大学物理实验在线开放课程教学改革浅析

栾照辉 刘欣 赵磊

摘    要：“大学物理实验”作为理工类专业一门重要的基础必修课，在应用型人才培养方面起着举足轻重的作用。文章探讨了将在线开放课程融入到“大学物理实验”中的教学模式，探讨如何充分发挥在线开放课程的优势来弥补传统实验教学中存在的不足，激发学生的学习兴趣。这种新型的教学模式符合信息化时代的发展要求，必将成为未来“大学物理实验”教学的发展趋势。

关键词：大学物理实验;在线开放课程;教学改革

中图分类号：G642.0          文献标识码：A           文章编号：1002-4107（2021）01-0054-02

一、引言

“大学物理实验”作为理工类专业独立于“大学物理”而单独开设的一门基础必修课，是学生进入大学后接触的第一门实验技能训练课。通过对实验课程的学习，来加强学生对物理概念的认知，培养学生基本的实验技能、实事求是的工作作风以及严谨的科学态度，提高学生独立分析解决问题的能力。同时，“大学物理实验”中丰富的实验思想和巧妙的实验手段也帮助学生开阔了眼界，有助于引导与激发学生的创新思维和意识[1]。

随着互联网技术的发展和大规模普及，“慕课”这一新型的教学模式自2008年被提出后受到了世界各国教育专家和学者的广泛关注。“慕课”是大规模开放性在线课程的简称，在这种教学模式下，学生主要通过在线观看教学视频来完成对知识的学习，教师则主要负责解决学生在学习中遇见的问题并对课程内容作进一步的延伸，从而完成知识的迁移和深化过程。“慕课”这种开放的学习环境不仅打破了学习过程中对时间与地点的限制，更重要的是它改变了传统教学中以教师讲授为主导的教学模式，使得学生可以根据自己的意愿主动选择想要学习的内容，引导学生积极主动地带着问题去思考和交流，从而真正实现了以学生为中心的教学目标[2]。

本文在传统“大学物理实验”教学模式的基础上，提出了一种将在线开放课程融入到“大学物理实验”中的教学思想。学生主要通过在线开放课程对实验内容进行预习，在课堂上则主要进行实验系统的搭建、实验现象的观测以及实验结果的讨论。这样不仅丰富了教学内容，而且充分锻炼了学生的实验操作水平，通过与学生之间的交流讨论，激发学生对实验的热情，培养学生分析、解决问题的能力，增强其创新意识，这对促进理工科“大学物理实验”的教学改革有着重要的意义。

二、传统大学物理实验教学模式及不足

“大学物理实验”教学内容主要包括力学、热学、声学、光学、电学等普通物理实验和在近代物理学发展史上起着重要作用的近代物理实验两大部分。由于实验设备以及实验教学学时的限制，在物理实验教学过程中很难确保每一个学生都能够独立完成实验操作，这使得物理实验教学从某一方面讲只是传授给学生一些基本的实验测量方法，并没有真正意义上锻炼学生的实际动手能力，这样势必使学生丧失锻炼自己独立分析和解决问题的机会，达不到物理实验教学的真正目的。

传统的“大学物理实验”教学模式主要包括实验前的预习、实验中的操作以及实验后的报告三大部分内容。实验前的预习要求学生通过教材对实验内容进行初步的了解并完成相应的预习报告。但是书本上的内容很难将一些深奥的物理现象和实验操作步骤生动地展现在学生面前，因而难以达到理想的预习效果。实验中的操作是指学生在预习的基础上，通过课堂上教师的讲解完成实验操作并记录下测量数据。由于学生层次具有不一致性，教师在讲解实验的过程中很难照顾到所有学生，这会导致一部分学生在教学时间内无法完成实验，达不到真正的学习目的。实验后的报告则要求学生对测量数据进行处理，得出结论，并完成相应的实验报告内容。这部分内容是学生成绩评定的依据。由于实验报告数量非常多，且数据处理的计算量较大，教师在评定的过程中根本无法核对每一位学生的计算情况，这会让一部分学生觉得有机可乘，从自己编造测量结果甚至去抄袭他人的实验报告，导致实验成绩无法完全反映出学生真实的实验态度。由此可見，传统的教学模式思想比较单一，教学方式比较落后，很容易使学生失去作实验的兴趣，因此急需在物理实验教学中加入新的教学理念，为物理教学注入新的活力[3]。

三、在线开放课程与传统物理实验相结合的教学模式

在线开放课程有着传统教学模式无法比拟的优势。首先，学生可以根据实际情况自由地选择学习时间及地点。其次，学生可以针对学习过程中遇到的困难反复观看教学内容，并且可以通过网络将问题反馈给教师，通过与教师间的交流互动来解决出现的问题。这种教学模式将学生被动的学习转化为主动的学习，能够提高学生的学习热情，真正意义上地实现了以学生为教学中心的教学目标[4]。基于此，我们提出了一种将在线开放课程融入到“大学物理实验”中的教学思想。这种教学模式的基本形式是：教师将实验讲义、虚拟仿真实验以及微课视频等完备的学习资料上传到网络，学生根据教师提供的学习资料完成预习，并总结在学习过程中所遇到的问题。课堂上的教学中心则不再是传统教学中单纯地教会学生如何去作实验，而是通过开放式的教学研讨引导学生对实验过程中遇到的实验现象及数据处理等问题进行分析探讨。课下，学生将实验数据以及写好的实验报告上传到网上，教师通过网络给出实验成绩。这种将在线开放课程与传统物理实验教学相结合的模式能够弥补传统“大学物理实验”教学中存在的不足，极大地丰富和完善了“大学物理实验”的三大教学内容。

首先，对于实验前的预习来说，传统的教学模式学生只能从实验讲义上大致了解实验内容，对于一些复杂的实验原理及实验现象并不能产生直观的认识，这会导致学生在预习时比较盲目，很难达到理想的预习效果。学生在预习过程中产生的这些疑问会直接影响到实验中的操作，这就使得一些学生在完成测量任务时，只是机械地去模仿教师所讲的实验步骤，而不是去主动思考实验中所蕴含的物理思想，失去了锻炼自己主动思考及分析解决问题的机会。在线开放课程不仅可以为学生提供实验讲义，还可以利用丰富的网络资源为学生呈现出一些虚拟仿真实验结果。这使得实验现象能够更加直观地展现在学生面前，有助于学生全面深刻地理解物理规律，掌握实验方法。随着软件编程以及建模技术的发展，网络虚拟实验室的搭建为学生提供了更加逼真的虚拟元件及可视化交互环境，学生只需通过鼠标点击虚拟元件便可以搭建自己想要的实验系统并仿真出实验结果，也可以利用虚拟实验平台来验证自己设计的实验方案的可行性，从而真正激发学生的学习兴趣，提升其自主创新能力。

其次，在实验操作上，传统的教学模式主要由教师进行实验内容的讲授，之后学生根据自己的理解完成实验操作。为了给学生留有足够的操作时间，教师的讲授时间通常不超过半小时。但是在这么短的时间内学生很难消化所有的实验内容，这就让学生在作实验时会表现出动手能力不足，甚至无法完成实验等问题，这无疑失去了开设“大学物理实验”课的最根本意义。在线开放课程中最重要的一个环节就是微课视频的加入，这使得学生在课前就可以通过视频对教学内容进行详细的了解，并且可以根据自己的实际理解程度对教学内容进行反复的学习，同时，学生还可以将学习过程中遇到的问题通过交互平台向教师提问，教师可以通过在线解答或者在课堂上讨论的方式完成对学生的答疑解惑，这样就解决了传统教学模式中存在的问题，真正实现了以学生为本的教学理念。

再次，传统的教学模式学生需要将实验报告上交到指定地点，如实验报告箱、教师办公室等处。教师则根据学生的实验报告情况给出相应的成绩，然而，这个成绩的评定很难做到公平、公正。因为大部分实验报告都是千篇一律的格式，更有甚者会出现一样的测量数据。另一方面，由于“大学物理实验”是面向全校的教学科目，因此教师所需要批阅的实验报告数量就会非常多，教师根本无法准确判断每一位学生的计算能力，这就会导致实验成绩无法完全反映出学生的真实水平。而在线教学的互联网功能能够有效地解决上述问题。首先，学生可以将自己完成的实验报告通过网络递交给教师，这就节省了学生上交报告的时间。其次，教师可以将逐差法与最小二乘法等典型的数据处理方法通过计算机辅助软件进行编程，学生只需将测试结果输入到指定位置，系统便会根据计算程序给出相应的计算结果。这样就可以有效地考察学生在数据处理过程中的计算能力，并杜绝抄袭现象。

四、新型教学模式给教师带来的机遇与挑战

在线开放课程与传统物理实验相结合的教学模式符合信息化时代的发展要求，为每一位实验教师提供了展示自己才华的舞台。教师可以利用网络上的优秀资源丰富和完善自己的实验教学内容，扩大教学空间，丰富教学手段，从而促进精品课程的建设，更好地完成教育教学目标。与此同时，教师为了能够适应教育信息化的发展趋势，需要不断地调整、充實和完善自身的知识结构，不断探索行之有效的教育方式，以促进自身专业的成长和综合素质的提高。在新的教育模式下，教师应该主动适应角色的转变，真正地成为学生学习上的朋友和引导者，使“大学物理实验”的教学呈现出一种新的发展趋势。

五、结语

“大学物理实验”作为理工类专业的一门重要基础必修课程，在提升学生基本的科学素质和综合能力方面有着不可替代的作用。本文探讨了将在线开放课程融入到传统实验教学中的教育模式，并充分发挥在线开放课程的优势来弥补传统实验教学中存在的不足，激发学生的学习兴趣。这种将网络教学与传统教学相融合的模式符合信息化时代的发展要求，必将成为未来“大学物理实验”教学的发展趋势。

参考文献：

[1]陈欢等.基于慕课模式的大学物理实验教学改革[J].轻工科技，2016（10）.

[2]张会娜，何昊.“慕课”背景下我国未来教育的发展趋势分析[J].科技资讯，2016（21）.

[3]张燕，李晓敏.新视角下的大学物理实验教学[J].科教导刊，2015（8）.

[4]巩学梅，陈振，张新光.慕课（MOOCs）在高等教育中的应用现状及发展前景探讨[J].宁波工程学院学报，2014（3）.