王必利，張　明，王　黎

(解放軍理工大學, 江蘇 南京　211101)

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大學物理實驗在線教學及資源建設的思考

王必利，張明，王黎

(解放軍理工大學, 江蘇 南京211101)

摘 要：從大學物理實驗教學在軍隊院校人才培養(yǎng)中的作用入手，深入分析了傳統(tǒng)大學物理實驗教學中存在的問題與根源，結合當前該校在線教學開展的成果，闡述了開展實驗在線教學的必要性。最后，針對在線教學工作的關鍵：在線資源建設，根據(jù)實驗課程的特點，給出了從實驗人文史料、課程學習須知、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的設想。

關鍵詞：大學物理實驗課程；在線教學；資源建設

大學物理實驗課是高等院校開設的一門重要的公共基礎課程，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)需要開設大學物理實驗課程[1]，如土木、建筑、工程、材料、電信、機械能源甚至包括數(shù)學等理學專業(yè)。特別在理工科為主的學校，物理實驗目前與物理學理論課占據(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接受高等教育系統(tǒng)的實驗技能訓練和實驗系統(tǒng)方法的開端。

1大學物理實驗教學在軍隊院校人才培養(yǎng)過程中的作用

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

2大學物理實驗教學現(xiàn)狀

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

學員對實驗課程地位、作用認識存在偏差

許多學員主觀上認為大學物理實驗課程是大學物理課的補充，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，得出實驗結果即是來上本堂物理實驗課的目標，只是想著完成實驗數(shù)據(jù)的采集，輕過程重結果，物理實驗成了一種任務。

學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，許多學員動手能力差，對實驗有一種畏難情緒，預習不夠，導致自信心不足，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，更談不上對實驗能有獨到的見解，從實驗報告的完成情況看：普遍存在對實驗報有一種應付性心理，不尊重實驗事實，少數(shù)學員人為編造實驗數(shù)據(jù)或直接抄襲他人數(shù)據(jù)甚至實驗報告。

傳統(tǒng)教學模式單一

目前，實驗課堂教學過程中，教師要將實驗目的、實驗原理以及實驗注意事項告訴學員，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，甚至老師還要在學員做實驗之前把實驗從頭到尾的演示，讓學員看得清清楚楚、明明白白，在教學中缺少真正的設計、探索、創(chuàng)新性環(huán)節(jié)，教學的模式較為單一[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

當前物理實驗考核由兩大部分構成，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。不利于提高學員學習的積極性

2大學物理實驗在線教學開展的必要性

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

從目前已開設的在線課程使用效果來看，平臺豐富的資源、人性化的架構深受學員的認可，通過學員預習效果與交流反饋情況，教員可以及時對講授內(nèi)容、模式作相應調(diào)整，學員的學習能力得到較大提高。對于實驗教學中存在的部分問題，本人認為也可以通過開展大學物理實驗在線教學可以有效解決。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員預習情況開展教學?？上驳氖钱斍拔覀円呀?jīng)具備了在線教學的基本條件：從硬條件看，隨著大學信息化建設的深入、基本投入的加大，學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習的硬件條件；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、大學物理仿真實驗系統(tǒng)已然成為實驗在線教學的“一體兩翼”。

4大學物理實驗在線資源建設的設想

開展物理實驗在線教學的關鍵環(huán)節(jié)應當是在線資源的建設，根據(jù)該課程特點與目前教學中存在問題，本人認為可以構建以下模塊：

1、實驗人文史料

通過采集大量與著名實驗相關的影音、圖片、文字資料，讓學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的人文史料，讓學員體會到實驗素養(yǎng)的培養(yǎng)是軍事素質(zhì)提升的重要支持，只有這樣學員才能從思想上對物理實驗課重視起來。

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

2、課程學習須知

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員知曉。

考慮到大學物理實驗課程是學員進入高校后的第一門實驗課程，因此首要的是讓學員了解如何開展實驗這門課的學習，因而，可以采用流程圖的形式讓學員了解到實驗課開展的一般流程，在課前預習、課堂操作、課后完成實驗報告各環(huán)節(jié)該怎么做。譬如，很多學員的預習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習效果，可以采用張貼范例，視頻講解模式，讓學員及時了解，少走彎路，提高效率。

3、基本實驗方法

方法是關于解決思想、說話、行動諸問題的門路等，在探究性學習中, 提出問題、作出假設、設計實驗都有相應的方法。物理實驗教學的一個重要任務就是讓學員掌握實驗的方法，目前學員使用的自編教材和很多實驗講義教材類似是根據(jù)基礎實驗、設計實驗、綜合性實驗進行分類，本人認為在這一模塊可以根據(jù)實驗方法將所開設的實驗進行分類，在學員預習前對實驗設計思想、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，學員是基于教材的預習，而書本中關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，增加了預習難度，降低了預習效果，也是學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、儀器設計思想的圖片、文字、視頻素材。

當前，隨著電子技術的發(fā)展，儀器廠家生產(chǎn)的實驗教學儀器越來越智能化、集成化，同時也越來越封閉，導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經(jīng)驗帶領學員開展些儀器設計方面的工作，利用當前的互聯(lián)網(wǎng)平臺尋找合作對象，將設計轉(zhuǎn)化成成品，最終實現(xiàn)“以產(chǎn)促研”，因此，在資源建設中我們有必要考慮增添儀器設計方面的成功案例來鼓舞學員。

5、數(shù)據(jù)處理方法

對于廣大理工科學員來說，在大學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)和提高實驗能力的各個方面，如設計實驗的能力，操作的實驗能力，處理和分析實驗結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，應該注重研究有關數(shù)據(jù)處理的問題[5-8]。

多年的實驗教學經(jīng)歷表明，數(shù)據(jù)處理一直是學員學習實驗課的薄弱環(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、學員數(shù)學基礎不扎實，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束后學員也容易忘記相關知識。鑒于數(shù)據(jù)處理重要性，以及學員存在的問題，對于這一模塊需要重點建設。

5結語

當前，我校大學物理實驗課程在“學位主體、教為主導”辦學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，學員的學習積極性有了一定得提高，通過開展實驗在線教學定能解決傳統(tǒng)教學中存在的問題，特別是借助當期開展的“千堂微課計劃”，可以極大豐富實驗課程的在線資源，發(fā)揮大學物理課在提升學員軍事素養(yǎng)中應有的作用，為“強軍夢”給力。

參考文獻：

[1]羅青.大學物理考核方式與探討[R].中國武漢：湖北省高教學會高校計算機教育委員會，2010.

[2]王必利,等.轉(zhuǎn)型時期大學物理實驗教學改革的思考[J].大學物理實驗,2011(3).

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

[4]廖慶敏，等．把自制設備作為實驗教學示范中心的特色來建設[J]．實驗技術與管理，2010，27(7)：121-123．

[5]陳玉林,丁留貫,張磊.Excel在大學物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應用[J].實驗室研究與探索,2007(10):63-65.

[6]韓敬,鐘方川,李林.Matlab在大學物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應用[J].大學物理實驗,2008(1):88-90.

[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.

[8]蘇啟錄.建設與完善物理實驗教學體系[J].福州師專學報:自然科學版,2001(2):38-40.

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：解放軍理工大學理學院教育教學研究課題(LYJY1409)

收稿日期：2015-09-13