杜錦麗+申繼偉

摘 要：結合目前學生學習日趨信息化、網(wǎng)絡化的特點，開展了大學物理實驗的信息化教學改革。通過調研分析，搭建了以“基本實驗為主，課題研究性實驗為補充”；包含以“實驗預習”、“實驗操作”、“實驗報告”三大板塊為基本框架的“大學物理實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)”。按照形成的“教學系統(tǒng)框架”制作了所需的所有文字、圖片、電子教案、教學視頻等數(shù)字化資源。并將網(wǎng)絡教學系統(tǒng)與傳統(tǒng)實驗課堂教學相結合進行物理實驗教學，發(fā)現(xiàn)學生學習的積極性和主動性明顯提高，各個實驗環(huán)節(jié)得到充分學習和訓練，學生動手能力和基本實驗素養(yǎng)明顯提高。

關鍵詞：物理實驗；網(wǎng)絡教學；數(shù)字資源

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2017）19-0094-03

一、引言

隨著信息技術的發(fā)展，“慕課”已成為教育領域討論的焦點?！澳秸n”（MOOC， Massive open online courses），是新近涌現(xiàn)出來的一種大規(guī)模在線課程開發(fā)模式。[1]將“慕課”這種新型網(wǎng)絡化教學模式引入到大學物理實驗的教學中，搭建實驗網(wǎng)絡教學平臺，是適應新時代學生學習特征的必然選擇。[2-4]

物理學是一門以實驗為基礎的科學，實驗不僅是形成物理概念和掌握物理規(guī)律的基礎，更是培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新思維能力的關鍵，因而大學物理實驗課程的教學效果對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)至關重要。

目前我校大學物理實驗課程主要采用課堂教學為主的傳統(tǒng)教學模式。由于傳統(tǒng)實驗教學受到實驗課時有限，實驗室、實驗設備、實驗教師等教學資源相對緊張等條件的限制，并且數(shù)字化教學資源匱乏，學生僅依靠課本進行預習，存在預習流于形式、實驗中缺乏思考、自主學習和創(chuàng)新精神不足等問題，使實驗教學效果非常有限，成為創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中最薄弱的環(huán)節(jié)之一。

為了改善實驗教學數(shù)字化資源相對缺乏的狀況，并切實提高學生學習的積極性和主動性，以便提高學生的動手能力和基本實驗素養(yǎng)，我們開展了實驗信息化教學改革。將“MOOC”這種新型網(wǎng)絡化教學模式引入到大學物理實驗的教學中，搭建實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，制作實驗數(shù)字化教學資源。 我們把視頻、動畫、圖片、圖表、實物投影等有機結合起來，使教學內容豐富多彩、教學方法靈活多樣。 激發(fā)學生對物理的學習興趣，充分挖掘學生的學習潛力 ，網(wǎng)絡教學還可以使學生對物理實驗的學習在時間和空間上得到延伸，在內容上得到拓展和充分訓練。網(wǎng)絡實驗教學必將成為傳統(tǒng)課堂教學的重要補充和延伸。

搭建大學物理實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，有助于豐富我校物理實驗教學的數(shù)字化教學資源，與傳統(tǒng)的實驗課堂教學相結合，給學生提供全方位、多角度、立體化的實驗教學，從而提高學生的動手能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

二、研究思路

首先，通過查閱資料及走訪，調研現(xiàn)有高校大學物理實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的搭建及使用效果，分析其優(yōu)點與不足，并結合我校學生專業(yè)特點，制定有中國藥科大學特色的大學物理實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)設計方案。

其次，根據(jù)設計方案，搭建實驗教學網(wǎng)絡平臺，初步形成必修實驗為主，仿真、課題實驗為補充的基本框架，并細化各個功能模塊。

再次，結合各模塊的功能及特點，搜集大量相關資料，包括制作實驗教案，實驗儀器介紹、操作示范，實驗原理講解，實驗重點、難點演示等相關的電子教案、圖片，動畫、教學視頻等資料，另外，結合大學物理課程教學，設計一些能夠生動、形象地反映物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的仿真實驗和課題性實驗，制作相應的網(wǎng)絡學習資料和教學視頻，并將所有資料上傳至網(wǎng)絡平臺的相應模塊，完成網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的搭建。

最后，選擇部分學生和教師（3～5個實驗教學班級）對教學系統(tǒng)進行試用，認真聽取他們對平臺的評價和使用心得及反饋意見，優(yōu)化平臺的各個功能模塊，完善整個大學物理實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，并在大學物理實驗教學中進行推廣和使用。

三、研究結果

1.教學系統(tǒng)基本結構

通過前期對南京大學、東南大學、上海交通大學、合肥工業(yè)大學等諸多高校的大學物理網(wǎng)絡教學情況的調研和分析，并結合我校學生的知識儲備及專業(yè)需求，制定出以“基本實驗為主，課題研究性實驗為補充”；包含“實驗預習”、“實驗操作”、“實驗報告”三大板塊的“大學物理實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的基本框架”，如圖1所示。

2.數(shù)字化資源制作

通過前期對我校所開設的所有大學物理基本實驗進行分析，結合學生學習掌握情況，選取了“光的干涉”和“示波器的使用”兩個重要且典型的光學和電學實驗，在課題性實驗中，設計了《信號放大電路的設計和仿真》實驗，對這幾個實驗，按照形成的“教學系統(tǒng)框架”制作了所需的所有文字、圖片、電子教案、教學視頻等數(shù)字資源。

在教學資源制作過程中，根據(jù)各板塊的需求，選取了最好的呈現(xiàn)方式，例如“實驗簡介”、“預習檢測”、“實驗報告”主要以文字和圖片的形式呈現(xiàn)；“實驗原理”則主要以文字、圖片構成的PPT和通過錄屏教師講解形成的教學視頻呈現(xiàn)給學生；“儀器介紹”、“操作要點”和“數(shù)據(jù)測量”則主要通過對教師在實驗室對照儀器講解進行拍攝、錄制和后期編輯形成的教學視頻呈現(xiàn)，這幾個實驗共制作完成了9個教學視頻，如表1所示，最終形成了全方位、多角度、立體化的大學物理實驗網(wǎng)絡教學資源。

本研究的一個重要特色內容是實驗教學視頻的拍攝和制作。所有視頻資源均為筆者在實驗室獨自用手機拍攝，在拍攝中克服了拍攝工具簡陋、光源不足環(huán)境嘈雜等困難，通過大量剪輯制作、聲音降噪處理，最終使視頻結構完整、布局合理、畫面清晰穩(wěn)定地呈現(xiàn)出來。圖2、圖3為制作的教學視頻截圖。為考慮方便學生手機觀看視頻，視頻格式均設置為MP4格式，每個視頻時長控制在7分鐘左右，視頻大小約為40M左右。視頻結構包括開頭、引言、正文、結語。開頭給出該視頻講解內容的標題，引言給出該部分理論知識，正文演示實驗操作、數(shù)據(jù)測量方法，小結部分總結視頻內容，思考部分提出問題留給學生思考。在視頻內容設計上注重以下幾個方面：①比較。②過程。③仿真與理論相結合。④畫面精細，安排合理。⑤元素豐富，音頻清晰。⑥在不影響觀看的前提下，增加了一點人文元素和背景音樂。

3.實踐運用及效果評價

我們選取了2015級8個教學班級（約250人）對該實驗系統(tǒng)進行了試用。選取154048和154049兩個班，在教學過程中一個班使用教學系統(tǒng)，而另外一個班未使用教學系統(tǒng)，對教學效果進行比較，如表2、圖4、圖5所示。課前，學生利用預習板塊中的“微課”視頻了解實驗儀器，熟悉調節(jié)、使用方法，理解實驗原理，這比單獨依靠教材預習要形象、生動，學生產(chǎn)生了學習興趣。設定10道預習檢測題目，通過答題的正確率來反映預習效果，從表2以及圖4和圖5中可以看出，使用系統(tǒng)后，答題正確率顯著提高，預習效果顯著增強。課堂上，教師通過視頻演示實驗過程，保證了所有學生都可以全方位、多角度地看清教師的操作，通過完成實驗內容以及數(shù)據(jù)測量正確率來反映課堂教學效率，從表2以及圖4和圖5中可以看出，使用系統(tǒng)后，完成實驗內容時間明顯縮短，數(shù)據(jù)測量正確率也得到提高，可見，使用系統(tǒng)后，實驗課堂教學效率得到了提高。課后，學生通過系統(tǒng)對實驗進行思考、回顧、總結，并撰寫實驗報告。我們在整個實驗教學過程中對該實驗系統(tǒng)進行了運用，收效明顯。

使用該系統(tǒng)后，學生認為通過“微課”視頻喜聞樂見的形式，預習實驗變得輕松、易懂，教師認為，通過微視頻演示實驗變得清晰、明了?？傊?，通過試用，我們發(fā)現(xiàn)將網(wǎng)絡教學系統(tǒng)與傳統(tǒng)實驗課堂教學相結合進行物理實驗教學，將學生對物理實驗的學習在時間和空間上得到延伸，在實驗的各個環(huán)節(jié)得到充分訓練，在實驗內容上得到拓展，學生學習的積極性和主動性有所提高，實驗教學效果明顯增強，學生動手能力有所提高。

四、結語

通過對大學物理實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的建設進行探索和教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)建設該系統(tǒng)的核心是制作高質量的數(shù)字化教學資源，這也是決定網(wǎng)絡教學系統(tǒng)是否能夠受到學生青睞并有效使用的關鍵因素。這就要求我們教師一方面要對大學物理實驗課程的知識點進行梳理、剖析、分解；另一方面，要不斷學習信息化技術，掌握拍攝和制作微課視頻的方法和技巧，制作出更多主題突出、精心設計、短小精悍的微課，以便學生真正可以通過教學系統(tǒng)的使用提高實驗學習效率。

參考文獻：

[1]焦煒.MOOCs背景下我國高等教育教學模式的變革與創(chuàng)新[J].電化教育研究，2014（4）：83-86.

[2]楊強，金貞姬.構建我校大學物理虛擬實驗網(wǎng)絡教學平臺的研究[J].長春大學學報，2007（8）：87-88.

[3]倪燕茹.基于網(wǎng)絡教學平臺的大學物理課程建設的必要性[J].科技創(chuàng)新導報，2015（32）：213-214.

[4]畢會英，劉賀平，徐義爽，蔡桂雙，張欣.《大學物理實驗》課程建設的實踐和研究[J]. 物理通報，2016（7）：77-81.