安文玉 李曉光 王璞玉

摘 ? ?要：文章從“大學(xué)物理實驗”課程預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)普遍存在的問題出發(fā)，提出大學(xué)物理實驗預(yù)習(xí)MOOC的設(shè)計策略，并分析實驗預(yù)習(xí)MOOC的實施效果，以此有效地解決學(xué)生在實驗預(yù)習(xí)過程中遇到的學(xué)習(xí)困難，幫助學(xué)生提高實驗預(yù)習(xí)效果，提高物理實驗的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗;預(yù)習(xí)MOOC;高校

中圖分類號：G642.3 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）05-0025-02

“大學(xué)物理實驗”課是高等學(xué)校理工科類專業(yè)對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有非常重要的作用[1]。近年來為提高物理實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)方面的作用，國內(nèi)各高校在物理實驗課程設(shè)置、內(nèi)容及實驗室管理等方面推出多項改革措施，比如開展分層次教學(xué)、開設(shè)綜合設(shè)計性實驗、開放實驗室等等。但從物理實驗課的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)來看，一般包括課前預(yù)習(xí)、實驗觀察、操作、測量、數(shù)據(jù)分析處理和完成實驗報告等環(huán)節(jié)，其中課前預(yù)習(xí)是首要環(huán)節(jié)，并且對后續(xù)的每一個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生直接的影響，因此，應(yīng)當(dāng)重視實驗課的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。

一、“大學(xué)物理實驗”預(yù)習(xí)現(xiàn)狀

課前實驗預(yù)習(xí)要求學(xué)生了解實驗涉及的物理理論方面的知識，掌握實驗原理、測量方法，熟悉實驗裝置的結(jié)構(gòu)、調(diào)整方法，了解數(shù)據(jù)處理方法等等。但實際情況是多數(shù)學(xué)生只是將上述內(nèi)容抄寫在預(yù)習(xí)報告上，并沒有真正領(lǐng)會、理解實驗內(nèi)容。這種現(xiàn)象不僅在我們實驗室出現(xiàn)，在其他高校也普遍存在[2-3]，我們從以下幾方面分析產(chǎn)生的原因。

1.學(xué)生對“大學(xué)物理實驗”課的學(xué)習(xí)興趣不足。非物理類專業(yè)的學(xué)生普遍認(rèn)為物理實驗與自己所學(xué)的專業(yè)關(guān)系不大，因此對“大學(xué)物理實驗”投入的學(xué)習(xí)精力較少，寫預(yù)習(xí)報告只是為了應(yīng)付教師的檢查。

2.課前預(yù)習(xí)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程，遇到學(xué)習(xí)難點不能及時得到教師或其他有效的幫助，會影響學(xué)習(xí)的積極性，出現(xiàn)厭學(xué)情緒，導(dǎo)致終止學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生的物理理論基礎(chǔ)和實驗基礎(chǔ)不同，教師為學(xué)生提供的預(yù)習(xí)資料只有教材，而教材受篇幅限制，對實驗背景知識、實驗裝置、儀器內(nèi)部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容不能作詳細(xì)介紹，不能滿足不同層次學(xué)生的需求。

4.預(yù)習(xí)情況的評價方式，一般是通過預(yù)習(xí)報告來判斷，而不是考查學(xué)生是否真正達(dá)到預(yù)習(xí)的目標(biāo)，這也是導(dǎo)致學(xué)生的預(yù)習(xí)流于形式、抄寫教材的一個重要原因。

二、“大學(xué)物理實驗”預(yù)習(xí)MOOC設(shè)計策略

1. MOOC中設(shè)置的每個實驗項目，都對實驗背景知識及實際應(yīng)用方面作了介紹，圖文并茂，使學(xué)生對實驗的設(shè)計思想、解決實際問題、應(yīng)用前景等方面有一個全面、生動的認(rèn)識，彌補(bǔ)了教材在這方面的不足，有助于拓展學(xué)生的知識面、提高學(xué)習(xí)興趣。

2.MOOC中對實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)，儀器內(nèi)部構(gòu)造細(xì)節(jié)，操作步驟及實驗現(xiàn)象等內(nèi)容，通過圖、文、動畫等多種手段，形象、生動地展示給學(xué)生，使學(xué)生預(yù)習(xí)起來會比較輕松，降低了學(xué)習(xí)的難度。

3. MOOC將每個實驗項目中包含的知識點都拆解成多個短視頻來講解，每個視頻的時間只有幾分鐘，學(xué)生只需花費(fèi)幾分鐘時間就可以預(yù)習(xí)一個知識點，學(xué)習(xí)時間靈活，并且對不清楚的內(nèi)容可以反復(fù)觀看，利于鞏固知識，提高預(yù)習(xí)效果。

4.MOOC中設(shè)有章節(jié)測試，幫助學(xué)生了解預(yù)習(xí)的效果，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問題。反過來教師也可以通過學(xué)生的測試結(jié)果了解學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，在線下的實驗課上有針對性地指導(dǎo)學(xué)生。

5.MOOC學(xué)習(xí)平臺設(shè)有討論區(qū)，供師生之間、學(xué)生之間學(xué)習(xí)交流。教師可以根據(jù)實驗內(nèi)容布置思考題，使學(xué)生明確預(yù)習(xí)要點，比如在等厚干涉實驗中布置的問題有：（1）什么是光的相干條件;（2）如何利用牛頓環(huán)獲得相干光;（3）什么是等厚干涉、牛頓環(huán)干涉條紋的特點;（4）測量平凸透鏡曲率半徑的測量原理及方法;（5）什么是逐差法、為什么要用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;（6）讀數(shù)顯微鏡的結(jié)構(gòu)及使用方法。這樣的問題設(shè)置思路是先介紹實驗涉及的理論背景知識，然后引入測量原理、測量方法，最后是實驗數(shù)據(jù)處理方法。通過這樣的思考題可以幫助學(xué)生厘清預(yù)習(xí)思路，明確知識點，對實驗形成系統(tǒng)、全面的認(rèn)識。這樣的問題也可以在線下實驗課堂上進(jìn)一步討論，教師通過學(xué)生回答的情況可以了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，然后再評價學(xué)生的預(yù)習(xí)成績。這樣，學(xué)生的預(yù)習(xí)成績不僅看學(xué)生寫的預(yù)習(xí)報告，更看重學(xué)生實際預(yù)習(xí)的效果，這種評價方式可以有效引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)。

三、“大學(xué)物理實驗”預(yù)習(xí)MOOC實施效果

黑龍江大學(xué)在2018年開展了引進(jìn)優(yōu)質(zhì)MOOC活動，并引進(jìn)了國防科技大學(xué)何焰蘭教授的“大學(xué)物理實驗”MOOC。由于各學(xué)校開設(shè)的實驗題目、實驗內(nèi)容及使用的設(shè)備等有所不同，其中有6個章節(jié)中39個視頻內(nèi)容與我們的課程內(nèi)容相近，可直接使用;實驗室自己制作的課程內(nèi)容涉及8個章節(jié)22個視頻和6個章節(jié)測試。黑龍江大學(xué)開設(shè)的“大學(xué)物理實驗”預(yù)習(xí)MOOC有10個章節(jié)，64個任務(wù)點和6個章節(jié)測試，內(nèi)容主要包括誤差理論及數(shù)據(jù)處理方法和9個實驗項目（力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)實驗），實驗內(nèi)容基本涵蓋了必做實驗項目和部分選作實驗項目。本課程從2018—2019年度第一學(xué)期開始在黑龍江大學(xué)自主學(xué)習(xí)平臺上線，至完成此論文時已運(yùn)行兩個學(xué)期。

我們統(tǒng)計了2018—2019年度第一學(xué)期學(xué)生線上預(yù)習(xí)MOOC學(xué)習(xí)情況，人均任務(wù)點完成52.9個，任務(wù)點完成百分比82.8%;章節(jié)測試平均成績11.0分（滿分20分）;平均綜合成績76.8分，綜合成績及格率81%。從匯總的數(shù)據(jù)來看，學(xué)生能夠較好地完成線上預(yù)習(xí)MOOC的學(xué)習(xí)內(nèi)容。我們從實驗預(yù)習(xí)MOOC的學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)效果、對線下實驗課的影響以及對實驗預(yù)習(xí)MOOC的建議等方面做了問卷調(diào)查，參與調(diào)查的學(xué)生212人，調(diào)查內(nèi)容及結(jié)果如下表。

從問卷調(diào)查結(jié)果可以看到多數(shù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)實驗預(yù)習(xí)MOOC的學(xué)習(xí)目的很明確，學(xué)習(xí)過程中能夠自覺地保質(zhì)保量地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并且對線下的實驗課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了積極的影響。教師上課時也感受到學(xué)生的變化，學(xué)生對實驗原理、測量方法及儀器結(jié)構(gòu)等方面有較清晰的認(rèn)識，課堂討論也很活躍，實驗效果明顯提高。

針對“大學(xué)物理實驗”預(yù)習(xí)方面出現(xiàn)的問題，國內(nèi)各高校都提出了很多有效的解決辦法[4-6]。黑龍江大學(xué)采用的線上開設(shè)實驗預(yù)習(xí)MOOC，在一定程度上解決了學(xué)生預(yù)習(xí)實驗中出現(xiàn)的困難，收到了較好的教學(xué)效果，也得到了學(xué)生的認(rèn)可。同時，學(xué)生對實驗預(yù)習(xí)MOOC提出了更多的要求，促使實驗預(yù)習(xí)MOOC在課程內(nèi)容、制作技術(shù)等方面進(jìn)一步完善，使其更適合學(xué)生預(yù)習(xí)，給予學(xué)生更有效的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會 物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會.理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求 理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求：2010年版[M].北京：高等教育出版社，2011：1-2.

[2]欒曉寧，康穎，李春，等.改革課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，提升大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量[J].高教學(xué)刊，2017，（16）.

[3]李承躍，朱德軍.改進(jìn)《大學(xué)物理實驗》預(yù)習(xí)教學(xué)方式[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2013，（5）.

[4]張曉旭，王素紅，張勝海.基于MOOC教育理念的大學(xué)物理實驗預(yù)習(xí)模式改革[J].大學(xué)物理實驗，2016，（3）.

[5]李偉，王逍，姜永恒，等.物理實驗預(yù)習(xí)教學(xué)平臺構(gòu)建的研究[J].大學(xué)物理實驗，2016，（2）.

[6]言秋莉，李丹，唐玉梅.標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化的大學(xué)物理實驗預(yù)習(xí)系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].大學(xué)物理實驗，2011，（5）.