孫玉萍　賈福超　王磊

[摘要]網(wǎng)絡(luò)可視化教學(xué)資源建設(shè)已經(jīng)成為高等學(xué)校教學(xué)改革的重要組成部分，對(duì)物理等實(shí)驗(yàn)學(xué)科的人才培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。而目前普通高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，在信息化時(shí)代發(fā)展和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，高校普通物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革刻不容緩，對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)可視化教學(xué)平臺(tái)的普通物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式改革進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞] 網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái);實(shí)踐創(chuàng)新能力;物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)]? G642??????? ?? ??????? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A???????? ????????????? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2018）34-0094-02

一、引言

隨著信息化時(shí)代下國(guó)家對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為學(xué)生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)引起高校教育工作者的重點(diǎn)關(guān)注。在學(xué)生培養(yǎng)方案修訂的過(guò)程中，提高實(shí)踐教學(xué)比例呼聲愈來(lái)愈烈。普通物理實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，它與普通物理理論課程既有緊密聯(lián)系，又相互獨(dú)立。普通物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)對(duì)正確引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐創(chuàng)新能力有著重要意義。然而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)時(shí)間和內(nèi)容相對(duì)固定，學(xué)生自由發(fā)揮、自主創(chuàng)新空間不夠。任課教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂滿意度偏低，在預(yù)習(xí)報(bào)告、課堂表現(xiàn)等方面很難對(duì)學(xué)生作出比較客觀的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià);同時(shí)學(xué)生的實(shí)踐能力和知識(shí)獲得感也遠(yuǎn)低于他們的預(yù)期和課程的培養(yǎng)目標(biāo)。針對(duì)這種現(xiàn)象，結(jié)合新時(shí)代對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，探討網(wǎng)絡(luò)可視化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的意義及其在普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用。

二、普通物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀

對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)課程，國(guó)外部分大學(xué)經(jīng)過(guò)幾十年的改革和探索，已經(jīng)形成了各具特色、比較完善和先進(jìn)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，其主要特點(diǎn)包括：（1）注重實(shí)用、鼓勵(lì)創(chuàng)新，突出物理實(shí)驗(yàn)“設(shè)計(jì)性、開(kāi)放性、探索性”的教育功能，提高探究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新應(yīng)用能力;（2）教學(xué)方法、教學(xué)手段多樣性，美國(guó)、日本、加拿大的一些物理專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程都非常重視討論互動(dòng)過(guò)程;（3）順應(yīng)信息化、數(shù)字化時(shí)代的要求，引入信息技術(shù)等手段，建立物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站，進(jìn)行現(xiàn)代化的管理和教學(xué)，使學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室之外的任何終端進(jìn)行交互，使預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、提問(wèn)、討論的時(shí)空得以延伸;（4）教學(xué)內(nèi)容時(shí)代性，隨著科技發(fā)展的日新月異，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不斷優(yōu)化，增強(qiáng)學(xué)生的探究興趣;（5）教學(xué)考核的靈活性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體特點(diǎn)設(shè)置不同的考核標(biāo)準(zhǔn)，靈活調(diào)節(jié)筆試、口試、操作考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在總考核中所占的比重。總的來(lái)看，國(guó)外的實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常注重學(xué)生的參與度，開(kāi)放和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占比較大，實(shí)驗(yàn)課堂氣氛活躍。

與國(guó)外高校相比較，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大部分高校中的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著許多不足，對(duì)于本科階段的物理類(lèi)課程，國(guó)內(nèi)高校仍然是重理論教學(xué)輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)。具體現(xiàn)狀可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（一）學(xué)校在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入的經(jīng)費(fèi)有限，儀器陳舊，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法更新

當(dāng)代社會(huì)對(duì)科學(xué)技術(shù)的依賴(lài)導(dǎo)致各個(gè)高校對(duì)科研工作的高度重視。高校尤其是省屬高校都需要依靠重大的、有影響力的標(biāo)志性科研成果來(lái)提高學(xué)校的社會(huì)地位和聲望，這導(dǎo)致各個(gè)高校從政策層面上出現(xiàn)“重科研輕教學(xué)”的現(xiàn)象。大量政府經(jīng)費(fèi)投入科研上，而對(duì)教學(xué)的關(guān)注自然有所不足。通過(guò)調(diào)研了解到，很多高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器陳舊，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法更新。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目不再依據(jù)人才培養(yǎng)需求制定，而是基于已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目的局限性限制了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不利于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的強(qiáng)化和實(shí)踐技能的培養(yǎng)。

（二）教學(xué)方法過(guò)于單一，無(wú)法提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

大多高校一直沿用傳統(tǒng)的“教師先講學(xué)生后做”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生通過(guò)固定的教材進(jìn)行預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課堂上指導(dǎo)教師先對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)進(jìn)行講解，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，然后學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。整個(gè)過(guò)程學(xué)生都是被動(dòng)參與，沒(méi)有自主發(fā)揮的空間;課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果不佳。

（三）預(yù)習(xí)資源單一，學(xué)習(xí)效果很不理想

提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提。目前在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生雖然完成了預(yù)習(xí)報(bào)告的撰寫(xiě)，但對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等基本問(wèn)題并沒(méi)有掌握，因此很難獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。其主要原因是學(xué)生預(yù)習(xí)資源單一，預(yù)習(xí)資源僅僅局限于實(shí)驗(yàn)教材，大部分學(xué)生都是一字不落地照抄課本。預(yù)習(xí)內(nèi)容太過(guò)抽象，教材上的可視化內(nèi)容太少。

（四）現(xiàn)有考核評(píng)價(jià)機(jī)制不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

目前的實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)機(jī)制不夠健全，難以對(duì)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)踐能力作出客觀評(píng)價(jià)，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)比較集中的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生預(yù)習(xí)動(dòng)機(jī)偏低，在實(shí)驗(yàn)課堂上不善思考不愿動(dòng)手。

三、網(wǎng)絡(luò)可視化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

教育信息化促進(jìn)教育現(xiàn)代化已成為我國(guó)教育改革的重要戰(zhàn)略。信息化教學(xué)資源因具有資源共享、交流互動(dòng)、再現(xiàn)場(chǎng)景等其他教學(xué)手段無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，在輔助教學(xué)方面得到了廣泛應(yīng)用。利用信息化教學(xué)資源可打破教與學(xué)在時(shí)間與空間的限制，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善課程教學(xué)效果;課程信息化建設(shè)已成為課程改革的迫切需要。普通物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)需要從提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的根本目標(biāo)出發(fā)，以教學(xué)信息化建設(shè)為方向，具體實(shí)現(xiàn)以下主要教學(xué)功能：

（一）資源共享功能

借助于微課的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，將實(shí)驗(yàn)講授分為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和思考題等片段，分別將其制作成時(shí)間較短的微課，實(shí)驗(yàn)演示播客視頻以指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)場(chǎng)講解演示形式進(jìn)行視頻錄制，借助學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上傳，供學(xué)生線上瀏覽、學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)課程資源共享。

（二）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)功能

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可視化平臺(tái)的課程教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理講授、實(shí)驗(yàn)演示的可視化。使學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前可以自己構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室“有什么、做什么、怎么做”的實(shí)驗(yàn)思路，從而為提高學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)課堂的效率提供保障。

（三）預(yù)習(xí)測(cè)試功能

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂中指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)效果的評(píng)價(jià)依據(jù)往往是紙質(zhì)版的預(yù)習(xí)報(bào)告，而學(xué)生預(yù)習(xí)資源僅僅是實(shí)驗(yàn)教材，導(dǎo)致預(yù)習(xí)報(bào)告千篇一律。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可為學(xué)生提供信息豐富的課程資源，課程資源的呈現(xiàn)需要指導(dǎo)教師根據(jù)教學(xué)大綱要求和項(xiàng)目特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)。學(xué)生預(yù)習(xí)效果可以通過(guò)平臺(tái)的預(yù)習(xí)測(cè)試完成，預(yù)習(xí)測(cè)試是進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作完成實(shí)驗(yàn)的前提。

（四）師生交互功能

在播課單元打開(kāi)的每一個(gè)視頻都可以在底部進(jìn)行發(fā)表話題、跟帖回復(fù)，這一功能不僅可以檢測(cè)學(xué)生是否真的觀看微課視頻，也為教師和學(xué)生之間的溝通提供了一個(gè)有效的平臺(tái)，使學(xué)生的問(wèn)題得到及時(shí)解答，同時(shí)也為課堂上教師有針對(duì)性地解決學(xué)生的疑惑提供了可靠素材，保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（五）基于可視化重現(xiàn)復(fù)習(xí)功能完善考核環(huán)節(jié)

“嚴(yán)把考核關(guān)”對(duì)學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的過(guò)程行為及學(xué)習(xí)效果至關(guān)重要。如果不嚴(yán)格考核，再好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)也很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。而課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的建設(shè)，使學(xué)生在離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室之后同樣可以對(duì)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行可視化復(fù)習(xí)。因此，基于網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)的建設(shè)可以進(jìn)行后期的課程考核改革，增加實(shí)驗(yàn)操作考核內(nèi)容。

四、科創(chuàng)競(jìng)賽與實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合的特色板塊建設(shè)

科創(chuàng)競(jìng)賽可以幫助大學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力，激發(fā)大學(xué)生利用相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的熱情，同時(shí)注重創(chuàng)新創(chuàng)優(yōu)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的培養(yǎng)，因而受到高校及大學(xué)生越來(lái)越多的關(guān)注。而普通物理實(shí)驗(yàn)課程為科創(chuàng)競(jìng)賽提供了很好的培育環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛質(zhì)?？苿?chuàng)競(jìng)賽的項(xiàng)目方案多為學(xué)生根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)儀器，查閱資料后自主進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，學(xué)生會(huì)不斷遇到問(wèn)題，解決問(wèn)題，逐步完善項(xiàng)目方案，改進(jìn)項(xiàng)目作品。針對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器陳舊的教學(xué)現(xiàn)狀，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以建設(shè)科創(chuàng)競(jìng)賽特色板塊。特色板塊的討論能夠做到集思廣益，重點(diǎn)用于實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后討論實(shí)驗(yàn)儀器誤差的分析，并結(jié)合往年科創(chuàng)競(jìng)賽項(xiàng)目案例，從提高實(shí)驗(yàn)精度、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作角度分析現(xiàn)有儀器改進(jìn)的可行性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考、善于創(chuàng)新的能力，建立科創(chuàng)競(jìng)賽的培育項(xiàng)目，并不斷把成功案例上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望。比如在科創(chuàng)特色板塊的討論區(qū)可以設(shè)置一些主題讓學(xué)生展開(kāi)討論，如，“在用硅壓阻式力敏傳感器測(cè)量液體表面張力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)中升降臺(tái)下降時(shí)會(huì)引起液面的晃動(dòng)，由于圓形吊環(huán)容易形變，對(duì)實(shí)驗(yàn)精度產(chǎn)生影響，如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置能有效減小實(shí)驗(yàn)誤差呢？”“在梁彎曲法測(cè)量楊氏模量的實(shí)驗(yàn)中觀察視野較暗，影響讀數(shù)精度，有沒(méi)有辦法讓視野亮度得到提高呢？”特色板塊在實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽培育的同時(shí)，能真正調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中表現(xiàn)出不同于平常課堂的熱情。

五、結(jié)語(yǔ)

結(jié)合新時(shí)代對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，從提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的根本目標(biāo)出發(fā)，以普通物理實(shí)驗(yàn)課程的可視化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)為載體，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革進(jìn)行全面探究?？梢暬W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)模式的更新、學(xué)習(xí)質(zhì)量的保障、學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)立科創(chuàng)特色模塊，將科創(chuàng)競(jìng)賽與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，可有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新探究能力，為創(chuàng)新科研型拔尖人才的培養(yǎng)提供培育窗口。

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◎編輯 張 慧