线上预习模式在大学物理实验教学中的应用研究

摘要：在新冠肺炎疫情的影响下，大学物理实验的教学模式发生了较大的变化，传统的线下教学模式逐渐转变为线上线下相结合的形式。本文借助在线预习平台，提出了大学物理实验在线预习模式，通过组建网络预习题库、组织学生对相应实验进行仿真预习，并从在线预习成绩和在实际操作过程中展现的实际效果两个方面得出大学物理实行在线预习的有效性，旨在為大学物理实验教学改革创新提供思路。

关键词：在线预习;大学物理实验;教学模式

大学物理实验课程是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。对于学生而言，大学物理实验的学习环节通常分为三个部分，分别是课前预习、课堂实验以及课后对数据的处理并撰写实验报告。在进入课堂实验前，学生应该对实验项目、实验仪器的基本情况如实验目的、仪器、实验原理和方法、实验内容等一定的理解掌握才能确保在进入实验课堂后快速进入状态并保证实验课堂的学习质量。然而，在传统的大学物理实验预习模式中，学生预习主要以教材为主，大部分学生只是将教材中的内容摘抄到预习报告中，到了课堂实验环节，依然依赖于教师的讲授与演示，导致实验教学质量大打折扣。如何有效提高学生预习水平，确保学生在进入实验室之前就能对实验基本内容有所掌握，是近年来各高校大学物理实验课程改革的重点内容之一[1]。

2020年春一场突如其来的新冠肺炎疫情打破了原有的大学物理实验室内教学模式，国内外高校纷纷寻求线上与线下混合式的教学模式，线上MOOC与虚拟仿真实验、线下居家物理实验开辟了大学物理实验教学的新篇章。我校物理实验室根据实际教学条件及教学资源，结合科大奥瑞公司为全国高校提供的免费在线预习系统，将在线预习模式引入大学物理实验教学中，改革了大学物理实验预习模式，在面临学生返校后实验课紧张的前提下有效确保了大学物理实验的预习效果。

1大学物理实验在线预习平台简介

本次使用的线上预习系统由科大奥锐有限公司提供，系统内包含四个模块，分别是基础信息平台、实验预习系统、实验报告只能评阅系统、仿真实验。在发布预习通知前，我们将教师及学生的信息录入，创建个人账号，其中学生信息以班级为单位进行录入，便于成绩管理。在实验预习系统中由教师对本学学习的实验项目针对性地出题，出题类型包含了单选、多选、填空、判断等题型，并根据题目难易程度不同给出相应的分值，最后向学生发布安排预习，学生登录个人界面便可完成预习题目完成对实验原理的理解。在仿真实验模块，该系统包含了力学、热学、光学、电磁学、近代物理五个模块共47个仿真实验项目，能够基本满足大学物理实验的项目内容，在进行预习时，学生可以现通过结合教材说明以及模拟操作掌握对仪器原理、操作过程的学习与掌握。

2大学物理实验线上预习模式的探索与使用

我们学校大一、大二两个年级的学生在今年上半年疫情期间都有大学物理实验课程的学习安排，按照课程开设情况，大一年级学生需要学习绪论和9个实验项目，大二年级学生需要学习9个实验项目，具体实验项目如表1、表2所示。由于疫情的影响，在返校前均不能开展课程教学，但是又面临着返校后课时严重紧张的情况，在这样的情况下，我们积极探索线上教学模式，并利用了科大奥瑞公司免费提供的线上仿真实验平台开展了线上教学。在安排线上预习时，我们在钉钉上组建了班级群，发布线上预习安排并进行答疑。在疫情期间，我们先后组织了两千余名学生完成了14个内容（包含绪论）的线上预习。在复课后，因为课时紧张，实验课时大大减少，但由于事先进行了线上预习在一定程度上保证了大学物理实验课程的教学质量

3线上预习模式取得的效果及反思

通过一个多月的探索实践，这种把对大学物理实验的预习从线下围绕课本方式转变为线上围绕仿真实验、预习题库开展的新型教学模式取得了较为明显的教学效果，利用线上预习模式后，我们从学生的预习成绩和复课后的课堂理解能力得到了一定程度的反馈。

3.1学生预习成绩分析

一、二年级学生共完成了14个实验项目的虚拟仿真实验操作及预习试卷，在预习完成后，每个实验项目相应生成预习成绩汇总表，从预习成绩能够在一定程度上反应学生对实验原理等内容的理解。以一年级学生完成的不良导体热导率的测量实验为例来进行说明分析。

在预习题目的设置上，我们针对这个实验项目所涉及的原理、方法等内容设置了12道单选题，每题2分、1道多选题4分、3道填空题，每题4分、20道判断题，每题3分，预习题总分100分。在题目内容的设置上，以导热率的基本定义、影响因素、散热速率和冷却速率等物理量的概念、稳态法测量的原理以及生活中反映热量传导的题目为主要内容进行客观考察，旨在使学生了解基本物理量以及测量方法。这个实验项目，我们预留了5天左右的时间开放给学生进行答题，最终完成答题人数共1122人，他们的成绩分布见图1。从图1可以看出，这个实验项目的预习成绩优良率达到了64%，特别是90分以上的学生达到了458人，占比40%，能够反映出大部分的学生能够较好地理解这个实验项目涉及的理论知识。

同样地，对二年级学生所完成的实验项目声速的测量进行对比分析，如图2所示，最终完成答题人数共1220人，预习成绩优良率得到了67%，90分以上学生达到了516人。

3.2课后学生课堂实践能力表现

复课后，根据学院疫情期间的教学安排，实验时长约为1.5小时每学生人次，而平常的实验时长将近3小时，相当于课时缩短一半，而要求则不变，学生仍然需要做出完整数据，这就要求教师大大缩短讲授及演示时长，实际上在授课过程中，教师只能边讲解边让学生操作，在授课前大部分老师都在担心学生会因时长过短而完不成实验造成拖堂，但事实表明，大部分学生都能够在规定的时间内正确完成数据测量任务，并且对实验的理论知识方面有一定程度的掌握，这体现在老师讲解部分理论时学生的反馈互动状态以及对实验思考题的回答准确性上。甚至是要求动手能力比较强的光学实验项目如分光计的调整与使用、迈克尔逊干涉仪的调整与使用都能够按时独立完成操作与测量，这在一定程度上表明传统的实验教学中学生的纸面预习部分和老师对于实验项目理论讲解可以在一定程度上由线上预习进行替代。

4结束语

在这一个多月的线上预习过程中，我们对大学物理实验线上预习模式有了更深入的接触与了解，事实上，经过这次疫情，我们再也不可能、也不应该退回到疫情发生之前的教与学状态，在今后的教学过程中，我们应当充分结合“互联网+”开展大学物理实验教学工作，这也是当代学习形式的一种发展趋势。在线上教学的探索中，我们仍需努力的方向还有很多，为了更好的得到在线教学效果，除了可以借助现有的线上预习平台资源外，也可根据实验室仪器实际情况建立在线资源库，通过设置实验所涉及的人文史料、学习须知、仪器相关图片介绍等模块，以便更好的与实际实验相衔接[2]，同时也可借助微课模式由教师录制实验关键知识点及操作视频加强学生对实验的了解掌握[3][4]。

参考文献：

[1]谭晓玲.谭泽富.吴光杰等.大学物理实验教学模式的探索[J].大学物理实验，2009，22（2）：113-114.

[2]王必利.张明.王黎.大学物理实验在线教学及资源建设的思考[J].大学物理实验，2016，29（1）：140-142.

[3]蔡青.胡永金.李星星.基于MOOCs的大学物理实验教学改革[J].实验室研究与探索，2016，35（9）：177-180.

[4]王涛.吴庆州.“互联网+”背景下物理实验信息化教学的探索与实践[J].物理实验，2018，38（9）48-54.

基金项目：武警警官学院校级课题。

作者简介：周晓云（1990），女，硕士研究生，讲师，主要从事大学物理实验方面的研究。

（中国人民武装警察部队警官学院 四川省成都市 610000）