王必利，張　明，王　黎

(解放軍理工大學(xué), 江蘇 南京　211101)

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大學(xué)物理實驗在線教學(xué)及資源建設(shè)的思考

王必利，張明，王黎

(解放軍理工大學(xué), 江蘇 南京211101)

摘 要：從大學(xué)物理實驗教學(xué)在軍隊院校人才培養(yǎng)中的作用入手，深入分析了傳統(tǒng)大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題與根源，結(jié)合當(dāng)前該校在線教學(xué)開展的成果，闡述了開展實驗在線教學(xué)的必要性。最后，針對在線教學(xué)工作的關(guān)鍵：在線資源建設(shè)，根據(jù)實驗課程的特點，給出了從實驗人文史料、課程學(xué)習(xí)須知、基本實驗方法、常見儀器使用、數(shù)據(jù)處理五個方面進行資源建設(shè)的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗課程；在線教學(xué)；資源建設(shè)

大學(xué)物理實驗課是高等院校開設(shè)的一門重要的公共基礎(chǔ)課程，由國家教育部在2010年發(fā)布的本科專業(yè)目錄顯示，目前全國本科專業(yè)共有500多個，其中有一大半的專業(yè)需要開設(shè)大學(xué)物理實驗課程[1]，如土木、建筑、工程、材料、電信、機械能源甚至包括數(shù)學(xué)等理學(xué)專業(yè)。特別在理工科為主的學(xué)校，物理實驗?zāi)壳芭c物理學(xué)理論課占據(jù)著同等重要的地位，它作為理工科專業(yè)必修課，是一個本科生進入大學(xué)接受高等教育系統(tǒng)的實驗技能訓(xùn)練和實驗系統(tǒng)方法的開端。

1大學(xué)物理實驗教學(xué)在軍隊院校人才培養(yǎng)過程中的作用

當(dāng)前,軍隊人才培養(yǎng)目標(biāo)和任務(wù)發(fā)生了變化，大部分部隊院校由學(xué)歷教育轉(zhuǎn)型為任職教育。大學(xué)物理實驗教學(xué)不僅能幫助學(xué)員正確理解物理概念和規(guī)律，而且與課堂理論教學(xué)相比，在培養(yǎng)和提高學(xué)員動手能力、觀察能力、理論聯(lián)系實際能力等方面都更具優(yōu)勢。同時也為學(xué)員的研究能力、開拓能力、創(chuàng)新意識等綜合科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)提供了較好途徑。因此，實驗課程在大學(xué)物理教學(xué)中具有不可替代的作用——是培養(yǎng)學(xué)員學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。同時，大學(xué)物理實驗也是培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)厚、實踐能力強的創(chuàng)新人才的重要基礎(chǔ)[2]。所以，大學(xué)物理實驗教學(xué)定能成為提高任職教育質(zhì)量的有力保證。

2大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀

本校理工類各專業(yè)學(xué)員是在大一下學(xué)期與大二上學(xué)期開展實驗學(xué)習(xí)，共約二十個實驗，在多年的實驗教學(xué)過程中本人發(fā)現(xiàn)大學(xué)生在學(xué)習(xí)實驗過程中有如下問題：

學(xué)員對實驗課程地位、作用認識存在偏差

許多學(xué)員主觀上認為大學(xué)物理實驗課程是大學(xué)物理課的補充，實驗課就是了解實驗基本現(xiàn)象、驗證一些基本的物理規(guī)律，得出實驗結(jié)果即是來上本堂物理實驗課的目標(biāo)，只是想著完成實驗數(shù)據(jù)的采集，輕過程重結(jié)果，物理實驗成了一種任務(wù)。

學(xué)員在實驗過程中缺乏的主動性與獨立性偏低正是由于重理論、輕實驗的觀念存在，許多學(xué)員動手能力差，對實驗有一種畏難情緒，預(yù)習(xí)不夠，導(dǎo)致自信心不足，害怕弄壞實驗儀器，遇到一些甚至比較簡單的問題也不愿自己想辦法嘗試解決，寄希望于老師或其他學(xué)員幫其調(diào)好實驗儀器，不愿自己動手。此外，對實驗的整體把握性較差，很少思考教材中所沒有提到的問題，甚至對講義中的思考題也不愿意去思考，更談不上對實驗?zāi)苡歇毜降囊娊?，從實驗報告的完成情況看：普遍存在對實驗報有一種應(yīng)付性心理，不尊重實驗事實，少數(shù)學(xué)員人為編造實驗數(shù)據(jù)或直接抄襲他人數(shù)據(jù)甚至實驗報告。

傳統(tǒng)教學(xué)模式單一

目前，實驗課堂教學(xué)過程中，教師要將實驗?zāi)康?、實驗原理以及實驗注意事項告訴學(xué)員，還要詳細地講解實驗原理、方法、步驟、儀器使用、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理等等，甚至老師還要在學(xué)員做實驗之前把實驗從頭到尾的演示，讓學(xué)員看得清清楚楚、明明白白，在教學(xué)中缺少真正的設(shè)計、探索、創(chuàng)新性環(huán)節(jié)，教學(xué)的模式較為單一[3]。

4、 實驗儀器的集成化程度過高

目前，實驗教學(xué)儀器中有很大一部分成為了集成化程度很高的“黑匣子”，對于這一類實驗儀器，學(xué)生自己動手調(diào)節(jié)和操作的部分會越減少，動手性的思考性越發(fā)不足，不利于實驗素養(yǎng)的提升。

考核模式過于單一

當(dāng)前物理實驗考核由兩大部分構(gòu)成，即平時成績與實驗操作考試成績。實驗課程考核的內(nèi)容，主要包括學(xué)生對實驗原理、實驗方法、操作過程、數(shù)據(jù)處理方法等的掌握。不利于提高學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性

2大學(xué)物理實驗在線教學(xué)開展的必要性

在線學(xué)習(xí)(E learningorOnlinelearning) ,是當(dāng)代學(xué)習(xí)形式的一種發(fā)展趨勢[3]。在線教學(xué)環(huán)境的獨特性, 不止是利用網(wǎng)絡(luò)媒體作為教學(xué)平臺而已, 更重要的是: 在網(wǎng)絡(luò)這個媒體上, 教師采用了新的教學(xué)策略。當(dāng)前，我校的在線教學(xué)工作開展的如火如荼，大學(xué)自主開發(fā)的spoc教學(xué)平臺也成為學(xué)員自主學(xué)習(xí)、師生互動的理想平臺，是我?！皩W(xué)為主體、教為主導(dǎo)”治學(xué)理念的重要成果。

從目前已開設(shè)的在線課程使用效果來看，平臺豐富的資源、人性化的架構(gòu)深受學(xué)員的認可，通過學(xué)員預(yù)習(xí)效果與交流反饋情況，教員可以及時對講授內(nèi)容、模式作相應(yīng)調(diào)整，學(xué)員的學(xué)習(xí)能力得到較大提高。對于實驗教學(xué)中存在的部分問題，本人認為也可以通過開展大學(xué)物理實驗在線教學(xué)可以有效解決。譬如，由于每次課的授課對象具體情況是不一樣的，在線交流平臺可以讓教員第一時間掌握學(xué)員預(yù)習(xí)情況開展教學(xué)?？上驳氖钱?dāng)前我們已經(jīng)具備了在線教學(xué)的基本條件：從硬條件看，隨著大學(xué)信息化建設(shè)的深入、基本投入的加大，學(xué)員每人都備有一部筆記本電腦，教室與寢室都有軍網(wǎng)入口，這意味著具備了在線學(xué)習(xí)的硬件條件；從軟條件看，已經(jīng)初具規(guī)模的基于spoc平臺的物理實驗課程、大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)已然成為實驗在線教學(xué)的“一體兩翼”。

4大學(xué)物理實驗在線資源建設(shè)的設(shè)想

開展物理實驗在線教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)是在線資源的建設(shè)，根據(jù)該課程特點與目前教學(xué)中存在問題，本人認為可以構(gòu)建以下模塊：

1、實驗人文史料

通過采集大量與著名實驗相關(guān)的影音、圖片、文字資料，讓學(xué)員認識到實驗在人類科技發(fā)展過程中的重要作用，同時為了突出軍事特色，可以加入與軍事相關(guān)的人文史料，讓學(xué)員體會到實驗素養(yǎng)的培養(yǎng)是軍事素質(zhì)提升的重要支持，只有這樣學(xué)員才能從思想上對物理實驗課重視起來。

考慮到大學(xué)物理課與大學(xué)物理實驗課是同時開課，有些實驗的基本原理涉及到學(xué)生還不了解的知識，因此可以配置與開設(shè)實驗相關(guān)的物理知識素材。

2、課程學(xué)習(xí)須知

實驗課的課堂操作環(huán)節(jié)是在實驗室完成，目前實驗的教學(xué)與實驗室的管理是分開的，實驗室的管理規(guī)則必須第一時間讓學(xué)員知曉。

考慮到大學(xué)物理實驗課程是學(xué)員進入高校后的第一門實驗課程，因此首要的是讓學(xué)員了解如何開展實驗這門課的學(xué)習(xí)，因而，可以采用流程圖的形式讓學(xué)員了解到實驗課開展的一般流程，在課前預(yù)習(xí)、課堂操作、課后完成實驗報告各環(huán)節(jié)該怎么做。譬如，很多學(xué)員的預(yù)習(xí)報告中大篇幅照抄書中內(nèi)容，浪費了大量時間精力也達不到預(yù)習(xí)效果，可以采用張貼范例，視頻講解模式，讓學(xué)員及時了解，少走彎路，提高效率。

3、基本實驗方法

方法是關(guān)于解決思想、說話、行動諸問題的門路等，在探究性學(xué)習(xí)中, 提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗都有相應(yīng)的方法。物理實驗教學(xué)的一個重要任務(wù)就是讓學(xué)員掌握實驗的方法，目前學(xué)員使用的自編教材和很多實驗講義教材類似是根據(jù)基礎(chǔ)實驗、設(shè)計實驗、綜合性實驗進行分類，本人認為在這一模塊可以根據(jù)實驗方法將所開設(shè)的實驗進行分類，在學(xué)員預(yù)習(xí)前對實驗設(shè)計思想、方法有個先入為主的認識。

4、基本儀器使用

實驗課涉及人與儀器的互動，學(xué)員是基于教材的預(yù)習(xí)，而書本中關(guān)于儀器的介紹主要是長篇的文字說明，缺乏生動直觀的圖片和視頻介紹，增加了預(yù)習(xí)難度，降低了預(yù)習(xí)效果，也是學(xué)生課堂操作時不敢動手的一個重要原因。因此，在本模塊中可收集大量介紹基本儀器使用方法、儀器設(shè)計思想的圖片、文字、視頻素材。

當(dāng)前，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，儀器廠家生產(chǎn)的實驗教學(xué)儀器越來越智能化、集成化，同時也越來越封閉，導(dǎo)致生動的物理思想和實踐環(huán)節(jié)無法體現(xiàn)，這種高度智能化的儀器不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手、動腦的能力。所以，許多高校都在大力提倡自制實驗儀器，每年都會有一定的資金投入，為自制儀器提供了資金保障[4]。本人認為可以利用廣大教員的豐富教學(xué)經(jīng)驗帶領(lǐng)學(xué)員開展些儀器設(shè)計方面的工作，利用當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)平臺尋找合作對象，將設(shè)計轉(zhuǎn)化成成品，最終實現(xiàn)“以產(chǎn)促研”，因此，在資源建設(shè)中我們有必要考慮增添儀器設(shè)計方面的成功案例來鼓舞學(xué)員。

5、數(shù)據(jù)處理方法

對于廣大理工科學(xué)員來說，在大學(xué)物理實驗和今后的高層次科研工作中都要用到誤差分析與數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理的能力對于培養(yǎng)和提高實驗?zāi)芰Φ母鱾€方面，如設(shè)計實驗的能力，操作的實驗?zāi)芰?，處理和分析實驗結(jié)果的能力以及在實驗中進行觀察、思考的能力等都有直接的聯(lián)系。所以，應(yīng)該注重研究有關(guān)數(shù)據(jù)處理的問題[5-8]。

多年的實驗教學(xué)經(jīng)歷表明，數(shù)據(jù)處理一直是學(xué)員學(xué)習(xí)實驗課的薄弱環(huán)節(jié)?；緮?shù)據(jù)處理方法不了解，特別是對不確定度分析是望而卻步。分析原因：一、學(xué)員對實驗課程重視不夠，作為考查課是要最總成績合格即可；二、學(xué)員數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不扎實，而數(shù)據(jù)處理又涉及到微積分知識；三、短暫的實驗理論課結(jié)束后學(xué)員也容易忘記相關(guān)知識。鑒于數(shù)據(jù)處理重要性，以及學(xué)員存在的問題，對于這一模塊需要重點建設(shè)。

5結(jié)語

當(dāng)前，我校大學(xué)物理實驗課程在“學(xué)位主體、教為主導(dǎo)”辦學(xué)思想指引下教改工作有了顯著的成績，多元的考核評價體系取代了以往單一的成績評定，學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性有了一定得提高，通過開展實驗在線教學(xué)定能解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，特別是借助當(dāng)期開展的“千堂微課計劃”，可以極大豐富實驗課程的在線資源，發(fā)揮大學(xué)物理課在提升學(xué)員軍事素養(yǎng)中應(yīng)有的作用，為“強軍夢”給力。

參考文獻：

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[3]譚曉玲，等.大學(xué)物理實驗教學(xué)模式的探索[J].大學(xué)物理實驗，2009，22(2)：113-115.

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[7]滕堅.使用Origin7.0軟件處理物理實驗數(shù)據(jù)[J].物理與工程,2006(2):33-35.

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The Thinking of Resource Construction and Online Teaching of College Physics Experiment

WANG Bi-li, ZHANG Ming, WANG Li

(PLA University of Science and Technology, Jiangsu Nanjing 211101)

Abstract：It introduces the role of College Physics Experiment Teaching in the training of military personnel, deeply analyzing the problems and causes of the traditional college physics experiment teaching. Based on the results of the current online teaching in the school, the necessity of carrying out the experiment online teaching is expounded. Finally, according to the key of online teaching give some suggests of how to build online resources.

Key words：college physics experiment；online teaching；resource construction

中圖分類號：G 420

文獻標(biāo)志碼：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.001.038

文章編號：1007-2934(2016)01-0140-03

基金項目：解放軍理工大學(xué)理學(xué)院教育教學(xué)研究課題(LYJY1409)

收稿日期：2015-09-13