基于網絡環(huán)境的大學物理實驗教學改革研究與實踐

王素紅　張 巖

(信息工程大學理學院　河南 鄭州　450001)

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基于網絡環(huán)境的大學物理實驗教學改革研究與實踐

王素紅張 巖

(信息工程大學理學院河南 鄭州450001)

本文結合我校大學物理實驗課程改革的具體實際，介紹了課程教學的設計理念和課程教學的組織模式，通過課程改革的運行，總結出大學物理實驗課程改革對人才培養(yǎng)發(fā)揮的作用，指出了課程改革存在的問題，以及解決問題的方法．

大學物理實驗設計理念組織模式

大學物理實驗覆蓋廣泛的學科領域，具有多樣化的實驗方法和手段以及綜合性很強的基本實驗技能訓練，使之成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力、引導學生確立正確的科學思想和科學方法，提高學生科學素質的重要基礎．我校大學物理實驗課程利用總部實驗室建設專項，建立了基于網絡環(huán)境的物理實驗室規(guī)范化管理體系，在此基礎上，我們對課程教學的設計理念、組織運行模式、考核方式進行了一系列的改革，取得了一定的成果．

1　課程教學的設計理念

課程按照慕課(MOOC)教學的理念，“翻轉課堂”的模式組織教學．利用微格教室，將每個實驗項目錄制成15 min左右的“微課”，“微課”主要介紹實驗背景、實驗方法、儀器的使用、實驗內容的拓展研究、實驗過程中可能出現的故障及排除故障的方法等，可供學生反復觀看．通過對教材和“微課”的學習，了解實驗設計的基本思路、基本方法和實驗原理，利用預習題庫自動組卷，進行預習測試，只有通過預設的準入門檻分數，學生才算完成預習，刷卡進行派位并遠程開啟實驗臺電源，刷卡開啟實驗室門禁，進入實驗室進行實驗．如果沒有通過預習題測試，派位機不能對學生實現派位，也打不開實驗臺電源，要求學生重新預習[1]．

針對課內開放，每個實驗室有專職教師輔導，對實驗過程中可能出現的問題加以引導，對學習中的難點和重點問題進行討論，讓學生帶著問題和興趣走進實驗室，課內教學突出了學生自主學習能力的培養(yǎng)．學生的實驗預習和課后復習以學生課外自學為主，充分利用網絡教學平臺的輔助教學功能，使實驗教學內容得以擴充，克服實驗教學長期受到課堂和學時限制的困擾．實現了課下自學、課上教師輔導的“翻轉課堂”教學組織模式．

針對課外開放，學生只需要在實驗室開放管理系統中選課(如果第一次進入實驗室，還需要完成預習準入)，即可實現刷卡派位和開啟門禁進入實驗室．大學物理實驗課程開設的所有實驗項目全天候對學生開放[2]．

大學物理實驗室全部安裝有監(jiān)控系統，可以對學生的實驗情況進行全程監(jiān)控，教師只需要在監(jiān)控室，就可以完成對各實驗室的監(jiān)控和對講．

2　課程教學的組織模式

按照課程教學計劃的安排，采取先理論講授后實驗操作的方式進行組織．首先安排大學物理實驗基礎理論知識講授，采取集中授課方式．本次理論講授主要內容是介紹大學物理實驗課程的地位、任務，有效數字的讀取及計算，誤差及不確定度的有關知識，數據處理方法，物理實驗方法介紹等，教師還會介紹物理實驗的基本流程及注意事項．本次課是課程唯一一次理論講授，實踐教學按照圖1流程組織運行[1]：

圖1　物理實驗的基本流程

3　教學改革后效益分析

利用實驗室專項建設經費，我們建立了基于網絡環(huán)境的物理實驗室信息化管理軟件平臺、監(jiān)控系統、預習題庫及預習自動評判系統、電子實驗報告自動評判系統，改革了大學物理實驗課程成績評價方法，通過試運行，發(fā)現學生學習的積極性和主動性明顯提高，主要表現在：

(1)主動預習的意識明顯提高

依據物理實驗課程特點，每個實驗的內容安排比較飽滿，而且每個實驗所使用的儀器完全不同，為了在3個學時內完成實驗，對學生的預習提出了更高的要求．預習準入門檻的設定，有效督促了學生課前預習.學生說，不認真預習，就不能通過預習門檻，派位系統就不能安排座位，更進不了實驗室進行實驗．

(2)獨立完成實驗報告的意識加強

批改實驗報告占用了實驗課教師大量的時間，借助于信息化平臺，我們對計算量大的實驗，制訂了詳盡的電子實驗報告自動評判標準，只要學生的實驗報告通過系統提交，計算機會按照已定標準自動對提交的報告進行評閱，規(guī)范了數據處理過程，杜絕了抄襲實驗結果現象的發(fā)生．對計算量小或設計性、課題型的實驗報告，我們采取網絡提交、人工批閱的方法．由于學生的原始實驗數據經過教師簽章后需要上傳到電子實驗報告中，數據處理的結果是以原始數據為依據進行的，有效避免了實驗報告中自己的數據是別人的結果情況發(fā)生．

(3)自主學習的積極性和主動性提升

課程組織模式和考核方式改革，充分調動了學生學習的積極性和主動性，從實驗預習到完成實驗報告，從課內實驗到課外探究，學生們對學習都表現出了極大的興趣．例如在操作考試前實驗室開放的一周內，從早上8點到晚上，中午不休息，學生們到實驗室實驗和討論研究，考試所用的儀器是實驗室開放時提供的，具體內容由監(jiān)考教師臨時公布，每個位置測量的內容不同，有效避免了學生抄數據和泄露考題的現象發(fā)現．

(4)教、學、管各負其責，學生綜合素質明顯提高

大學物理實驗課程教學全過程實行了信息化管理，從預習準入、選課、電子實驗報告提交、考勤、成績統計、監(jiān)控等實現了遠程控制、無紙化、一卡通．教師只需要把主要精力放在課堂教學組織上，不需要關注學員遲到、早退、曠課等，學生需要管理好自己的課程和成績，做好預習，按時刷卡，管理干部在一臺聯網電腦上便可追蹤學員行蹤，方便了教學和管理．

4　教學改革中存在的問題

課程改革雖然取得了一定的效果，但是在運行過程中，我們也發(fā)現了不少的問題，主要表現在：

(1)課程的教學組織模式存在的問題

課程的教學組織模式和我校現行的組織管理模式不一致，給學員的學習壓力很大，加上軍訓網環(huán)境的問題，少數學員存在抵觸情緒，經過座談了解，總的來說學員是認可的，下一步我們準備設置幾個公用賬號，分配給校、院機關和各營，方便查詢和管理．

(2)預習準入門檻設定存在的問題

試運行期間，我們將學生預習準入門檻設定為滿分(10分)，根據數據統計分析，85%的學生通過不止一次預習測試能夠通過門檻，也有15%的學生沒有通過．2015年大學物理實驗室全部實行預習準入門檻，為了讓學生通過認真觀看視頻，順利通過預習自動評判系統，擬將預習準入門檻設置為8分，預習滿分為10分．

(3)電子實驗報告自動評判模板制定存在的問題

在制定電子實驗報告模板和評分標準時，盡管進行了多次討論修改，試運行時還是發(fā)現或多或少的問題．從數據統計情況看，計算機自動評判的實驗報告分數普遍比較低，不及格率偏高．我們分析主要原因：一是學生還沒扭轉抄襲作業(yè)壞毛病，二是相對我們的學生，制定的評判標準偏高．我們結合學生實際情況進行修改，制定的標準既正確、規(guī)范，又合理、符合實際．

(4)學生綜合素質提升問題

國外的大學，學生每學期選修什么課程、選課前預修什么課程、課程成績等都是依托網絡完成，學生很自覺地安排好每學期自己要選幾門課，選什么課，課程是否拿到學分等等．相比較而言，我們的學生管理自己的能力有待提高．對大學物理實驗課程而言，在實驗選課前，我們會安排物理實驗理論課，本次課是面向所有必修大學物理實驗課程的學生，也是唯一一次理論課．在這次課上，任課教師會詳細講解物理實驗的基礎理論知識、大學物理實驗的基本程序、實驗過程中的問題及注意事項．對教學組織過程中的一些常見問題，我們組織編寫了《大學物理實驗學習指導書》，對一些臨時情況，我們會通過門戶網站及時發(fā)布信息，希望必修大學物理實驗課程的學生關注．課程的組織運行模式對學生綜合素質的提升起到一定的促進作用．

總之，通過大學物理實驗課程教學改革的研究與探索，逐步形成了好的學習環(huán)境，好的激勵機制和管理機制，逐步調動了學生學習的積極性和主動性，為提高教學質量奠定了基礎．2015年是我校教育轉型的攻堅年，大學物理實驗課程改革全面鋪開，全體教師在不斷總結經驗，逐步完善各項標準，發(fā)現問題并解決問題，為高標準培養(yǎng)信息化條件下新型軍事人才而努力．

1王素紅主編.《大學物理實驗》學習指導書.鄭州：信息工程大學出版社，2015.3～11

2王素紅.基于網絡環(huán)境的實驗室教學管理體系建設.第八屆全國高等學校物理實驗教學研討會論文集，2014.33～35

Based on the Network Environment of University Physics Experiment Teaching Reform Research and Practice

Wang SuhongZhang Yan

(Information engineering university Institute of science，zhengzhou，Henan450001)

The use of special funds to support the military training department of laboratory construction, the construction of physical laboratory teaching management system based on network environment , mainly including the use of video preview, simulation and automatic test system implement preview access, experimental process monitoring, the electronic experimental report of the automatic evaluation, Microteaching system and power control, attendance management implementation a card management, the construction project is widely used in the course of university physics experiment teaching.In this paper, combined with the actual of the reform in physics experiment course, the paper introduces the design of the teaching idea and teaching organization mode, through the operation of the curriculum reform, summarizes the university physics experiment curriculum reform to the role of talent training, points out the problems existing in the curriculum reform, and the method to solve the problem.

the university physics experiment; design concept ;organization mode

王素紅(1965-)，女，副教授，主要從事物理實驗教學科研工作，研究方向為信息工程．

2016-04-19)