倪涌舟 周國(guó)泉 徐一清 周益民

摘 要 本文通過(guò)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的教學(xué)手段單一、現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用不足、學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考探索欠缺等問(wèn)題的分析，提出了在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中建立基于MOOCs 的“網(wǎng)絡(luò)課程 + 面授 + 課后討論”教學(xué)模式，以達(dá)到充分利用學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)時(shí)間，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新能力的目的。

關(guān)鍵詞 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程 MOOCs 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.03.017

Reform and Practice of College Physics Experiment Teaching Based on MOOCS

——Take Zhejiang A & F University as an example

NI Yongzhou， ZHOU Guoquan， XU Yiqing， ZHOU Yimin

（College of Sceince， Zhejiang A & F University， Hangzhou， Zhejiang 311300）

Abstract This paper analyzes the problems of single teaching methods in the teaching of college physics experiment courses， insufficient application of modern technology， and students' lack of thinking and exploration of experiments， and proposes the establishment of a MOOCs-based "network course + face-to-face instruction + after-class discussion" teaching mode， in order to achieve the purpose of making full use of students' fragmented learning time， enriching experimental teaching methods， enhancing students' experimental interest， and cultivating students' practical and innovative abilities.

Keywords college physics experiment course; MOOCs; experiment teaching mode

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程是對(duì)高等院校理工科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門獨(dú)立的必修基礎(chǔ)課。其內(nèi)涵的實(shí)驗(yàn)方法、思想、儀器和技術(shù)，在培養(yǎng)與提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛷氖驴茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)等方面具有重要的意義。

1 我?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前我校的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)主要采用分層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)放教學(xué)，首先是通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)積累實(shí)驗(yàn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)規(guī)范;其次是利用近代綜合實(shí)驗(yàn)注重培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力;最后通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為培養(yǎng)學(xué)生能獨(dú)立自主地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究工作的能力。分層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)放教學(xué)通過(guò)多年的實(shí)踐，為培養(yǎng)我校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ζ鸬搅酥匾饔谩５窃趯?shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還存在著一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

1.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段落后單一

目前“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)還是處在老師講解演示，學(xué)生做的模式。在這種模式下，學(xué)生一味地重復(fù)教師的講解，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、方法、結(jié)論缺少自己的思考，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、自我探究的能力，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

1.2現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)應(yīng)用不足

目前，我校的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程建有基于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、預(yù)約、門禁管理系統(tǒng)，也建立了一些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，但是數(shù)量較少，不利于學(xué)生的碎片化學(xué)習(xí)。也缺乏實(shí)驗(yàn)的微課視頻，學(xué)生的預(yù)習(xí)也主要是針對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行的預(yù)習(xí)，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的了解，儀器的操作使用都要等著教師講解。另外交流互動(dòng)途徑缺乏，學(xué)生與老師的溝通主要通過(guò)QQ群，由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器操作、實(shí)驗(yàn)過(guò)程不了解，因此QQ群交流的內(nèi)容也集中在實(shí)驗(yàn)管理上，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容提不出問(wèn)題進(jìn)行交流互動(dòng)。

1.3學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考探索欠缺

目前，我?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完結(jié)主要通過(guò)學(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告流于模板化、形式化，學(xué)生寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、方法、數(shù)據(jù)缺乏反思，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)所做過(guò)的實(shí)驗(yàn)根本不再思考探究，這不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 基于MOOCs 的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建

針對(duì)我?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)存在的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于MOOCs 的“網(wǎng)絡(luò)微課視頻+網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)+面授”教學(xué)模式，[1-3]通過(guò)課前預(yù)習(xí)討論交流，課堂教師組織實(shí)驗(yàn)，課后分析研究的教學(xué)過(guò)程，以達(dá)到充分利用學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)時(shí)間，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新能力，同時(shí)達(dá)到加強(qiáng)師生交流，轉(zhuǎn)變師生教學(xué)關(guān)系的目的。

2.1 課前預(yù)習(xí)系統(tǒng)的構(gòu)建

物理實(shí)驗(yàn)課前的預(yù)習(xí)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)的基本操作過(guò)程和方法，對(duì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)有重要作用。目前我校“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)要求學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并書(shū)寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告，但是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)經(jīng)常存在以下問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論教學(xué)進(jìn)度不一致，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理缺乏理解。物理實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、器材的限制，往往不能與理論教學(xué)同步進(jìn)行。學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一些實(shí)驗(yàn)的原理在理論課上還沒(méi)有上過(guò)，學(xué)生需要自學(xué)原理，導(dǎo)致一些學(xué)習(xí)能力欠缺的同學(xué)無(wú)法理解實(shí)驗(yàn)原理，只是根據(jù)教材抄寫(xiě)一下完成預(yù)習(xí)報(bào)告就算了，起不到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的效果。

（2）學(xué)生沒(méi)有看到實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的整體認(rèn)識(shí)不足。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)時(shí)，主要是根據(jù)教材預(yù)習(xí)。雖然教材上有儀器介紹，但是學(xué)生沒(méi)有看到儀器實(shí)物，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的整體認(rèn)識(shí)不足。

（3）學(xué)生的預(yù)習(xí)效果沒(méi)有評(píng)測(cè)。目前我?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的預(yù)習(xí)只要求學(xué)生完成預(yù)習(xí)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，教師在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中也只是檢查一下學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告，對(duì)于學(xué)生是否是真正預(yù)習(xí)了，預(yù)習(xí)的效果如何沒(méi)有完善的評(píng)價(jià)，導(dǎo)致學(xué)生的預(yù)習(xí)效果沒(méi)有辦法保證。

針對(duì)以上情況，我們建設(shè)了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”網(wǎng)絡(luò)課程，在課程構(gòu)架上設(shè)置了預(yù)習(xí)模塊，特別針對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)錄制實(shí)驗(yàn)原理講解、儀器介紹視頻。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)，通過(guò)視頻學(xué)習(xí)，可以更好地理解實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)和基本操作，從而真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的目的。同時(shí)，我們針對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)應(yīng)該到達(dá)的效果設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)檢測(cè)單元，編寫(xiě)了學(xué)生在預(yù)習(xí)中應(yīng)該掌握的知識(shí)點(diǎn)的測(cè)驗(yàn)題。學(xué)生在預(yù)習(xí)后需要完成測(cè)驗(yàn)，一方面便于教師了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，另一方面也是加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解。

2.2 課內(nèi)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)與理論課程的教學(xué)有很大的區(qū)別。在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中，學(xué)生一般需要在3個(gè)課時(shí)內(nèi)完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在短短的3個(gè)課時(shí)內(nèi)，學(xué)生既要掌握實(shí)驗(yàn)原理，又要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)儀器的使用，并完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的測(cè)量，時(shí)間其實(shí)是比較緊張的，所以實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師為了順利完成教學(xué)，一般會(huì)花20-30分鐘的時(shí)間講解實(shí)驗(yàn)原理和儀器使用方法，然后指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。很多學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)并不能完全掌握儀器的正確使用方式，特別是一些儀器調(diào)節(jié)過(guò)程比較復(fù)雜時(shí)，學(xué)生往往只能不斷求助教師，而教師需要指導(dǎo)十幾組實(shí)驗(yàn)只能疲于奔命，最后往往變成教師直接給學(xué)生調(diào)節(jié)儀器，實(shí)驗(yàn)客車鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的目的也就無(wú)從談起了。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)生動(dòng)手少的問(wèn)題，我們主要是轉(zhuǎn)換教師的身份，教師在實(shí)驗(yàn)課中盡量少講少動(dòng)，將更多的精力放在實(shí)驗(yàn)課堂的組織上，而指導(dǎo)學(xué)生的任務(wù)則通過(guò)以下方式解決。

（1）實(shí)驗(yàn)原理的講解通過(guò)視頻，并且放在課前預(yù)習(xí)中，讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)中就學(xué)習(xí)和理解實(shí)驗(yàn)原理。

（2）錄制儀器調(diào)節(jié)視頻，讓學(xué)生通過(guò)視頻學(xué)習(xí)儀器的使用規(guī)則。在錄制視頻時(shí)，我們將實(shí)驗(yàn)儀器的操作盡量分解，一步操作一個(gè)視頻，視頻的時(shí)間盡可能短，使得學(xué)生可以在碰到不理解的操作步驟時(shí)，最快地反復(fù)觀看視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)。

學(xué)生通過(guò)視頻學(xué)習(xí)儀器操作，極大地解放了教師。教師可以有更多地時(shí)間去組織整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)觀測(cè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，對(duì)于真正存在實(shí)驗(yàn)困難的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。從而真正到達(dá)鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

2.3 課后實(shí)驗(yàn)探究的實(shí)踐

我校“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完結(jié)主要通過(guò)學(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，目前來(lái)看，學(xué)生書(shū)寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告流于模板化、形式化，對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、方法、數(shù)據(jù)缺乏反思，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)所做過(guò)的實(shí)驗(yàn)根本不再思考探究，這不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對(duì)以上問(wèn)題，我們主要進(jìn)行了以下調(diào)整：

（1）強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)分析是得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要過(guò)程，不管是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)結(jié)果都是必不可少的。而且目前國(guó)家對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析有嚴(yán)格的規(guī)范，讓學(xué)生掌握符合國(guó)家要求的規(guī)范化的處理數(shù)據(jù)的能力是實(shí)驗(yàn)的重要目的。因此，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的要求，一方面要求學(xué)生正確、準(zhǔn)確獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不得弄虛作假，另一方面要求學(xué)生掌握正確的數(shù)據(jù)處理方式，并且要求學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理，從而真正完成通過(guò)理論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)到驗(yàn)證理論的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

（2）強(qiáng)化學(xué)生對(duì)操作過(guò)程的理解。實(shí)驗(yàn)的操作是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)課程需要培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范有效的操作，而一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范的標(biāo)志就是最后實(shí)驗(yàn)誤差的大小。讓學(xué)生掌握誤差分析的方法，正確分析誤差的來(lái)源，對(duì)改進(jìn)、提高學(xué)生操作能力很有幫助。我們?cè)趯W(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)要求學(xué)生全面分析實(shí)驗(yàn)，正確提出實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生誤差的操作過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)操作過(guò)程的理解，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作方法。

（3）強(qiáng)化課后討論。只要仔細(xì)反思，不管是成功的實(shí)驗(yàn)還是失敗的實(shí)驗(yàn)都還讓學(xué)生有收獲。因此課后反思討論是加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)理解的必要環(huán)節(jié)，我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)課程中設(shè)計(jì)了課后討論環(huán)節(jié)，選取學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中問(wèn)題最多的部分，讓學(xué)生在網(wǎng)上討論分析其中的錯(cuò)誤，從而加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。

3 基于MOOCs 的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成效

在實(shí)行基于MOOCs 的“網(wǎng)絡(luò)課程 + 面授 + 課后討論”教學(xué)模式后，設(shè)置了課前預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)，儀器操作視頻學(xué)習(xí)，課后討論交流等環(huán)節(jié)，便于學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（1）設(shè)置課前預(yù)習(xí)，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)原理視頻和儀器介紹視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)，可以更好地理解實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)和基本操作，從而真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的目的。

（2）針對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)應(yīng)該到達(dá)的效果設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)檢測(cè)單元，編寫(xiě)了學(xué)生在預(yù)習(xí)中應(yīng)該掌握的知識(shí)點(diǎn)的測(cè)驗(yàn)題。學(xué)生在預(yù)習(xí)后需要完成測(cè)驗(yàn)，一方面便于教師了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，另一方面也是加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解。

（3）錄制儀器調(diào)節(jié)視頻，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中通過(guò)視頻學(xué)習(xí)儀器的調(diào)節(jié)，使得學(xué)生可以更加直觀的理解實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)節(jié)方法和調(diào)節(jié)現(xiàn)象。

（4）完善課后分析研究，改變過(guò)去實(shí)驗(yàn)上完就結(jié)束的方式，增加學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析研究，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)置的討論區(qū)，有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師上傳存在問(wèn)題較多的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，讓學(xué)生進(jìn)行討論，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、結(jié)論進(jìn)一步理解。

綜上所述，基于MOOCs 的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠極大地提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)于鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，提升學(xué)生獨(dú)立利用實(shí)驗(yàn)開(kāi)展研究有重大地幫助。

基金項(xiàng)目：2019年度浙江農(nóng)林大學(xué)校級(jí)教育教學(xué)改革項(xiàng)目“基于Moocs的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革”（JG2019007）

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