北京交通大学：以信息化视角管理物理实验室

文／盛新志

物理实验中心按照课内入门、课外拓展的思路，从课内教学着手向课外延伸，激发学生的实践探索兴趣，吸引学生开展课外实践创新活动。信息化平台的补充，让物理实验室的运行更加有序。

北京交通大学物理实验中心每年面向全校30个专业近3000名理工科学生进行24万多学时的基础实践课程教学。作为首批国家级物理实验教学示范中心，平台规模大，建设责任重。

为加强创新实践能力培养，实验中心按照课内入门、课外拓展的思路，从课内教学着手向课外延伸，激发学生的实践探索兴趣，吸引学生开展课外实践创新活动，构建了如图1所示的以能力培养为核心的物理实验教学培养体系。

围绕着“夯实基础、增强能力、构建平台、因材施教”的改革思路，实验中心针对实验室设备管理，实验教学，学生课前、课内和课后学习，以及课外实践活动等实验中心管理及与学生创新实践能力培养的方方面面，从网络信息化平台建设入手，建设了实验教学设备实时定位管理系统、四大物理实验课程教务管理平台、网络助学平台、自主开放实验室空位预约系统、物理实验竞赛网站，以及实验中心网站等六大信息化支撑平台，着力提升数字化信息化水平，借以提升教学质量和管理效率，为国家级物理实验教学示范中心建设提供了完整、成系统的信息化支撑，保证了国家级物理实验精品课程的建设。

图1 以能力培养为核心的两类四层次物理实验教学体系

实验设备管理平台

实验中心拥有的1450台物理实验教学设备，分布在3290平方米的教学实验室中，实验设备品种多，有效管理压力重。

实验中心创新性地扩充学校设备处实验仪器条形码的定义位数，将实验教学设备的组件也纳入了实验设备管理，并研制了符合物理实验教学设备需要的条形码仪器和网络管理系统，对实验设备的管理实现了空间定位上的实时网络管理。实验设备购置时间、厂家信息、维修记录等实验设备历史信息，以及实验设备状态和所配属的实验层次、实验项目、所摆放实验室等实验设备当前信息，在管理网络上一目了然。进出实验室的实验仪器或部件，通过实验室门口条形码扫描，将其状态变更自动上传管理网络，因而实现了实验设备位置及流向的实时跟踪，解决了设备使用效率、流动使用要求和实时定位有效管理的难题，提高了实验设备利用率和管理成效。

实验教务管理平台

实验中心所承担着全校大学物理实验、物理演示与探索实验、近代物理实验及理科物理实验基础等四大物理实验课程，全部实行开放式实验教学。所开实验项目数为学生平均学时数的5倍以上，学生可自选实验内容、指导教师、实验时间。为支撑这一开放教学方式，四大物理实验课程都建立了相应的网上教务管理系统。

通过网上教务管理系统，学生可完成实验项目的预约登记、实验相关信息查询、在线交流、教师评教等操作；教师可实现信息发布、师生互动、教学管理、成绩统计等功能；教务管理人员通过本系统可以进行课程和相关活动信息发布、选退课管理、成绩发布和统计等教务管理活动。

2004年，大学物理实验课程最先实施开放教学，最先建立了大学物理实验课程网上教务系统。为充分满足不同层次学生的需要，2008年和2011年先后经历了两次升级，功能更加齐全。为满足学生手机上网的需求，2012年新开通了手机版大学物理实验课程网上教务系统，物理演示与探索实验课程的教务管理系统，目前也已升级到能短信提醒实验上课时间。

网络助学平台

针对实验仪器、场地及师资等实验教学资源未达到极大丰富的现实，实验中心为优化学生物理实验课程的自主学习环境，在实验课程的课前预习和课中引导方面，建设了大学物理实验课前网上三维虚拟空间实验项目预习系统和实验导学系统，以及物理演示实验导学系统等网络辅助教学平台。

2011年，在教育部教指委教改项目的资助下，实验中心与软件公司合作，完成了大学物理实验项目在网上三维虚拟空间中的实现。学生在选择物理实验项目前和上实验课前预习，可在三维虚拟空间中实际操作相应实验项目的虚拟实验设备进行实验。这套系统的应用，有力地提升了实验课堂的教学质量，大大降低了实验教学设备的人为损伤率，拓展了实验学习空间，提高了教学质量。

在辅助课堂教学平台建设方面，在2009年，实验中心动员全体实验教师自主开发出大学物理实验导学系统。该系统博采广大优秀实验教师宝贵的教学经验，包括基本仪器介绍、基本实验、基础实验、专题综合实验、设计性实验等全部大学物理实验类型。配合大学物理实验精品课程分层次教学要求，以文字、图表、照片、视频等多媒体形式，共45个实验项目，150余段视频，构成了多维数字化导学系统。针对实验项目的各个环节，特别是实验过程中容易出现的问题，全方位地为同学们提供指导和帮助，吸引学生自主学习，提高分析问题和解决问题的能力,也有效地提高了课堂教学效率和质量。在2002年，在国内率先自主开发了物理演示实验导学系统，2007年和2012年又开发了第二和第三期。目前物理演示实验导学系统内容包括力热、振动与波、电磁、光学、近代与综合、物理百科、科学百科7个栏目，资源量已达40G。大学物理实验和物理演示实验投入使用以来，累计使用已突破20万人次。为进一步提高示范辐射作用，加大优质教学资源的共享力度，实验中心2006年后两次对实验中心网站进行升级改造。从最初单一的实验中心情况介绍，到包含大学物理实验国家级精品课程网站、物理演示与探索实验课程网站和学科竞赛网站。校外访问可了解实验中心四大物理实验课程的教学内容、实施的教学改革及教学安排，和实验中心师资队伍建设、教学仪器研发和科研成果情况，以及政策法规建设和学科竞赛情况。面向校外独立运行的中心网站，有效地提高了实验中心的示范辐射作用。