劉翠紅，王一凡，王建永，陳秉巖

(河海大學(xué) a.理學(xué)院； b.物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 常州 213022)

為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生具有比較強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力，高校進(jìn)行了很多教學(xué)改革，取得了很好的效果[1-3]。把成熟的信息技術(shù)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以期大幅度提高教學(xué)質(zhì)量，這是今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要趨勢(shì)[4-6]?；谶@種狀況，河海大學(xué)理學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心(常州)在過(guò)去教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，主動(dòng)適應(yīng)信息化教學(xué)趨勢(shì)，研制開(kāi)發(fā)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)，把大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)都納入了系統(tǒng)并進(jìn)行信息化管理。系統(tǒng)運(yùn)行一年多來(lái)，內(nèi)容不斷充實(shí)，功能不斷完善，極大地提高了教師的工作效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，受到了教師和學(xué)生的廣泛好評(píng)，同時(shí)也積累了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)，為今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步改革拓展了空間。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)主要用來(lái)科學(xué)高效地管理物理實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)、科研等工作，它包括平臺(tái)建設(shè)、課程建設(shè)和師生互動(dòng)三個(gè)模塊，具有實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)選課、場(chǎng)次安排、實(shí)驗(yàn)考勤、師生互動(dòng)、網(wǎng)上提交報(bào)告和批改反饋、網(wǎng)上評(píng)教、成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析等功能，并且關(guān)聯(lián)了課程網(wǎng)站、微信公眾號(hào)、超星慕課等互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，使得整個(gè)教學(xué)過(guò)程更加規(guī)范合理，管理更加科學(xué)高效，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。該系統(tǒng)的基本框架如圖1所示。

圖1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)框架圖Fig.1 Frame diagram of college physics experiment teaching management system

2 教學(xué)改革方式及效果

A.拍攝了實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n，使學(xué)生可以預(yù)習(xí)或重復(fù)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。慕課的最大優(yōu)點(diǎn)是不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，而且可以重復(fù)觀看學(xué)習(xí)。網(wǎng)上已有一些物理實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n，但不同學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般不同，即便是相同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使用的儀器一般也不相同，導(dǎo)致網(wǎng)上的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n很難應(yīng)用于各所高校?；谶@一現(xiàn)狀，為河海大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心開(kāi)設(shè)的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都拍攝了慕課，并植入了教學(xué)系統(tǒng)，如圖2所示。實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n包括了實(shí)驗(yàn)概述、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)儀器、注意事項(xiàng)及實(shí)際操作演示等內(nèi)容。在正式做實(shí)驗(yàn)之前，要求學(xué)生通過(guò)慕課進(jìn)行預(yù)習(xí)，這極大地減輕了教師現(xiàn)場(chǎng)講解的工作量，預(yù)習(xí)之后還可以通過(guò)練習(xí)題目檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，學(xué)生對(duì)于暫時(shí)不能理解的內(nèi)容還可以重復(fù)觀看學(xué)習(xí)，極大地提升了學(xué)習(xí)質(zhì)量。

圖2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)部分慕課Fig.2 Some MOOC of college physics experiment teaching management system

B.通過(guò)慕課開(kāi)展課程思政教學(xué)，將物理實(shí)驗(yàn)原理與哲學(xué)原理相結(jié)合。目前，國(guó)家正在大力推行課程思政，本研究就借著拍攝慕課的機(jī)會(huì)，在慕課的絕大部分內(nèi)容中都加入了課程思政元素，注意緊密結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，力求達(dá)到潛移默化、潤(rùn)物無(wú)聲的效果。例如，在講解牛頓環(huán)、邁克爾遜干涉儀、光電效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)時(shí)，加入了物理學(xué)史上光的粒子說(shuō)、光的波動(dòng)說(shuō)、光子說(shuō)等內(nèi)容，并在這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上向?qū)W生闡述了哲學(xué)上的“否定之否定”“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”等內(nèi)容，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)原理的同時(shí)也學(xué)到了一些哲學(xué)原理，而且并不覺(jué)得生硬和突兀。

C.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)師生互動(dòng)，開(kāi)展線上答疑。建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)之前，學(xué)生有問(wèn)題了一般要到實(shí)驗(yàn)室或教師的辦公室，很不方便，效率也低。這次借著開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，在系統(tǒng)中加入了網(wǎng)上答疑模塊，學(xué)生可以把自己的問(wèn)題發(fā)到模塊上，并安排教師值班，關(guān)注學(xué)生的問(wèn)題并隨時(shí)予以解答。由于問(wèn)題和解答都是公開(kāi)的，其他學(xué)生也可以看到，這樣其他有類似問(wèn)題的學(xué)生就不用再發(fā)問(wèn)題了，教師也不用再解答了。另外，還對(duì)一些比較常見(jiàn)的問(wèn)題設(shè)計(jì)了獨(dú)立模塊，把這些問(wèn)題和相應(yīng)的解答都植入其中，學(xué)生只要輸入問(wèn)題的關(guān)鍵詞就可以搜到該問(wèn)題和相應(yīng)的解答，免去了教師的重復(fù)答疑，也節(jié)省了學(xué)生的時(shí)間。

D.實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行網(wǎng)上批改，批改結(jié)果第一時(shí)間反饋給學(xué)生。原來(lái)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都是紙質(zhì)的，教師批改完實(shí)驗(yàn)報(bào)告后最快也要到下一次實(shí)驗(yàn)課才能發(fā)到學(xué)生手上，學(xué)生才能發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，有的時(shí)候由于節(jié)日放假等原因，這段時(shí)間還會(huì)更長(zhǎng)。在建立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)后，學(xué)生只要把自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告拍照上傳即可，教師立刻就可以看到并進(jìn)行網(wǎng)上批改(如圖3所示)，而且教師批改的情況學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)看到，有疑問(wèn)還可以向教師反映，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的工作效率。

圖3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告網(wǎng)上批改Fig.3 Laboratory report online correction of college physics experiment teaching management system

E.實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上選課、補(bǔ)選課，解決了排課難的問(wèn)題。大學(xué)生學(xué)業(yè)任務(wù)往往比較重，有的大學(xué)生在完成必修課程的同時(shí)還選修了一些課程，導(dǎo)致一些班級(jí)的學(xué)生很難有共同的時(shí)間來(lái)做實(shí)驗(yàn)，排課比較困難。建立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)后，把開(kāi)課的時(shí)間段都放到網(wǎng)上(如圖4所示)，讓學(xué)生根據(jù)自己的情況來(lái)選擇做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，很好地解決了排課困難的問(wèn)題。由于各種原因，每學(xué)期都會(huì)有學(xué)生缺課一些實(shí)驗(yàn)而需要補(bǔ)做，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)前，這些學(xué)生都要到實(shí)驗(yàn)中心重新選課和預(yù)約，很不方便。在建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)時(shí)，增加了學(xué)生網(wǎng)上補(bǔ)選課功能，學(xué)生如果需要補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，不需要再到實(shí)驗(yàn)中心手工操作，只要登錄系統(tǒng)在補(bǔ)課時(shí)間段里進(jìn)行選擇即可，這極大地方便了學(xué)生，也減少了實(shí)驗(yàn)中心教師的工作量。

圖4 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)部分開(kāi)課時(shí)間Fig.4 Part curriculum time of college physics experiment teaching management system

F.關(guān)聯(lián)微信公眾號(hào)，使微信成為教學(xué)系統(tǒng)的得力助手。在開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的同時(shí)還建立了課程公眾號(hào)，并使教學(xué)系統(tǒng)和課程公眾號(hào)相關(guān)聯(lián)，這樣教師和學(xué)生就可以通過(guò)微信公眾號(hào)訪問(wèn)教學(xué)系統(tǒng)中的所有教學(xué)資源和信息，極大地方便了教師工作和學(xué)生學(xué)習(xí)。教學(xué)系統(tǒng)還可以通過(guò)微信提前給教師和學(xué)生發(fā)送上課提醒信息，有效地減少了因遺忘而造成的缺課現(xiàn)象。

G.以現(xiàn)場(chǎng)掃碼考勤代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)名考勤，節(jié)約時(shí)間。在建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)前，考勤的基本方式是點(diǎn)名，顯然這種方式效率不高，浪費(fèi)了寶貴的課堂時(shí)間。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)中增加了掃碼考勤功能，每次課前教師只要把相應(yīng)的二維碼投影到教學(xué)屏幕上，學(xué)生用手機(jī)掃碼即可快速完成考勤，對(duì)于沒(méi)有按時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)，系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)微信給他們發(fā)送催促通知，提醒他們盡快趕到實(shí)驗(yàn)室，并向教師解釋遲到的原因，這極大地提高了課前考勤的效率，也減少了學(xué)生上課遲到的現(xiàn)象。

H.科學(xué)高效進(jìn)行成績(jī)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，操作簡(jiǎn)單便捷。建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)前，實(shí)驗(yàn)成績(jī)基本上靠手工計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析。建立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)后，學(xué)生的慕課學(xué)習(xí)、考勤、報(bào)告批改等都在網(wǎng)上進(jìn)行，各項(xiàng)成績(jī)也隨時(shí)存儲(chǔ)。系統(tǒng)還設(shè)置了計(jì)算總分和平均分、分?jǐn)?shù)排序、統(tǒng)計(jì)各分?jǐn)?shù)段人數(shù)、統(tǒng)計(jì)各題目得分、分析學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)等功能，教師需要哪一部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，只需要在電腦上進(jìn)行簡(jiǎn)單的幾個(gè)操作即可，非常方便。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)運(yùn)行一年多來(lái)，提升了教師的工作效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，開(kāi)展了課程思政教學(xué)，減少了教師工作和學(xué)生學(xué)習(xí)中的失誤，極大地推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)中心的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)運(yùn)行中間也暴露出了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題都已得到圓滿解決，但教學(xué)改革沒(méi)有止境，還要繼續(xù)關(guān)注最新的信息技術(shù)，把最新的信息技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)中，使系統(tǒng)的功能更加完善，效率進(jìn)一步提高。同時(shí)，還要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面加大改革力度，使經(jīng)典的內(nèi)容更加成熟，前沿的內(nèi)容也要及時(shí)更新，并探索小班制、研究型等教學(xué)方式，使河海大學(xué)理學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心(常州)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)獲得更快、更好的發(fā)展，為提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力發(fā)揮更大作用。