程设置的互动性。在MOOC 教学中，教师会提出相应的小问题，学习者必须正确回答才能继续学习;同时设置了讨论专区，学习者能够根据学习困惑求助于讨论专区。这些设置有助于学习者开放思维，开拓视野，独立创新。

(3)课程内容的丰富性。由于MOOC 是基于网络平台非实时性教学，这就有助于教师充分利用网络大规模、多样化的课程资源以及完整的团队力量，制作出集视频模拟、动画演示、实验操作等于一体的有吸引力的个性化教学资源。

(4)课程过程的重复性。MOOC 能够有机会让学习者根据自己的学习进度跳跃选择学习内容，同时根据自己知识体系的薄弱环节选择重复学习，这有利于教师统计学习者学习盲区，反思教学过程的不足，更好地讲授教学重点与难点。

3.优化教与学模式

MOOC 的出现有助于进一步倡导与巩固“学生主体，教师主导”的教学模式，主要体现在学习者侧重“学”的把握，而教师更专注于“教”的设计。

(1) 有助于学习者提高学习有效性。MOOC 学习不具有强制性，但学习者能够主动选择MOOC 平台进行学习，说明学习者在强大的学习内驱力作用下有助于有效学习;MOOC学习能够体现学习者的主体性，学习者能够在讨论专区自主获取、解答问题，在获取学习的成就感与满足感的同时，不断丰富自身的知识体系，拓展知识结构。

(2)有助于教师转变教学观念。在每节15分钟以内的课程教学中，教师要充分掌握课程讲授的重难点，理清教学思路，把握知识结构，抓住学生的兴趣点，精心准备讲授内容;同时又必须通过讨论区学生的充分讨论，了解学生的学习动态，及时有效地监督与引导学生学习。

二、传统课堂教学如何借鉴MOOC 优点

传统课堂教学自身具有独特的优点，这是信息技术无法代替的，主要体现在:第一，有利于情感、态度及价值观的培养。教师对学生的影响不仅仅在于知识的传授，更在于言传身教，对学生人生观、世界观、价值观的影响。课堂中师生面对面讲授，有利于教师将情感、态度及价值观的培养贯穿于教学环节中，形成健全人格。而MOOC 基于网络平台，网络的开放性也带来了不确定性、不可控性，学生的思想可能受到错误思潮的影响与冲击。第二，有利于实时反馈与教学调整。传统的面对面教学，教师可以通过学生的面部表情、肢体语言等信息，实时了解学生掌握知识的情况;通过提问、启发、讨论等多种形式组织教学，启发学生积极思考，合理判断，了解学生个性，适度调整教学进度，因材施教。第三，有利于考评测验的科学性。由于MOOC 学习无人监管与督促，容易出现替学、替考现象，也容易出现学生的学习虎头蛇尾现象，最终导致期末过关率较低。而传统教学能很好地避免这些现象发生，有助于教师科学地把握情况，根据教学反馈及时调整教学方式。

根据MOOC 的特点，传统教学可以从以下几个方面入手，不断优化传统教学模式，从而更好地促进教学相长。

1.优化课程设计

在充分了解课堂教学目标、广泛涉猎丰富的网络教学资源的基础上，教师可以通过合理划分课堂知识片断或者转化教学方式，吸引学生注意力。每节课，通过教师讲授、视频展示、实验演示、分组讨论等多种方式组合，将课堂教学分成3 个以上片断，以调动学生兴趣，缓解学生听课疲劳，从而提高课堂教学的吸引力与学生学习的有效性。当然，要注重各个教学片断之间连接的科学性、合理性，这对教师提出了较高的挑战。

2.深化课程层次

根据教学内容特点，合理分配学生课前预习、课中参与、课后总结的学习任务，将面对面教学延伸至学生课后学习，把学生的被动学习变为主动学习。事实上，学生一般有较充裕的课后时间，而MOOC 课堂可以有效地分配学生的碎片化时间，从而方便学生学习。如果教学活动能够针对课程学习的难易，结合学生学习、生活特性，那么就能提高学生对时间的利用率。

3.增强课程黏着力

传统课堂教学如果只是平淡无味地讲授，那么学生接受知识的效率必将有限。借鉴MOOC课程中以回答问题作为继续进行学习的前提的模式，在课堂教学中以问题为课程学习的黏着剂，转变传统教学中教师的“灌输式”教学方式，引导学生自主解决课堂教学的重点和难点，提高课堂的活跃度以及学生学习的有效性。

4.注重能力培养

借鉴MOOC 讨论专区的学习模式，注重分组讨论与学习，提高学生的学习能力。根据班级学生数将学生分为相对固定的若干组，采用团队学习的方式，通过合理的竞争，发挥学生课堂内外的主观能动性，培养学生的学习创新性与合作精神。

三、借鉴MOOC 模式，讲授“洛仑兹变换式”

谈到大学物理“狭义相对论”，非物理专业学生认为这方面的知识“高大上”。笔者以《大学物理》(第二版，马文蔚等编著)“洛仑兹变换式”(1 课时)为例，借鉴MOOC 模式进行课堂讲授。由于洛仑兹变换是狭义相对论的数学基础，因此本节课需详细讲解洛仑兹变换式的推导过程，让学生加强对爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本原理(相对性及光速不变)的理解，从而掌握洛仑兹变换式。

1.采用小组研究模式

(1)分小组研究。本节课采用分组研究的方式进行，课前将网络视频资源“以太零漂移”相关视频、伽利略变换式、洛仑兹变换等相关PPT 分发给学生。

(2)调动学习主动性。鼓励学生主动寻找相关网络资源，内化后制成精品学习资源并上交，教师课后进行评比，并分享学生的学习成果，以此作为平时成绩的重要考量。

(3)探索问题。让学生思考以下两个问题，并在课堂上分享成果。

运动员跑步问题:一短跑选手，在地球上以10 秒的时间跑完100 米。在飞行速率为0.98c(c为光速)的飞船中的观测者看来，这名选手跑了多长时间和多长距离(设飞船沿跑道的竞跑方向飞行)。

两事件发生距离问题:在惯性系S 中，相距Δx=5 ×106米的两个地方发生了两个事件，时间间隔Δt =10－2秒;而在相对于S 系沿x 轴正向匀速运动的S'系中观测到这两个事件却是同时发生的。试求S'系中发生这两个事件地点间的距离Δx'。

2.基于问题的学习模式

采用问题引发的课程教学模式，一是注重学生主动学习的反馈，二是及时修正学生的学习误区，加强课程互动。根据教学进程与内容，分时分片断教学，通过提问、新旧知识本质的区别、小组习题讲评等改变学生的学习方式，培养学生的批判思维与能力，充分发挥学生的学习积极性，增强课堂黏着力。

(1)引入问题，分享预习成果。采用引入问题方式进行课堂教学，请部分小组分享研究两个问题的结论;同时注重分析小组中得出结论的前提假设中出现的问题，加强在这一过程中教师的引导与师生互动。(10 分钟)

(2)知识回顾，培养能力。请小组成员简要地回顾伽利略变换式，分析伽利略变换式的局限性，重点强调在此变换式推导中绝对的时间;回顾爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本原理的有关内容，强调“光速不变原理”的变革性与时空观的相对独立性，学习知识“批判性接受”的怀疑精神。(5 分钟)

(3)新知识传授，注重过程引导。应用爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本原理，推导出在同惯性系中空间坐标的洛仑兹正变换(S系→S'系)，让学生推导出时间坐标的洛仑兹变换(空间坐标洛仑兹变换左右两端同除光速c)，进一步强调时空坐标的相互依赖性;引导学生推导洛仑兹变换逆变换(S'系→S 系)及低速(v≪c)状态下洛仑兹变换与伽利略变换的联系。需要指出的是，空间坐标的洛仑兹变换式学生较容易理解与记忆，因为此式与伽利略变换式有一定的相似性;而时间坐标的洛仑兹变换式与伽利略变换式相差较大，不利于记忆，需要通过教师的引导，让学生自行推导，加强理解，加深记忆。(15 分钟)

(4)习题巩固，发挥学生的主体作用。在教师引导下，小组应用洛仑兹正变换式解决上述运动员跑步问题及两事件发生距离问题，并分享学习成果。而学生自主解决课堂问题的过程，既是回归学生主体地位的过程，又是体现教师引导学生回顾知识与解决新问题的主导地位的过程。(10 分钟)

(5)新课铺垫，深化层次。教师从两个问题的解决中引导得出结论:对于同一事件(运动员跑步)在不同参照系下得出不同结论;在某一惯性参考系中同时发生的两个事件，在另一惯性参考系却是不同时发生的。这是狭义相对论时空观的重要结论，为学生对下节课“狭义相对论时空观”知识的探索留下了伏笔。(5 分钟)

3.课后巩固

除课后习题外，还给学生提供“双生子佯谬”“同时性的相对性”“长度收缩”等有关视频，让学生以小组探究的方式，运用洛仑兹变换式讨论上述现象产生的原因及依据。至此，根据各个阶段不同的学习任务与学习目标，合理分配学生课前预习、课中参与、课后总结的学习任务，将面对面教学延伸至学生课后学习，一节课的教与学才算完整。

四、结语

MOOC 模式的兴起，给传统课堂教学带来了挑战，部分学者认为该模式将极大地改变甚至可能代替传统课堂教学。但笔者认为，MOOC 模式给传统课堂教学带来了机遇，有助于教师借鉴该模式的优点，应用丰富的网络资源，结合传统课堂教学部分不可替代的功能，发挥课堂教学中学生的主体性作用，从而提高学生的学习热情及学习效率。笔者在闽江学院2013 级电信(1)班进行试点，采用基于问题的引入与结尾方式以及小组探究的方式，从课前、课中、课后入手，同时注重有密切联系的片断化教学，确实有助于学生掌握之前较为生疏的“洛仑兹变换式”的相关知识，并自主地解释狭义相对论的经典现象，收到了良好的效果。

［1］房毅，张先梅，钟菊花，等.基于“慕课”的物理类微课程设计探索［J］.物理与工程，2014，24(3):61－63.

［2］宋专茂.慕课何以致高校教学方法革新［J］.复旦大学论坛，2014，12(4):55－58.

［3］邓宏钟，李孟军，迟妍，等.“慕课”时代的课程知识体系构建［J］.课程教育研究，2013，21(7):5－7.

［4］巩学梅，陈振，张新光.慕课(MOOCs)在高等教育中的应用现状及发展前景探讨［J］.宁波工程学院学报，2014，26(3):100－105.