徐恭勤，陳鑫耀

(集美大學(xué) 理學(xué)院，福建 廈門 361021)

一、學(xué)情分析

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為理工科本科生第一門系統(tǒng)接受科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的實(shí)踐課程，具有科學(xué)實(shí)驗(yàn)普適的思想、方法和手段，是后續(xù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的重要基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生能力素質(zhì)和弘揚(yáng)科學(xué)精神，幫助學(xué)生樹立正確的自然觀、價(jià)值觀等方面具有重要意義。但傳統(tǒng)的教學(xué)模式課堂效率不高，存在一定的局限性，主要表現(xiàn)為：

1.課前預(yù)習(xí)資源不足。實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生僅憑教材預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解不透徹，無法接觸到實(shí)體實(shí)驗(yàn)，預(yù)習(xí)效果不佳，“應(yīng)付預(yù)習(xí)，懶于預(yù)習(xí)”問題非常普遍，直接影響其實(shí)驗(yàn)操作完成情況。筆者重點(diǎn)探討了“線上虛擬仿真預(yù)習(xí)+線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)測(cè)試”相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，可有效提高預(yù)習(xí)效果。

2.課堂教學(xué)方式單一，學(xué)習(xí)自主性和課堂互動(dòng)性不足。傳統(tǒng)模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法吸引學(xué)生的興趣，先修理論知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際操作脫節(jié)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的熱情和參與度普遍不高。由于課堂教學(xué)時(shí)間有限，講實(shí)驗(yàn)原理占用較多時(shí)間，有些操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)僅通過課堂演示，學(xué)生動(dòng)手操作存在一定的困難。由于學(xué)時(shí)的限制，采用以教師課堂講授為主，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為輔的模式，課堂缺少互動(dòng)或者互動(dòng)效果不佳。學(xué)生在課堂教學(xué)時(shí)除了聽課就是動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)自主性不足。筆者探討了“虛擬仿真+實(shí)體實(shí)驗(yàn)”的沉浸式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，加強(qiáng)了“開放探究討論”模式，可促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能水平的提高。

3.科技前沿教育滯后。由于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的局限，某些需要在極端條件下(如微觀、天體、強(qiáng)場(chǎng)、高壓)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)以及日新月異的科技前沿知識(shí)難以進(jìn)入課堂，學(xué)生的學(xué)術(shù)視野受限。筆者將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)納入實(shí)驗(yàn)課程體系，創(chuàng)新了實(shí)體實(shí)驗(yàn)課程體系，拓展了學(xué)生知識(shí)領(lǐng)域，有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

線上虛擬仿真教學(xué)在教學(xué)方式上比傳統(tǒng)教學(xué)有一定的優(yōu)勢(shì)，它能夠以靈活、自由、豐富和可視化的方式展現(xiàn)給學(xué)生，但考慮到實(shí)驗(yàn)課需動(dòng)手操作的特點(diǎn)，線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)代替不了傳統(tǒng)教學(xué)的實(shí)踐操作訓(xùn)練。因此在教學(xué)過程中，混合式教學(xué)將傳統(tǒng)教學(xué)與線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)各自取長(zhǎng)補(bǔ)短，線上資源和線下教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式可以讓二者相互融合、相互滲透，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[1]。

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中開展基于虛擬仿真的線上線下混合式教學(xué)，有機(jī)整合課堂學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)，通過信息技術(shù)與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的融合，使教學(xué)方式多元化、教學(xué)內(nèi)容豐富化、學(xué)習(xí)方式多樣化[2]?；谛畔⒒虒W(xué)平臺(tái)，積極創(chuàng)造條件在實(shí)踐教學(xué)中實(shí)質(zhì)性地實(shí)施以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，做到“線上”與“線下”優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)因材施教的高效率教學(xué)，有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和學(xué)習(xí)效果，最終達(dá)到以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)和創(chuàng)新性引導(dǎo)為輔的新時(shí)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[3]。

二、基于虛擬仿真的線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

以集美大學(xué)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程為例，課程共28學(xué)時(shí)，其中在線學(xué)習(xí)8學(xué)時(shí)(緒論課線上學(xué)習(xí)2學(xué)時(shí)、虛擬仿真線上實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí)、實(shí)體實(shí)驗(yàn)線上預(yù)習(xí)3學(xué)時(shí))，線下實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)21學(xué)時(shí)(緒論課線下教學(xué)與考試2學(xué)時(shí)，實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作19學(xué)時(shí))。混合式教學(xué)貫穿于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的課前、課中、課后，形成以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)和創(chuàng)新引導(dǎo)為輔的教學(xué)模式[4]。

1.課前學(xué)情調(diào)查，逆向設(shè)計(jì)教學(xué)方案。針對(duì)以上三個(gè)問題，引導(dǎo)學(xué)生掌握緒論課、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等線上學(xué)習(xí)方法，制定了線上學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)任務(wù)清單、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)機(jī)制。學(xué)生完成線上學(xué)習(xí)，教師通過“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)督學(xué)導(dǎo)學(xué)。

預(yù)習(xí)管理平臺(tái)為學(xué)生提供了電子版預(yù)習(xí)資源，包括教材、實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)、課后習(xí)題以及實(shí)驗(yàn)拓展等，幫助學(xué)生輕松、快速、有效、針對(duì)性預(yù)習(xí)。

2.課前知識(shí)內(nèi)化階段。課程團(tuán)隊(duì)積極轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，借助在線平臺(tái)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源，多維度地改善課堂教學(xué)效果。教師通過超星平臺(tái)搭建在線開放課程平臺(tái)，通過線上學(xué)習(xí)平臺(tái)和學(xué)習(xí)群開展答疑、組織討論，鼓勵(lì)學(xué)生同伴討論。

學(xué)生可借助超星慕課平臺(tái)觀看實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，也可以通過平臺(tái)觀看我們的教學(xué)視頻，掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理、實(shí)驗(yàn)儀器、操作要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)。

3.課中翻轉(zhuǎn)階段。在傳統(tǒng)內(nèi)容基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)新穎的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課題，以學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究為主，老師通過線上線下翻轉(zhuǎn)課堂指導(dǎo)為輔，鼓勵(lì)分組討論，充分發(fā)揮學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)過程中的主體作用，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索中掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法。學(xué)生課前通過線上視頻學(xué)習(xí)、虛擬仿真操作練習(xí)、試題庫(kù)練習(xí)，教師在線上課程基礎(chǔ)上通過多渠道評(píng)價(jià)機(jī)制了解在線學(xué)習(xí)成效，通過課程思政引導(dǎo)、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)剖析、實(shí)驗(yàn)案例研討、實(shí)驗(yàn)拓展等推進(jìn)課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，包括實(shí)驗(yàn)室各種設(shè)備的放置、以自然的方式操作虛擬儀器，增強(qiáng)學(xué)生的現(xiàn)實(shí)感。適當(dāng)插入與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的大學(xué)物理理論知識(shí)，將物理實(shí)驗(yàn)與理論知識(shí)有效結(jié)合，讓學(xué)生在動(dòng)手操作的同時(shí)，理解消化物理理論知識(shí)，使他們以更大的興趣去獲取知識(shí)。預(yù)習(xí)結(jié)束前需要完成預(yù)習(xí)測(cè)試，檢驗(yàn)預(yù)習(xí)效果。針對(duì)預(yù)習(xí)中存在的問題，教師與學(xué)生在信息化平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)時(shí)的有效溝通。教師結(jié)合學(xué)生預(yù)習(xí)的數(shù)據(jù)反饋情況和問題討論情況，隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、把握學(xué)生預(yù)習(xí)過程中的難點(diǎn)問題，教師在實(shí)驗(yàn)講授環(huán)節(jié)重點(diǎn)突出講解，有針對(duì)性地改進(jìn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

4.課后進(jìn)階階段。結(jié)合學(xué)生線上學(xué)習(xí)、線下實(shí)驗(yàn)操作，教師引入探究式研討并進(jìn)行總結(jié)、布置思考題、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)拓展課題，鞏固、應(yīng)用、拓展所學(xué)知識(shí)。開展虛擬仿真拓展實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽(創(chuàng)新)、教師科研項(xiàng)目和社會(huì)實(shí)踐等，在實(shí)踐中提升實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和服務(wù)社會(huì)能力。

本課程已建立30個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)(22個(gè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)、4個(gè)專題特色實(shí)驗(yàn)、3個(gè)VR與3D實(shí)驗(yàn)、1個(gè)自行研發(fā)的綜合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目)，同時(shí)將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)納入課程體系，學(xué)生可選擇2-3個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，完成線上練習(xí)和操作測(cè)試，有助于完善并彌補(bǔ)有限的實(shí)驗(yàn)條件，有利于學(xué)生的知識(shí)延伸和創(chuàng)新能力的提升。

線下課堂教學(xué)通過“教師為引導(dǎo)，問題導(dǎo)向”的方式，將理論知識(shí)內(nèi)化，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，拓展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí) 和團(tuán)隊(duì)精神，促進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)水平最好地提高，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的表層意義建構(gòu)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容的線上預(yù)習(xí)，將理論教學(xué)進(jìn)行前置，教師只需對(duì)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解，將課堂更多的時(shí)間留給教師和學(xué)生進(jìn)行線下互動(dòng)與實(shí)驗(yàn)研討?？紤]到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力，首先以“啟發(fā)式”“問題式”進(jìn)行課堂研討，由教師提供2～3個(gè)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理、儀器操作、實(shí)驗(yàn)拓展等相關(guān)普遍存在的共性問題，采用分組協(xié)作探索的方式進(jìn)行討論，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握和理解，激發(fā)學(xué)生在討論中的活躍度。其次，學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中遇到的實(shí)驗(yàn)問題，鼓勵(lì)學(xué)生之間相互合作，積極的交換意見和想法，共同分析與探究，增強(qiáng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和能動(dòng)性，教師密切關(guān)注每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況進(jìn)行指導(dǎo)，防止操作不當(dāng)，損壞實(shí)驗(yàn)儀器。最后，教師對(duì)學(xué)習(xí)和接受能力強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

三、課程內(nèi)容重構(gòu)與資源建設(shè)

(一)課程內(nèi)容重構(gòu)

1.重構(gòu)課程思政體系。從經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)和物理學(xué)史中抽取立德樹人元素，重構(gòu)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程思政體系。課程團(tuán)隊(duì)立項(xiàng)了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程思政”校級(jí)教改課題，設(shè)計(jì)了各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的思政元素，結(jié)合各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引入愛因斯坦、牛頓、普朗克、邁克爾遜、惠斯登、霍爾、法拉第、托馬斯·楊、法布里、弗蘭克、赫茲等物理學(xué)家的價(jià)值觀與科學(xué)精神，引出實(shí)踐出真知、勇于探索的理念，形成誠(chéng)實(shí)、求精、嚴(yán)謹(jǐn)、耐心等良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)[5，6]。

2.依據(jù)學(xué)科前沿與時(shí)代發(fā)展需求更新知識(shí)體系。本課程在保證驗(yàn)證性基本實(shí)驗(yàn)(6個(gè))的基礎(chǔ)上，引入綜合性實(shí)驗(yàn)(6個(gè))和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)(5個(gè))，其中引進(jìn)美國(guó)PASCO接口自行研發(fā)了4個(gè)計(jì)算機(jī)測(cè)量基本物理量的創(chuàng)新特色實(shí)體實(shí)驗(yàn)，改造了6個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，自行開發(fā)了天體吸積盤的流體力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，引入了掃描隧道顯微實(shí)驗(yàn)、LED/LD、熱輻射、礦鹽及雜質(zhì)檢測(cè)等7個(gè)大型綜合應(yīng)用特色虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科、跨專業(yè)、項(xiàng)目實(shí)踐的融合及基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的拓展。

(二)課程資源建設(shè)

引進(jìn)國(guó)家精品在線課程“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”(國(guó)防科技大學(xué)，何焰蘭)，結(jié)合本校“應(yīng)用型人才培養(yǎng)”的定位，重構(gòu)了教學(xué)內(nèi)容，凝練三基知識(shí)、重點(diǎn)、難點(diǎn)，知識(shí)模塊化，在本校開設(shè)了SPOC混合式課程。

本課程主要學(xué)習(xí)資源建設(shè)內(nèi)容：

物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)教學(xué)視頻8個(gè)、課件8份，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)簡(jiǎn)介、測(cè)量與誤差、直接測(cè)量的結(jié)果表達(dá)、間接測(cè)量的結(jié)果表達(dá)與儀器誤差、有效數(shù)字、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的一般方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的圖示圖解法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的逐差法與最小二乘法。學(xué)生通過遠(yuǎn)程視頻與課件學(xué)習(xí)以及線下集中授課學(xué)習(xí)，參加網(wǎng)上在線測(cè)試。

實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻16個(gè)，包括4個(gè)力學(xué)與熱學(xué)實(shí)驗(yàn)、4個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)、5個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)、3個(gè)近代與綜合物理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過觀看實(shí)體實(shí)驗(yàn)視頻后可遠(yuǎn)程登錄虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)操作和測(cè)量，然后參加線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資源。系統(tǒng)提供22個(gè)基礎(chǔ)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可供學(xué)生預(yù)習(xí)和在線實(shí)驗(yàn)操作。拍攝了16個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作視頻并上線“超星”平臺(tái)，可供全校師生共享。自行研發(fā)了“天體吸積盤的流體力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”，并上線學(xué)校平臺(tái)，可供校內(nèi)外師生共享。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與考試系統(tǒng)。系統(tǒng)包括試題庫(kù)管理、試卷庫(kù)管理、預(yù)習(xí)平臺(tái)管理、考試平臺(tái)管理、自動(dòng)判卷等功能。

四、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

本課程實(shí)施開放式、模塊化教學(xué)方式改革。進(jìn)行了以下教學(xué)方法改革[7]：

1.緒論課模塊：“自主學(xué)習(xí)法”+線上線下翻轉(zhuǎn)課堂改革。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)線上緒論課資源、試題庫(kù)練習(xí)，教師通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)及線下題庫(kù)測(cè)試檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

2.虛擬仿真模塊：“沉浸式情景實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”+線上線下翻轉(zhuǎn)課堂改革。團(tuán)隊(duì)引入30個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可在線沉浸式完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作，教師結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂方式完成課堂教學(xué)，效果明顯。

3.實(shí)體實(shí)驗(yàn)：“探究式開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”+線上線下翻轉(zhuǎn)課堂改革。團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)了一批教學(xué)案例進(jìn)行探究式教學(xué)，課堂“活起來”，具有創(chuàng)新性。

五、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)組織實(shí)施

本課程實(shí)施開放式、模塊化教學(xué)。課程內(nèi)容分為三大模塊組織實(shí)施教學(xué)：

1.緒論課模塊。設(shè)置2學(xué)時(shí)線上自主學(xué)習(xí)與題庫(kù)練習(xí)，2學(xué)時(shí)線下授課與考試。線下授課采用學(xué)習(xí)通翻轉(zhuǎn)課堂組織教學(xué)。

團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并拍攝9個(gè)測(cè)量與誤差線上視頻并建立試題庫(kù)。學(xué)生通過線上完成2學(xué)時(shí)視頻學(xué)習(xí)及題庫(kù)練習(xí)；線下教學(xué)2學(xué)時(shí)，其中第一次課(1學(xué)時(shí))完成課程簡(jiǎn)介、測(cè)量與誤差知識(shí)點(diǎn)、線上學(xué)習(xí)任務(wù)布置，第二次課(1學(xué)時(shí))完成開放有效數(shù)字、數(shù)據(jù)處理方法及線下測(cè)試。由于線上視頻學(xué)習(xí)與題庫(kù)練習(xí)次數(shù)不限，并輔以線下測(cè)試，大大提高了緒論課的教學(xué)效果及后續(xù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理能力。

2.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

(1)實(shí)驗(yàn)拓展子模塊：完成2-3個(gè)實(shí)驗(yàn)的線上練習(xí)并通過操作測(cè)試，按3學(xué)時(shí)加權(quán)計(jì)入總成績(jī)；

(2)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)子模塊：學(xué)生通過線上沉浸式虛擬仿真操作完成線上實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，教師通過線下檢測(cè)預(yù)習(xí)效果。

團(tuán)隊(duì)建立30個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)納入課程體系，學(xué)生可選擇2-3個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，完成線上操作練習(xí)和操作測(cè)試，有助于完善并拓展實(shí)體實(shí)驗(yàn)課程體系，有利于學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和創(chuàng)新能力的提升。

3.實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作模塊。共開出16個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生至少應(yīng)完成7個(gè)實(shí)驗(yàn)并符合子模塊要求。設(shè)置5個(gè)子模塊：

必做模塊1個(gè)實(shí)驗(yàn)(計(jì)算機(jī)測(cè)定線性電阻伏安特性)；

力熱模塊2個(gè)實(shí)驗(yàn)(楊氏模量測(cè)定，線膨脹系數(shù)測(cè)定，選做1個(gè))；

電學(xué)模塊2個(gè)實(shí)驗(yàn)(模擬示波器使用，數(shù)字示波器使用，選做1個(gè))；

光學(xué)模塊3個(gè)實(shí)驗(yàn)(反射法測(cè)定棱鏡頂角，衍射法測(cè)定光波長(zhǎng)，折射法測(cè)定棱鏡折射率，選做1個(gè)；

任選模塊8個(gè)實(shí)驗(yàn)(三線擺法測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，扭擺法測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，光的等厚干涉，旋光儀測(cè)定液體濃度，數(shù)字多用表使用，數(shù)字電橋綜合應(yīng)用，計(jì)算機(jī)測(cè)定單縫衍射光強(qiáng)分布，計(jì)算機(jī)測(cè)定電阻溫度特性，任選2個(gè))。

學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)完成預(yù)習(xí)，線下結(jié)合“開放探究法”完成實(shí)體實(shí)驗(yàn)；教師線下檢查預(yù)習(xí)效果并通過學(xué)習(xí)通翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施授課。

團(tuán)隊(duì)錄制了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示視頻16個(gè)，每人分工負(fù)責(zé)課程運(yùn)行與答疑。發(fā)放虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)任務(wù)清單與學(xué)習(xí)要求，學(xué)生通過線上沉浸式虛擬仿真操作完成線上實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，教師通過“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)督學(xué)導(dǎo)學(xué)。學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)完成預(yù)習(xí)，線下結(jié)合“開放探究法”完成實(shí)體實(shí)驗(yàn)；教師線下檢查預(yù)習(xí)效果并通過學(xué)習(xí)通翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施授課。服務(wù)團(tuán)隊(duì)跟蹤學(xué)生掌握程度。學(xué)生完成思考題、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及探究課題。開展虛擬仿真拓展實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生參加物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競(jìng)賽和社會(huì)實(shí)踐等，提升創(chuàng)新能力。

團(tuán)隊(duì)編制了物理實(shí)驗(yàn)安全知識(shí)試題庫(kù)，融入了實(shí)驗(yàn)素質(zhì)、實(shí)驗(yàn)安全、等課程思政元素。制定了學(xué)生安全知識(shí)測(cè)試達(dá)到80分方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)入機(jī)制。

團(tuán)隊(duì)完成了緒論課電子版教材，融入了測(cè)量、誤差、不確定度、有效數(shù)字、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等環(huán)節(jié)的課程思政基本元素。學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)與線上線下混合式教學(xué)，浸潤(rùn)式完成誠(chéng)實(shí)、求精、嚴(yán)謹(jǐn)、耐心等良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和科學(xué)精神教育。

六、混合式課程教學(xué)評(píng)價(jià)

1.課程成績(jī)?cè)u(píng)定

(1)緒論課模塊：線上視頻學(xué)習(xí)40%，線上作業(yè)練習(xí)5%，線上測(cè)驗(yàn)3%，線下考勤12%，線下考試40%。

(2)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K：線上學(xué)習(xí)與操作練習(xí)，不限次數(shù)，成績(jī)達(dá)50分的，獲得操作考試資格。線上操作考試成績(jī)計(jì)入該模塊成績(jī)。

(3)實(shí)體實(shí)驗(yàn)?zāi)K：至少應(yīng)完成7個(gè)實(shí)驗(yàn)，多做實(shí)驗(yàn)給予平時(shí)成績(jī)獎(jiǎng)勵(lì)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的線上預(yù)習(xí)占20%，線下操作40%，線下實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%。

三個(gè)模塊加權(quán)平均成績(jī)排名前70%者，可免于期末考試；排名后30%者，需參加期末考試。

2.課程教學(xué)評(píng)價(jià)

課程評(píng)價(jià)包括四個(gè)維度：

(1)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。分為緒論課、虛擬仿真、實(shí)體實(shí)驗(yàn)三個(gè)模塊，包括學(xué)習(xí)通-緒論課評(píng)價(jià)、預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)評(píng)價(jià)，開放教學(xué)管理系統(tǒng)-實(shí)體實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。三個(gè)模塊加權(quán)成績(jī)排名前70%的學(xué)生，可免考；排名后30%的學(xué)生，必須參加期末考試。學(xué)生總評(píng)成績(jī)和優(yōu)秀率逐年提高，及格率高于90%。

(2)學(xué)生評(píng)價(jià)。包括教務(wù)系統(tǒng)學(xué)生測(cè)評(píng)、學(xué)習(xí)通問卷調(diào)查、質(zhì)量體系學(xué)生滿意度測(cè)評(píng)和微信公眾號(hào)學(xué)生采訪。

(3)同行評(píng)價(jià)。包括教學(xué)督導(dǎo)評(píng)價(jià)和同行教師評(píng)價(jià)。

(4)外部評(píng)價(jià)。包括質(zhì)量體系評(píng)價(jià)、專業(yè)認(rèn)證評(píng)價(jià)及社會(huì)評(píng)價(jià)。

七、結(jié)論

教學(xué)實(shí)踐表明，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)納入實(shí)驗(yàn)課程體系，實(shí)施“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在線課程+實(shí)體實(shí)驗(yàn)?zāi)K化課程”相結(jié)合的課程體系改革，可彌補(bǔ)實(shí)體實(shí)驗(yàn)課程體系的不足、拓展學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，有利于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展和創(chuàng)新能力的提升。

實(shí)施“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)+實(shí)體實(shí)驗(yàn)”的線上線下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革，增加“開放探究討論”模式，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情并提高實(shí)驗(yàn)操作技能。

實(shí)施“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在線預(yù)習(xí)+實(shí)體實(shí)驗(yàn)在線預(yù)習(xí)+線下測(cè)試+線下操作”的混合式教學(xué)改革，提高可沉浸式情景實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

本課程實(shí)施開放式、模塊化教學(xué)改革，實(shí)施“沉浸式情景實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”“探究式開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”“自主學(xué)習(xí)法”+線上線下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法改革，自建30個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建立了“基于虛擬仿真的，以學(xué)生為中心，以實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退刭|(zhì)培養(yǎng)為核心”的開放式線上線下混合式教學(xué)模式,創(chuàng)新了基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程體系，提升了基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維[7]。