大学物理力学数字资源的建设与共享研究

丛红璐+刘娜

摘要：本文以大学物理课程力学部分为例，介绍大学物理教学资源建设过程中的经验，着重讨论多媒体课件、物理演示实验和大学物理课程视频的制作和共享问题。

关键词：大学物理；力学；数字资源；共享

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）37-0067-02

数字教学资源的建设是大学物理课程建设的重要内容，是教学体系、教学内容、方法和手段的具体表现。如何更好地开展大学物理课程配套教学资源建设是各高校各学科开展教学改革的重要问题。目前我校每学期面向全校16个专业1800余名同学开设大学物理课程，为了更好地满足教学需要，教师在物理课程的课件、物理教学视频、演示实验视频制作及教学资源的共享方面进行了探索与实践，现以大学物理力学部分为例就资源建设中的经验和问题进行详细介绍[1-3]。

一、多媒体课件制作的原则和方法

制作多媒体课件时，在保证大学物理知识体系完整的前提下，注重教学内容与不同学科特点相互衔接。对于工程管理和工程造价等教学要求较低的专业则可引入内容较为丰富的物理学史、诺贝尔物理学奖介绍、物理与艺术、文科物理、趣味阅读等相关内容，一方面能开拓学生视野，另一方面则激发了学生的学习兴趣。在课件制作过程中主要利用Poworpoint、flash、Photoshop软件，课件中文字的字号和颜色需根据教学实际情况设计，保证最后一排学生能够看清，文字的背景则需根据字体颜色而设置。另外课件制作中的文字、公式和图片不是简单地将教案搬上屏幕，然后用鼠标点击出来，这样会使学生感觉教师讲得快，记不住，同时没有记笔记的时间。实践中课件文字出现的速度应与手写板书的速度大体相当，并且重要部分文字出现时能够配有声音以便引起学生的注意。

课件中的动画如果要实现仿真和模拟则需要利用VB，部分教学水平较高的学校可以通过Matlab实现物理学原理的仿真。动画力求与物理学原理的课堂讲解配合使用，而不是单纯地展示现象或实验过程，比如，刚体的平面运动除了解释刚体平面运动的特点外，动画制作时为配合教学过程可加入质心的运动轨迹，刚体形状发生改变时，质心位置随即改变，则质心轨迹也随之变化。再比如，刚体角动量守恒问题的动画制作，除了能够展示转动惯量增大时角速度减小，转动惯量减小时角速度增大的实验现象以外，动画还要体现出或者能让教师通过讲解使学生知道角动量守恒成立的条件，这样能够保证物理原理与课堂真正地结合。另外，利用Flash制作动画时建议做成.exe文件，视频则做成MP4类型的文件，这样上课时不需要安装多余的软件在一般配置的电脑上就可以打开准备好的视频资料。

总之，课件制作要简洁、美观、逻辑性强，同时具有整体性，不仅使学生能够听懂，更重要的是激发学生的兴趣，开拓学生的视野，培养学生的自学能力。

二、视频制作

1.物理演示实验视频制作。物理演示实验能够通过实验现象很好地演示物理原理，让复杂的理论生动化、具体化，因此物理演示实验是物理教学的重要资源。近年来通过调研了解到，有物理演示实验室的高校除了少数几所能够实现实验室和大学物理课程的开课教室在一个教学楼或距离较近，多数高校物理演示实验室距离上课教室都相对较远，这样较大的演示仪器带到大物课堂进行演示就非常麻烦，即使有些仪器体型较小或者进行了小型化的改进，从而能够带到教室中，但还可能受到教室场地较小、没有电源或电源距离较远、仪器设备操作不便、仪器操作时间较长或实验现象出现较慢等客观因素制约。因此录制演示实验视频资源既能够方便教学，又能够达到演示效果，对于没有演示实验仪器的学校在大学物理课程中利用视频进行教学更能丰富教学手段，因此视频对课程教学来讲是非常有帮助的教学资源。当然有条件的学校可将演示实验室对学生开放，让学生得到身临其境的真实体验。

在制作演示实验视频的过程中，仪器操作者要熟悉操作过程和实验现象，能够保证将实验现象录制清楚，物理演示实验的视频制作过程包括影片拍摄、采集、制作和后期剪辑等，首先把每一个实验的操作过程都用摄影机拍摄下来，然后由计算机进行采集，最后经过剪裁、编辑制作成视频文件。视频所占的空间往往较大，每个实验的视频尽量不要超过3分钟，否则占用空间较大，课堂上所用的时间也较长。

2.大学物理课程视频制作。近年来各高校纷纷开展精品课建设，从国家级到省部级的精品课都包含了非常重要的课程视频部分。从调研结果中我们可以看到，各高校课程视频制作的技术、场地和环境等条件均有所不同，例如有些高校课程的录制在实际上课的教室，也就是教师在讲课过程中，教室后边放置录像机将整个课堂的教学活动录制下来；有些师范类高校则在专门的微课教学实验室中录制视频；有些高校视频则录制成像百家讲坛一样的讲座形式，视频中没有学生和黑板，课程的重点内容通过后期剪辑反映在视频中；还有些高校则利用电脑屏幕录制软件在电脑前完成视频的录制。这些形式各有优缺点，例如，实际上课录制的视频虽然能够记录真实的课堂教学过程，但是往往受到录制设备较差和技术水平不够等条件的影響，使得很多这种视频中黑板字迹看不清楚，教师讲课声音较小，很难录制出高质量的视频课程；录制成讲座形式的课程较多出现在文科课程，对于理工类有大量公式和推导的课程则无法满足教学要求；在电脑屏幕录制的视频虽然视频质量和声音质量均较高，但是无法体现出与学生的互动。

如果视频从为学生提供自学资源的角度出发则电脑屏幕录制视频的方法相对较好，原因在于这种办法录制的视频质量高，便于学生利用移动设备（手机或PAD）进行学习，另外录制视频的时间可以略小于50分钟（1学时），能够使教学内容更加精练。在MOOC开展的过程中人们就提出过MOOC的重要性就是可以使得课程在线下为学生提供更为方便的自学服务，而MOOC视频的时间往往小于正常上课时间，一方面与课堂相互配合，一方面节约学生的学习时间。如果是课堂录制的视频则大多辨率较差，黑板看不清，声音很小，在移动互联成为生活不可分割部分的今天，这种视频是无法实现在移动设备上观看的，学生也没有必要消耗大量的时间完成课程的自学工作。基于以上考虑我们在大学物理力学视频制作时候尽量选择利用电脑屏幕录制的方法，在录制过程中还要注意可将演示实验的视频放到课程视频中进行讲解，例题的讲解也尽量不要太多。

三、资源的共享

资源共享的目的是为了使资源更好地为教学服务，在我校实际的教学过程中，课件和绝大多数高校一样放在了校园网中供大家下载查看，实际上有些学校网站只允许学校内部IP查看，校外人员无法查看，有些高校网络虽然外网能够查看课件，但也无法下载，这些都大大降低了资源的共享目的和意义。在教学过程中笔者发现，有些校园网的网速很慢，老师则将课件放入公共的邮箱中让学生任意下载，这其实也是一个好办法，因为这样一方面操作简单不受权限的影响，二是对于校园网访问不方便的高校学生而言节约了大量的访问等待时间，这样做最终达到的目的与挂在校园网上是一样的。对于视频而言，有些学校的课程是国家级或省级精品课程，这部分课程有专门的像爱课程一样的网站提供服务。而绝大部分高校的视频课程要么在校园网中出现，要么在公共视频网站中出现。实际上无论在什么网站中出现只要能够方便观看达到教学目的即可，但是很多情况下多数网站中均不提供下载服务，只能在线访问，这实际上很大程度上限制了共享的范围和受众人群。我们在实际操作过程中既将视频放到了校园网上也放到了视频网站中，这样能够保证学生无论在校内还是校外都能顺利流畅地观看课程视频。对于演示实验视频除了上传到网站可随时随地观看以外，在我校演示实验室利用屏幕进行视频展示，还提供了无线网络，学生可以通过扫描说明牌上的二维码免费观看操作以及实验现象，最大程度地为学生提供方便。

总之，教学资源的建设是课程建设的重要环节，教学资源的研制可以提高教师的知识水平和业务能力，资源的共享可以提高教学质量，增强教学效果。2016年作者们申报了教育部高等学校物理类专业教学指导委员会力学教学改革项目，主要研究内容是在独立学院中如何更好地开展教学资源的建设和共享，以上是依托该项目的部分研究成果。

参考文献：

[1]丛红璐，成爽，刘雪华，马俊刚.基于独立学院的大学物理开放实验室建设研究[J].时代教育，2014，（23）：80-80.

[2]于娜，丛红璐，刘雪华，吕金钟.物理教学与演示实验的契合[J].产业与科技论坛，2015，（5）：153-154.

[3]吕金钟.大学物理简明教程[M].第2版.北京：清华大学出版社，2014.endprint