国外高校物理慕课研究

吴方平+马书云+王慧+章曦+刘翠翠+苗仁德

摘 要：MOOC课程不是传统课堂的录像上传，而是专门为网络学习者设计的在线视频课程。MOOC通常有作业，有期末考试，有课程结业证书。而且上同一课程的同学们可以在课程论坛上互相帮助和交流。该文选取了大学物理中力学、热学、电磁学、光学和近代物理各部分对应的几门国外名校大学物理慕课，分析其特点并提出了自己的思考。

关键词：慕课 大学物理 国外慕课

1 国内外高校慕课的兴起

大规模开放在线课程（Massive open online courses，简称 MOOC）是近一两年的教育流行语，成为“地平线报告”预测的将在未来一年之内普及的技术，并且被认为是网络学习的“下一个革新之举”[1]。

MOOC课程不是传统课堂的录像上传，而是专门为网络学习者设计的在线视频课程。MOOC通常有作业，有期末考试，有课程结业证书。而且上同一课程的同学们可以在课程论坛上互相帮助和交流。

利用丰富的国外高校的网络物理慕课，无疑能丰富教学内容，改进教学方法，完善教学策略。文章基于课题组对国外高校物理慕课的研究，谈谈相关的体会与思考。

2 慕课平台介绍

2.1 国内外慕课平台

国外慕课平台主要有coursera、Edx以及Udacity三大平台。

Coursera最初由斯坦福大学创始的，到现在无疑是目前全球用户最多的课程平台，知名度也最高。Coursera课程结构框架整体一致，细节部分略有不同，教师可对课程进行个性化设计，加入不同内容和活动，形成独特的风格和个人特色。

Edx是哈佛大学与麻省理工学院于2012年5月2日宣布结成非营利性合作伙伴关系，联合发起了网上课程系统，由两所名校联手提供免费的网上课程，搭建共同的教育平台。Udacity的课程主要跟计算机、互联网有关。

国内慕课课程平台主要有学堂在线、中国大学MOOC、云课堂、好大学在线等。

2.2 国外大学物理慕课的搜集

MOOC学院是国内主要的MOOC分发平台，几乎收录了所有MOOC平台的课程。分类、检索功能比较完善，特别好的一点是有很多英文课程都有中文简介，课程下面还有打分、点评、笔记、讨论功能。

虽然国外慕课平台及课程资源比较丰富，但搜集国外物理慕课课程还存在几个问题。一是由于部分网站由于域名的限制，无法连接，例如edx大部分课程无法进入，只有与之合作的国内学堂在线平台上有其部分课程；二是有些平台上的课程比较专业单一，例如Udacity平台上的课程主要是涉及软件开发、网络应用，有些平台专为某类课程设计；三是有些课程虽是物理课程，但要么是科普层次，要么是高中层次，无法作为大学物理的素材。

针对这些问题，课题组主要是采用MOOC学院搜索coursera课程平台上与和与学堂在线合作的edx上的国外大学层次的物理慕课课程，并对此进行整理分析。

3 国外物理慕课分析

由于慕课周期短（一般为几周左右），因此课题组针对大学物理力学、热学、电磁学、波动光学、狭义相对论和量子物理各个模块相应地选取了国外物理慕课作为研究对象。

3.1 国外力学慕课分析

力学部分选取了科罗拉多大学波尔得分校（University of Colorado Boulder）的《Physics 1 for Physical Science Majors》（物理学专业的第一堂物理课）。该校是一所美国一流的公立研究型高等学府，世界百强名校。虽然该课程名字是物理学专业的物理课，但其内容与我国理工科非物理专业的大学物理课程比较接近。

这门12周的课由指定的阅读加上3次每周的视频课程组成，视频是录制于科罗拉多大学博尔德分校2013年秋季学期工程类新生的真实课程。每一节课程中都会有数次暂停，用以给出课内的概念测试的问题。每周会有家庭作业，还会有3次期中考试和一次期末考试。

这门课制作很精良，由于是实录的，课堂参与感很强。制作仔细且制作技术先进，板书错误也都进行了更改。老师感染力很强，很自信。课堂上有无数交互性的小问题，可以帮助进入学习状态。大考试都是选择，很容易过，重点在平时作业。

3.2 国外热学慕课分析

热学部分选取的是FutureLearn平台提供的利物浦大学（University of Liverpool）的《Energy： Thermodynamics in Everyday Life》（能量：生活中的熱力学）。利物浦大学是位于英格兰第四大城市利物浦市的顶尖研究型大学，是英国著名“红砖大学”之一，稳居全球150强的世界一流大学。

该课程为免费课程，但提供付费认证证书。共5周时间，要求每周付出3 h学习时间。该课程应用性较强，主要介绍热力学定律和日常生活和生产中的热力学例子，并于世界环境进行联系。

3.3 国外电磁学慕课分析

热学部分选取的学堂在线平台提供的莱斯大学（Rice University）的《Electricity & Magnetism》（电与磁）。莱斯大学是全美顶尖私立大学，是一所世界著名的研究型大学。

该课程包括每周约两小时的视频讲座、每周的在线作业题、一页同行评估的设计项目和两次在线考试。课程为期12周，但是在进行考试的两周时间，未安排新的课程或作业内容。建议学生每周坚持学习，每周在课程内容方面估计需要10～12 h。老师上课风格活跃，课堂演示多，就是习题比较简单。

该课程最突出的特点是同行评估的设计项目，在此科课程中引入该评价手段，较为新颖。

3.4 国外光学慕课分析

光学部分选取的是莱斯大学的《Waves & Optics》（波和光学）。该课程每周发布一次视频，通过详细的推导和实验演示来讲解课程内容。此外还包括每周作业、一个课程讨论区和两次测试。课程中有8周用于授课，另外1周用于自定进度的考试。该课程中部分内容不属于国内大学物理范畴，如介绍用于对复数形式的震动和傅里叶级数合成近似求解的数学工具。

3.5 国外狭义相对论慕课分析

狭义相对论部分选取的是coursera平台提供的斯坦福大学（Stanford University）的《Understanding Einstein： The Special Theory of Relativity》（理解爱因斯坦：狭义相对论）。斯坦福大学临近世界著名高科技园区硅谷，是世界著名私立研究型大学，在usnews世界大学排名中位列世界第三。

该课程的突出特点是绕过人们“制造神话”的心理，超越相对论的大众化介绍，更深刻地理解爱因斯坦本人以及他的理论中的概念、预测和奇怪的悖论。学生选择以下3种方式之一参加该课程：定量方式、定性方式，或旁听方式。定量方式将包括每周习题集，而定性方式将包括一个与年轻的爱因斯坦和/或他的狭义相对论相关的创新项目。

3.6 国外量子物理慕课分析

量子物理部分选取的是斯坦福大学的《Quantum Mechanics for Scientists and Engineers》（面向科学家和工程师的量子力学）。该课程面向任何对物理学或工程具有本科水平知识的人员。

该课程内容主要包括量子力学导论、薛定谔波动方程、概率密度、物质波数学运算、量子力学的测量、斯特恩-革拉赫实验、量子力学数学运算、不确定性原理、氢原子、量子力学角动量—原子轨道、一个以上粒子的量子力学、原子状态的性质。部分内容超出国内大学物理范畴，如矩阵和狄拉克符号。

4 结语

从以上几门国外大学物理慕课的分析可以看出，借鉴国外物理慕课的本土化建设任重道远，原因既有国内外大学物理教学内容的差异，也有慕課本身的特点（学时少，周期短），但其中的优秀元素，例如新颖的教学内容、别处心裁的教学设计、丰富的演示实验，以及与生产生活紧密联系的在线测试题等。另外由于课题组调研时，相关慕课课程基本已经结束，所以未能及时参与整个授课过程，后续课题组将密切跟踪国外物理慕课动态，力求获得参与实际课程的体验。

参考文献

[1]王左利.MOOC：一场教育的风暴要来了吗？[J].中国教育网络，2013（4）：11-15.

[2]王海荣，张伟.国外大规模开放教育资源设计理念及启示[J].天津电大学报，2013（3）：32-36.