混合式实验教学在大学物理教学中的应用探讨

巩朝晖 陶威龙 游章海 魏辉

摘要：我国重视大学物理实验混合式教学的研究，将网络技术引入教学课程，设计出仿真实验。针对实验教学中存在的问题以及应对措施进行系统总结，为进一步将混合式实验教学列入正常教学计划奠定基础。目前，我们还在不断丰富和完善混合式实验教学方案，致力于线上线下混合实验平台的建设， 期待有更多、更好的线上实验涌现，进一步推动混合式实验教学向纵深发展。

关键词：大学物理实验;混合式教学;教学方案;宅家实验;仿真实验

由于我国特殊国情，决定在全国高校实施在线教学，其中既包括理论课，也包括实验课。指导意见发布后，各地高校快速响应，按照“停课不停教、停课不停学”的要求，制订在线教学方案。

一、教学方案

实验课程，脱离了实验室能不能进行在线教学？怎样进行在线教学？在线教学效果如何？这些问题对全体实验指导教师而言都是一次全新的探索和挑战。大学物理实验是一门实践性课程，不等同于理论课教学，其教学的核心任务是通过对仪器设备的具体操作，达到锻炼学生动手能力、培养学生实验素养的目的。在实验课程停摆的四周里，大学物理实验教学团队迅速行动起来，通过开展线上线下教学研讨，借鉴学习全国高校优秀经验，统一思想，最终制订了线上实验和线下实验相结合的混合式教学方案，采用网络录播+宅家实验+虚拟仿真+钉钉群答疑的教学模式。网络录播用于绪论课，讲授数据处理的方法、实验理论及操作的讲解、实验结束后的问题总结，全方位助力学生理解实验原理、完成实验操作、解决实验中出现的问题。在计算机上用虚拟仿真技术模拟实验现实效果，学生不离家即可完成实验。课程团队教师除了每天在评论区点评互动之外，还利用钉钉群随时解答学生实验过程中出现的问题，加强与学生的互动交流。

二、实验内容

仿真实验不需要普通意义上的实验器材，仅利用仿真技术，建立虚拟实验环境，学生可以在这个环境中自行设计实验方案、拟定实验参数、操作仪器，模拟真实的实验过程，营造了自主学习的环境。仿真实验不受时间和地域的限制，随时可以完成线上实验。本中心引进了“科大奥锐虚拟仿真系统”。该系统是国内第一套虚拟现实型的教学软件，目前已推出多个版本。它分为力学、热学、光学、电学、电磁学和近代物理六大类共计59个实验。

本次选择了7个与现用物理实验教材内容一致的虚拟仿真实验，分别是：落球法测定液体的黏度、三线摆法测刚体的转动惯量、基本电学参数测量、迈克耳孙干涉仪、示波器实验、声速的测量、用拉伸法测杨氏模量。各专业的学生先通过软件熟悉实验原理、实验内容、实验仪器、实验步骤，然后点击开始实验，通过拖动鼠标连接仪器、设定参数、调节仪器、观察实验现象以及记录实验结果。

三、问题及经验总结

根据不同专业、学时的教学要求，安排完成不同的实验。在线实验教学开设以来，主要存在实验项目设置及教学管理、仿真实验软件的系统兼容两方面比较突出的问题。下面分别进行阐述。

（一）实验项目设置及教学管理的问题

（1）本次共开设了14个实验，涉及7个力学实验、5个光学实验、2个电学实验和8个近物实验。力学和光学实验偏多，没有兼顾到电学和热学。（2）上课时间问题：在线实验教学由于涉及54个班级的学生，每位指导教师负责一两个实验，也就是说，每位教师要面对54个班级的学生，每班的上课时间也不一样，很难在同一时间面对所有学生直播实验课程讲解。（3）实验器材问题。宅家实验对实验器材有一定的要求，由于涉及学生人数多，每位学生的具体情况也各不相同，会有部分学生存在无电脑、无网络、无快递、无智能手机等情况。（4）作业提交问题。教师要求每位学生按要求将实验报告和实景照片保存到一个PDF文件中，规定统一的文件命名格式，但是总有少部分学生不按要求提交，导致教师接收不到这部分学生的实验报告。

针对以上四方面问题，提出了如下的解决方法：（1）实验项目应涵盖力、热、光、电四大类，接下来，14个实验项目做如下调整：力学4个，光学4个，电学4个，热学1～2个、电磁学1～2个。（2）教师采用录课的形式，将每个实验的重点和难点做详细讲解，录制成视频，放在群文件里，每位学生可根据自己的时间，随时听教师的讲解。（3）对于部分确实有困难无法完成在线实验的学生，统一安排下学期返校后到实验室做常规实验补上。（4）充分调动班长及课代表的积极性，以班级为单位，由班长或课代表将全班作业收齐，打包发给指导教师。缺做实验的学生登记说明情况，以方便开学以后在实验室安排补做实验。

（二）仿真实验软件的系统兼容问题

仿真实验是鼓励学生使用远程登录来完成，在安装过程中会出现各种各样的问题，如提示指定路径或磁盘上找不到文件，提示Windows已保护你的电脑无法操作，安装过程中出现乱码，启动Windows update服務时提示拒绝访问，控制面板中勾选3.5安装时Windows无法完成请求的更改，组件存储已损坏等。对于技术性问题，我们与科大奥锐的技术人员联系，建立一个扬州大学虚拟仿真系统问题讨论群，这样学生遇到系统问题就可以点对点由科大奥锐的客服解决，确保仿真实验系统正常运行。虚拟仿真实验在软件开发过程中，可以考虑由各学校依据自己的情况和需求进行二次开发，方便增加实验项目，更换仿真实验仪器，使之更加符合实验教学需要，成为实验学习的好帮手。

四、结语

当前的教学改革对很多师生而言，相当于一场混合式教学的“启蒙运动”。在这次教学实践中，呈现出两个新变化：改变了教师的“教”，教师的教学信息素养空前提高;改变了学生的“学”，从单纯的知识传递转变为增进师生互动，全面提升了知识、能力、素质。在此次混合式教学实践中，我们积累了一些宝贵经验。如何将取得的成果推广到今后的实验教学工作中，实现从“新鲜感”向“新常态”转变，这是我们接下来需要做的工作。结合我校多学科、多校区的特点，混合式实验教学凸显出时空不受限的优势。

参考文献

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[2]李敏. “互联网+”背景下大学物理实验教学探索[J]. 科技风，2022，（05）：128-130.

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