欒照輝 劉欣 趙磊

摘? ? 要：“大學物理實驗”作為理工類專業(yè)一門重要的基礎必修課，在應用型人才培養(yǎng)方面起著舉足輕重的作用。文章探討了將在線開放課程融入到“大學物理實驗”中的教學模式，探討如何充分發(fā)揮在線開放課程的優(yōu)勢來彌補傳統(tǒng)實驗教學中存在的不足，激發(fā)學生的學習興趣。這種新型的教學模式符合信息化時代的發(fā)展要求，必將成為未來“大學物理實驗”教學的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：大學物理實驗;在線開放課程;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2021）01-0054-02

一、引言

“大學物理實驗”作為理工類專業(yè)獨立于“大學物理”而單獨開設的一門基礎必修課，是學生進入大學后接觸的第一門實驗技能訓練課。通過對實驗課程的學習，來加強學生對物理概念的認知，培養(yǎng)學生基本的實驗技能、實事求是的工作作風以及嚴謹的科學態(tài)度，提高學生獨立分析解決問題的能力。同時，“大學物理實驗”中豐富的實驗思想和巧妙的實驗手段也幫助學生開闊了眼界，有助于引導與激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和意識[1]。

隨著互聯網技術的發(fā)展和大規(guī)模普及，“慕課”這一新型的教學模式自2008年被提出后受到了世界各國教育專家和學者的廣泛關注。“慕課”是大規(guī)模開放性在線課程的簡稱，在這種教學模式下，學生主要通過在線觀看教學視頻來完成對知識的學習，教師則主要負責解決學生在學習中遇見的問題并對課程內容作進一步的延伸，從而完成知識的遷移和深化過程。“慕課”這種開放的學習環(huán)境不僅打破了學習過程中對時間與地點的限制，更重要的是它改變了傳統(tǒng)教學中以教師講授為主導的教學模式，使得學生可以根據自己的意愿主動選擇想要學習的內容，引導學生積極主動地帶著問題去思考和交流，從而真正實現了以學生為中心的教學目標[2]。

本文在傳統(tǒng)“大學物理實驗”教學模式的基礎上，提出了一種將在線開放課程融入到“大學物理實驗”中的教學思想。學生主要通過在線開放課程對實驗內容進行預習，在課堂上則主要進行實驗系統(tǒng)的搭建、實驗現象的觀測以及實驗結果的討論。這樣不僅豐富了教學內容，而且充分鍛煉了學生的實驗操作水平，通過與學生之間的交流討論，激發(fā)學生對實驗的熱情，培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力，增強其創(chuàng)新意識，這對促進理工科“大學物理實驗”的教學改革有著重要的意義。

二、傳統(tǒng)大學物理實驗教學模式及不足

“大學物理實驗”教學內容主要包括力學、熱學、聲學、光學、電學等普通物理實驗和在近代物理學發(fā)展史上起著重要作用的近代物理實驗兩大部分。由于實驗設備以及實驗教學學時的限制，在物理實驗教學過程中很難確保每一個學生都能夠獨立完成實驗操作，這使得物理實驗教學從某一方面講只是傳授給學生一些基本的實驗測量方法，并沒有真正意義上鍛煉學生的實際動手能力，這樣勢必使學生喪失鍛煉自己獨立分析和解決問題的機會，達不到物理實驗教學的真正目的。

傳統(tǒng)的“大學物理實驗”教學模式主要包括實驗前的預習、實驗中的操作以及實驗后的報告三大部分內容。實驗前的預習要求學生通過教材對實驗內容進行初步的了解并完成相應的預習報告。但是書本上的內容很難將一些深奧的物理現象和實驗操作步驟生動地展現在學生面前，因而難以達到理想的預習效果。實驗中的操作是指學生在預習的基礎上，通過課堂上教師的講解完成實驗操作并記錄下測量數據。由于學生層次具有不一致性，教師在講解實驗的過程中很難照顧到所有學生，這會導致一部分學生在教學時間內無法完成實驗，達不到真正的學習目的。實驗后的報告則要求學生對測量數據進行處理，得出結論，并完成相應的實驗報告內容。這部分內容是學生成績評定的依據。由于實驗報告數量非常多，且數據處理的計算量較大，教師在評定的過程中根本無法核對每一位學生的計算情況，這會讓一部分學生覺得有機可乘，從自己編造測量結果甚至去抄襲他人的實驗報告，導致實驗成績無法完全反映出學生真實的實驗態(tài)度。由此可見，傳統(tǒng)的教學模式思想比較單一，教學方式比較落后，很容易使學生失去作實驗的興趣，因此急需在物理實驗教學中加入新的教學理念，為物理教學注入新的活力[3]。

三、在線開放課程與傳統(tǒng)物理實驗相結合的教學模式

在線開放課程有著傳統(tǒng)教學模式無法比擬的優(yōu)勢。首先，學生可以根據實際情況自由地選擇學習時間及地點。其次，學生可以針對學習過程中遇到的困難反復觀看教學內容，并且可以通過網絡將問題反饋給教師，通過與教師間的交流互動來解決出現的問題。這種教學模式將學生被動的學習轉化為主動的學習，能夠提高學生的學習熱情，真正意義上地實現了以學生為教學中心的教學目標[4]。基于此，我們提出了一種將在線開放課程融入到“大學物理實驗”中的教學思想。這種教學模式的基本形式是：教師將實驗講義、虛擬仿真實驗以及微課視頻等完備的學習資料上傳到網絡，學生根據教師提供的學習資料完成預習，并總結在學習過程中所遇到的問題。課堂上的教學中心則不再是傳統(tǒng)教學中單純地教會學生如何去作實驗，而是通過開放式的教學研討引導學生對實驗過程中遇到的實驗現象及數據處理等問題進行分析探討。課下，學生將實驗數據以及寫好的實驗報告上傳到網上，教師通過網絡給出實驗成績。這種將在線開放課程與傳統(tǒng)物理實驗教學相結合的模式能夠彌補傳統(tǒng)“大學物理實驗”教學中存在的不足，極大地豐富和完善了“大學物理實驗”的三大教學內容。

首先，對于實驗前的預習來說，傳統(tǒng)的教學模式學生只能從實驗講義上大致了解實驗內容，對于一些復雜的實驗原理及實驗現象并不能產生直觀的認識，這會導致學生在預習時比較盲目，很難達到理想的預習效果。學生在預習過程中產生的這些疑問會直接影響到實驗中的操作，這就使得一些學生在完成測量任務時，只是機械地去模仿教師所講的實驗步驟，而不是去主動思考實驗中所蘊含的物理思想，失去了鍛煉自己主動思考及分析解決問題的機會。在線開放課程不僅可以為學生提供實驗講義，還可以利用豐富的網絡資源為學生呈現出一些虛擬仿真實驗結果。這使得實驗現象能夠更加直觀地展現在學生面前，有助于學生全面深刻地理解物理規(guī)律，掌握實驗方法。隨著軟件編程以及建模技術的發(fā)展，網絡虛擬實驗室的搭建為學生提供了更加逼真的虛擬元件及可視化交互環(huán)境，學生只需通過鼠標點擊虛擬元件便可以搭建自己想要的實驗系統(tǒng)并仿真出實驗結果，也可以利用虛擬實驗平臺來驗證自己設計的實驗方案的可行性，從而真正激發(fā)學生的學習興趣，提升其自主創(chuàng)新能力。

其次，在實驗操作上，傳統(tǒng)的教學模式主要由教師進行實驗內容的講授，之后學生根據自己的理解完成實驗操作。為了給學生留有足夠的操作時間，教師的講授時間通常不超過半小時。但是在這么短的時間內學生很難消化所有的實驗內容，這就讓學生在作實驗時會表現出動手能力不足，甚至無法完成實驗等問題，這無疑失去了開設“大學物理實驗”課的最根本意義。在線開放課程中最重要的一個環(huán)節(jié)就是微課視頻的加入，這使得學生在課前就可以通過視頻對教學內容進行詳細的了解，并且可以根據自己的實際理解程度對教學內容進行反復的學習，同時，學生還可以將學習過程中遇到的問題通過交互平臺向教師提問，教師可以通過在線解答或者在課堂上討論的方式完成對學生的答疑解惑，這樣就解決了傳統(tǒng)教學模式中存在的問題，真正實現了以學生為本的教學理念。

再次，傳統(tǒng)的教學模式學生需要將實驗報告上交到指定地點，如實驗報告箱、教師辦公室等處。教師則根據學生的實驗報告情況給出相應的成績，然而，這個成績的評定很難做到公平、公正。因為大部分實驗報告都是千篇一律的格式，更有甚者會出現一樣的測量數據。另一方面，由于“大學物理實驗”是面向全校的教學科目，因此教師所需要批閱的實驗報告數量就會非常多，教師根本無法準確判斷每一位學生的計算能力，這就會導致實驗成績無法完全反映出學生的真實水平。而在線教學的互聯網功能能夠有效地解決上述問題。首先，學生可以將自己完成的實驗報告通過網絡遞交給教師，這就節(jié)省了學生上交報告的時間。其次，教師可以將逐差法與最小二乘法等典型的數據處理方法通過計算機輔助軟件進行編程，學生只需將測試結果輸入到指定位置，系統(tǒng)便會根據計算程序給出相應的計算結果。這樣就可以有效地考察學生在數據處理過程中的計算能力，并杜絕抄襲現象。

四、新型教學模式給教師帶來的機遇與挑戰(zhàn)

在線開放課程與傳統(tǒng)物理實驗相結合的教學模式符合信息化時代的發(fā)展要求，為每一位實驗教師提供了展示自己才華的舞臺。教師可以利用網絡上的優(yōu)秀資源豐富和完善自己的實驗教學內容，擴大教學空間，豐富教學手段，從而促進精品課程的建設，更好地完成教育教學目標。與此同時，教師為了能夠適應教育信息化的發(fā)展趨勢，需要不斷地調整、充實和完善自身的知識結構，不斷探索行之有效的教育方式，以促進自身專業(yè)的成長和綜合素質的提高。在新的教育模式下，教師應該主動適應角色的轉變，真正地成為學生學習上的朋友和引導者，使“大學物理實驗”的教學呈現出一種新的發(fā)展趨勢。

五、結語

“大學物理實驗”作為理工類專業(yè)的一門重要基礎必修課程，在提升學生基本的科學素質和綜合能力方面有著不可替代的作用。本文探討了將在線開放課程融入到傳統(tǒng)實驗教學中的教育模式，并充分發(fā)揮在線開放課程的優(yōu)勢來彌補傳統(tǒng)實驗教學中存在的不足，激發(fā)學生的學習興趣。這種將網絡教學與傳統(tǒng)教學相融合的模式符合信息化時代的發(fā)展要求，必將成為未來“大學物理實驗”教學的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]陳歡等.基于慕課模式的大學物理實驗教學改革[J].輕工科技，2016（10）.

[2]張會娜，何昊.“慕課”背景下我國未來教育的發(fā)展趨勢分析[J].科技資訊，2016（21）.

[3]張燕，李曉敏.新視角下的大學物理實驗教學[J].科教導刊，2015（8）.

[4]鞏學梅，陳振，張新光.慕課（MOOCs）在高等教育中的應用現狀及發(fā)展前景探討[J].寧波工程學院學報，2014（3）.