应用型本科院校大学物理实验网络教学的探索和研究

（哈尔滨石油学院实验中心 黑龙江·哈尔滨 150000）

2020年初，因为特殊状况的突发，各级教育部门按教育部和当地党委政府统一部署要求全力防控，为了这次突发状况各校要求学生居家学习，大学物理实验中心全体教师积极响应学校“停课不停教、停课不停学”的号召，结合学校实际情况，通过视频会议积极研究讨论大学物理实验在此期间的授课方案。经过研究决定，面向全校理工类学生的物理实验课程在特殊时期期间采用“慕课+钉钉视频会议+虚拟仿真实验+设计性实验”相结合的在线教学方式。目前，在线实验教学工作圆满完成，得到了学生和学校教学督导的好评，为今后大学物理实验教学工作的教学改革奠定了基础。

1 大学物理实验教学思路

《大学物理实验》是理工科学生的必修课。这门课的主要目的是训练学生的实验方法和技能，掌握常用仪器的操作方式。重点培养学生的科研素养，提高学生的动手能力和创新能力。特殊状况爆发后，教育部要求各高校应充分利用优质的在线课程，依托各类信息化教学平台，积极开展线上授课和线上学习等在线教学活动，实现教师“停课不停教”，学生“停课不停学”，保证在此防控期间的教学进度和教学质量。大学物理实验作为一门实践课程，如何开展在线教学，让学生有在学校上课的亲身体会，又能够在实践方面训练学生学会使用常用仪器，培养学生动手操作能力，努力提高学生的创新意识，是本学期大学物理实验教学的重中之重。

2 大学物理实验网络教学的实施方案

大学物理实验教研室通过视频会议研讨防控期间的教学思路，为了便于学生适应此期间在家学习物理实验，我校采取“慕课+钉钉视频会议+虚拟仿真实验+设计性实验”相结合的教学模式，提高大学物理实验课程的创新性。为了让学生在家也能动手做实验，经过多次会议研讨，方法论证和实验试作，我们最终确定了4个设计性实验项目。因此，授课计划中包括绪论课、5个虚拟仿真实验和4个设计性实验。我校使用的是安徽科大奥锐科技有限公司的虚拟仿真系统为我校提供技术支持和保障。本学期不仅高效完成了教学计划，又能提高学生对实验的积极性和趣味性。

2.1 授课方式

目前网络教学平台众多，网上慕课资源丰富，在“爱课程”，“中国大学mooc”等平台均有成熟的大学物理实验的在线课程。大学物理实验教师将网络教学资源整合，为了便于学生学习，将符合我校教学大纲的实验视频和实验教材上传到超星平台中，目前该平台前期已经制作上传了包括绪论课和10个实验项目的电子教材、授课ppt、授课视频、测验题目以及其他相关参考资料，学生可以通过平台观看绪论和每一个实验项目的授课视频并做测试题。为了提高学习效果，便于教师了解学生的学习情况，教师会在虚拟仿真系统中安排实验预习题，要求学生在上课之前完成实验预习题目，教师导出预习成绩了解学生的预习情况。

为了让学生能够在家中顺利的进行大学物理实验的学习。教师根据虚拟仿真实验的具体实验内容、实验指导和注意事项，制作ppt将实验原理和虚拟仿真实验相结合。通过课上的讲解让学生能够抓住实验的重点，理解和掌握实验和仪器设计的巧妙之处，为今后的学习开阔思路。学生登录科大奥锐提供的虚拟仿真实验系统进行实验操作。在此系统中，每个实验都建有实验指导书、实验介绍、操作视频及操作评分系统。本学期教学计划为学生开设了5个实验，涵盖了力学、热学、光学和电学实验。选取的这5个虚拟仿真实验项目贴近教学大纲要求，每个虚拟仿真实验可替代一个实验室的实验。大学物理实验网络教学最大的问题在于教学过程中教师并不能直观的看到学生的操作方式，帮助学生解决学生操作问题甚至评价学生的操作能力。为了能够了解学生对于虚拟仿真实验操作的能力，教师选用钉钉视频会议的方式进行教学。上课过程中，学生对虚拟仿真实验系统有任何问题都可以通过桌面共享方式进行答疑，教师也可通过钉钉视频会议桌面共享方式查看学生的操作情况。学生通过虚拟仿真实验得到实验结果，进行数据处理和撰写实验报告单，为了提高学生处理数据的能力，教师在课堂中讲授如何使用办公软件来处理数据。例如，使用word中的公式编辑器来编辑计算过程，使用excel来绘制图表等等。

2.2 居家实验

学生通过网络授课学习，加深了实验原理和实验内容的理解和掌握；再通过虚拟仿真实验熟悉了实验仪器和实验操作。但是作为一门实践课程，最重要的还是要培养学生的动手能力和创新能力，因此，在实验课程中安排了设计性研究型实验，让学生不仅仅能够完成虚拟仿真实验和学习办公软件，还要实际动手操作，分析实验中遇到的问题，能够结合家中情况想办法解决问题。

教师为了避免学生初次进行设计性实验选题的迷茫，以虚拟实验系统的5个实验为基础，让学生选取4个在家进行实际搭建实验仪器，进行实验操作，测量实验数据，完成实验报告，并且与虚拟实验的数据进行对比，分析实验误差，得出实验结论。教师在上课前准备每一个实验项目的研究材料，引导学生进行研究和创新，这样既保证了基础薄弱的学生能够完成基本的学习，又能够让操作能力强的学生有挑战性。学生利用家中日常中常见的材料，目前，智能手机中配置了大量的传感器，如：时间、加速度、压力、光强等等，而且手机应用软件如phyphox、声音发生器等可以实现数据的测量和分析。学生可利用手机和家中常见材料搭建实验装置，自主安排实验步骤，将整体实际操作过程录制成视频，把实验结果撰写成实验报告单，提交给实验教师。学生通过亲自选择实验仪器，设计实验内容和步骤、实际操作、取得实验结果到撰写论文的全过程，提高学生的科学素养和科研习惯，培养学生的创新思维、锻炼学生的动手实践的能力和办公软件的使用能力。

3 大学物理实验网络教学的体会

通过教师和学生的积极响应和共同努力，以现代化的互联网平台为载体，采用先进的视频和课件制作、在线交流等信息化技术手段，引进混合式教学等教学方法，大学物理实验高质量的完成了本学期的教学计划。学生们普遍认为在此期间，大学物理实验课程的实施方案，不仅达到了教学的预期效果，而且还提高了学生对实验的积极性和主动性。通过学生的成绩观察，成绩优秀的学生比例占到了20%，比以往学生的优秀比例高出10%，并且本学期不及格的学生比例才5%。这充分说明了网络教学模式在当前教学模式下的具有一定的优势，对于返校后的教学改革具有一定的积极作用。

在此次特殊环境下，大学物理实验采取了“慕课+钉钉视频会议+虚拟仿真实验+设计性实验”相结合的网络实验教学新模式，将大学物理实验与信息化的教学手段进行了融合，不仅提高了学生对实验的主动性和创造性，增强了学生在实际操作中的动手能力和思维能力。通过网络教学，使教师提高了网络授课能力，将网络知识与实践教学结合起来，为今后大学物理实验的教学改革提供了方向。