文／盛新志

物理實(shí)驗(yàn)中心按照課內(nèi)入門、課外拓展的思路，從課內(nèi)教學(xué)著手向課外延伸，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐探索興趣，吸引學(xué)生開展課外實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)。信息化平臺(tái)的補(bǔ)充，讓物理實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行更加有序。

北京交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心每年面向全校30個(gè)專業(yè)近3000名理工科學(xué)生進(jìn)行24萬多學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)實(shí)踐課程教學(xué)。作為首批國(guó)家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，平臺(tái)規(guī)模大，建設(shè)責(zé)任重。

為加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)中心按照課內(nèi)入門、課外拓展的思路，從課內(nèi)教學(xué)著手向課外延伸，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐探索興趣，吸引學(xué)生開展課外實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，構(gòu)建了如圖1所示的以能力培養(yǎng)為核心的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)體系。

圍繞著“夯實(shí)基礎(chǔ)、增強(qiáng)能力、構(gòu)建平臺(tái)、因材施教”的改革思路，實(shí)驗(yàn)中心針對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生課前、課內(nèi)和課后學(xué)習(xí)，以及課外實(shí)踐活動(dòng)等實(shí)驗(yàn)中心管理及與學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的方方面面，從網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)建設(shè)入手，建設(shè)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備實(shí)時(shí)定位管理系統(tǒng)、四大物理實(shí)驗(yàn)課程教務(wù)管理平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)助學(xué)平臺(tái)、自主開放實(shí)驗(yàn)室空位預(yù)約系統(tǒng)、物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽網(wǎng)站，以及實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站等六大信息化支撐平臺(tái)，著力提升數(shù)字化信息化水平，借以提升教學(xué)質(zhì)量和管理效率，為國(guó)家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)提供了完整、成系統(tǒng)的信息化支撐，保證了國(guó)家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)精品課程的建設(shè)。

圖1 以能力培養(yǎng)為核心的兩類四層次物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)中心擁有的1450臺(tái)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，分布在3290平方米的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)設(shè)備品種多，有效管理壓力重。

實(shí)驗(yàn)中心創(chuàng)新性地?cái)U(kuò)充學(xué)校設(shè)備處實(shí)驗(yàn)儀器條形碼的定義位數(shù)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的組件也納入了實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理，并研制了符合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備需要的條形碼儀器和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理實(shí)現(xiàn)了空間定位上的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)管理。實(shí)驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置時(shí)間、廠家信息、維修記錄等實(shí)驗(yàn)設(shè)備歷史信息，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)和所配屬的實(shí)驗(yàn)層次、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、所擺放實(shí)驗(yàn)室等實(shí)驗(yàn)設(shè)備當(dāng)前信息，在管理網(wǎng)絡(luò)上一目了然。進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)儀器或部件，通過實(shí)驗(yàn)室門口條形碼掃描，將其狀態(tài)變更自動(dòng)上傳管理網(wǎng)絡(luò)，因而實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備位置及流向的實(shí)時(shí)跟蹤，解決了設(shè)備使用效率、流動(dòng)使用要求和實(shí)時(shí)定位有效管理的難題，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率和管理成效。

實(shí)驗(yàn)教務(wù)管理平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)中心所承擔(dān)著全校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、物理演示與探索實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)及理科物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)等四大物理實(shí)驗(yàn)課程，全部實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。所開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)為學(xué)生平均學(xué)時(shí)數(shù)的5倍以上，學(xué)生可自選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、指導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)時(shí)間。為支撐這一開放教學(xué)方式，四大物理實(shí)驗(yàn)課程都建立了相應(yīng)的網(wǎng)上教務(wù)管理系統(tǒng)。

通過網(wǎng)上教務(wù)管理系統(tǒng)，學(xué)生可完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)約登記、實(shí)驗(yàn)相關(guān)信息查詢、在線交流、教師評(píng)教等操作；教師可實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、師生互動(dòng)、教學(xué)管理、成績(jī)統(tǒng)計(jì)等功能；教務(wù)管理人員通過本系統(tǒng)可以進(jìn)行課程和相關(guān)活動(dòng)信息發(fā)布、選退課管理、成績(jī)發(fā)布和統(tǒng)計(jì)等教務(wù)管理活動(dòng)。

2004年，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程最先實(shí)施開放教學(xué)，最先建立了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)上教務(wù)系統(tǒng)。為充分滿足不同層次學(xué)生的需要，2008年和2011年先后經(jīng)歷了兩次升級(jí)，功能更加齊全。為滿足學(xué)生手機(jī)上網(wǎng)的需求，2012年新開通了手機(jī)版大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)上教務(wù)系統(tǒng)，物理演示與探索實(shí)驗(yàn)課程的教務(wù)管理系統(tǒng)，目前也已升級(jí)到能短信提醒實(shí)驗(yàn)上課時(shí)間。

網(wǎng)絡(luò)助學(xué)平臺(tái)

針對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、場(chǎng)地及師資等實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源未達(dá)到極大豐富的現(xiàn)實(shí)，實(shí)驗(yàn)中心為優(yōu)化學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)課程的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，在實(shí)驗(yàn)課程的課前預(yù)習(xí)和課中引導(dǎo)方面，建設(shè)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課前網(wǎng)上三維虛擬空間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)習(xí)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，以及物理演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)。

2011年，在教育部教指委教改項(xiàng)目的資助下，實(shí)驗(yàn)中心與軟件公司合作，完成了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在網(wǎng)上三維虛擬空間中的實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在選擇物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前和上實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)，可在三維虛擬空間中實(shí)際操作相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這套系統(tǒng)的應(yīng)用，有力地提升了實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)質(zhì)量，大大降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的人為損傷率，拓展了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)空間，提高了教學(xué)質(zhì)量。

在輔助課堂教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方面，在2009年，實(shí)驗(yàn)中心動(dòng)員全體實(shí)驗(yàn)教師自主開發(fā)出大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)博采廣大優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教師寶貴的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，包括基本儀器介紹、基本實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專題綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等全部大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)類型。配合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)精品課程分層次教學(xué)要求，以文字、圖表、照片、視頻等多媒體形式，共45個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，150余段視頻，構(gòu)成了多維數(shù)字化導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)，特別是實(shí)驗(yàn)過程中容易出現(xiàn)的問題，全方位地為同學(xué)們提供指導(dǎo)和幫助，吸引學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高分析問題和解決問題的能力,也有效地提高了課堂教學(xué)效率和質(zhì)量。在2002年，在國(guó)內(nèi)率先自主開發(fā)了物理演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，2007年和2012年又開發(fā)了第二和第三期。目前物理演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)內(nèi)容包括力熱、振動(dòng)與波、電磁、光學(xué)、近代與綜合、物理百科、科學(xué)百科7個(gè)欄目，資源量已達(dá)40G。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)和物理演示實(shí)驗(yàn)投入使用以來，累計(jì)使用已突破20萬人次。為進(jìn)一步提高示范輻射作用，加大優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享力度，實(shí)驗(yàn)中心2006年后兩次對(duì)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站進(jìn)行升級(jí)改造。從最初單一的實(shí)驗(yàn)中心情況介紹，到包含大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)國(guó)家級(jí)精品課程網(wǎng)站、物理演示與探索實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站和學(xué)科競(jìng)賽網(wǎng)站。校外訪問可了解實(shí)驗(yàn)中心四大物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施的教學(xué)改革及教學(xué)安排，和實(shí)驗(yàn)中心師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)儀器研發(fā)和科研成果情況，以及政策法規(guī)建設(shè)和學(xué)科競(jìng)賽情況。面向校外獨(dú)立運(yùn)行的中心網(wǎng)站，有效地提高了實(shí)驗(yàn)中心的示范輻射作用。