物理實驗信息化數字資源的建設與利用

廖立新　廖文虎

【摘 要】分析了在物理實驗教學中建設信息化數字資源的必要性，提出了信息化數字資源建設目標以及資源建設的內容和建設方法。

【關鍵詞】物理實驗；信息化；數字資源；資源系統

Construction and Utilization of Digital Resources of Physical Experiment Information

——Taking the physics experiment teaching center of Jishou university as an example

LIAO Li-xin LIAO Wen-hu

（College of Physics，Mechanical and Electrical Engineering，Jishou Hunan 416000，China）

【Abstract】This paper analyzes the necessity of constructing the information digital resources in the physical experiment teaching，and puts forward the aims of the construction of information digital resources，other than the contents and methods of the construction of resources.

【Key words】Physical experiment；Information；Digital resources；Resource system

0 引言

大學物理實驗是各高校理工科專業必開的一門基礎實驗課程，它在培養學生的動手實踐能力及創新能力等方面起著舉足輕重的作用。隨著素質教育、創新教育改革的不斷深入，教育部總體戰略目標的提升以及各高校招生規模的擴大，現有的物理實驗教學模式已不能滿足現代教育教學目標的要求。因此，各高校都在以努力培養創新性人才為目標進行物理實驗課程體系、教學模式、教學內容和教學方法的改革。其中，吉首大學物理實驗教學中心結合本校的實際情況，進行了物理實驗信息化數字資源的建設[1]，以給學生自主學習與研究的良好平臺，實現資源共享，推進科教融合、課內課外結合的物理實驗教學模式改革，已初見成效。

1 物理實驗信息化數字資源的建設目標

吉首大學物理實驗教學中心在現代教育教學理念的指導下，構建了大學物理實驗信息化教學課程群數字資源建設團隊，以《大學物理》等主干課為主線，以電子圖書、圖形/圖像、音頻、視頻、動畫、試題庫、網絡課件、仿真軟件等為建設目標，充分利用現代技術手段，調動多種教學媒體、信息資源，通過對《大學物理實驗》、《基礎物理實驗》、《近代物理實驗》、《大學物理演示實驗》和《大學物理虛擬仿真實驗》等相關課程資源的建設，以物理實驗教學中心各實驗室、資料室以及中心網絡平臺為載體，采用開放式的大學物理實驗教學模式，對學生、對教師做到資源的開放；做到時間、空間上的開放；做到實驗儀器、實驗內容的開放，有效地調動學生自主學習、探究學習的積極性，全面提高實驗教學質量。

2 物理實驗信息化數字資源建設的具體內容

大學物理實驗課程的實踐性、復雜性、綜合性等特點決定了現代信息技術將在物理實驗教學中發揮越來越大的作用，信息技術融入物理實驗教學是教學改革的必然趨勢之一[2]。目前，物理實驗教學數字資源建設比較薄弱，因此，吉首大學物理實驗教學中心通過多方面的考查與研究，結合本校的實際情況，向學校申請了相關的項目經費，加大人力物力的投入，進行了物理實驗信息化課程群數字資源的建設。

2.1 組建課程數字資源建設團隊

教師團隊基于課程群進行建設，是數字資源建設主體。中心首先選拔了一批能夠積極參與到信息化課程群數字資源建設的教師組成建設團隊，通過團隊合作，改革教學內容和方法，開發教學資源，促進教學研討和教學經驗交流，提高教學質量和效率。同時鼓勵學生（特別是師范專業的學生）參與到資源建設團隊中來，這樣既可以激發他們學習、研究物理實驗的興趣，也可以培養他們的動手能力，進一步提高學生的實踐能力、就業能力和創新能力。

2.2 設計制作全開放式的網絡學習、教學系統

為了更好地為學生提供學習物理實驗的資源和為教師改進實驗教學方法和手段而提供方便，中心重新搭建了網絡平臺，精心設計制作大學物理實驗網絡學習、教學資源系統（如圖1），并對學生、教師全面開放[3]。

2.3 編制、完善實驗教材

實驗教材是實驗教與學的重要資源，因此，中心專門組建了一支建設團隊，根據我校的現有儀器，編制出版了《大學物理實驗》、《基礎物理實驗》、《大學物理演示實驗》、《近代物理實驗》和《大學物理虛擬仿真實驗》等實驗教材。并把這些教材以電子版的形式上傳至中心資源系統以供學生學習。

除了自編的教材外，中心還把一些先進的、具有指導意義的實驗電子講義上傳至中心資源系統，學生通過對這些資源的學習，激發了他們學習實驗的興趣，也拓寬了他們的知識面。

2.4 收集、自制媒體素材

媒體素材包括文本、圖形/圖像、音頻、視頻和動畫資源等。對這部分資源的建設，中心采取兩種方式，一是廣泛收聚，二是加強自制。對于網上的相關資源，中心組織了相關人員專門收集并分類整理，最后都上傳至中心資源系統。中心還結合本校現有實驗儀器、實驗項目，組織相關老師和學生成立了資源自制小組，按計劃自制了大量符合中心教學儀器的實驗教學資源，這些資源主要包括儀器圖片、實驗教學PPT課件、實驗仿真FLASH課件、實驗教學視頻等，并及時把這些數字資源上傳到中心資源系統以供學生預習與學習。在平時的實驗教學活動中，中心指導教師都能很好地靈活運用這些數字資源開展實驗教學，取得了很好的教學效果。

2.5 加強虛擬仿真實驗教學

虛擬仿真實驗具有形象性、生動性和趣味性，是能把一些實物儀器無法展現出來的微觀或宏觀實驗現象、實驗過程通過虛擬仿真再現出來的一種新的實驗教學方法和手段[4]。為此，中心在2016年購買了科大奧銳的大學物理仿真實驗（Online版），在實際教學過程中，要求學生在每做一個實驗之前都在網上先預習、操作一次該仿真軟件，讓學生加深對實驗原理、實驗步驟的理解，激發學生學習實驗的興趣，提高實驗教學效率[5]。

2.6 組建大學物理實驗習題庫

大學物理實驗習題庫的建設中包含實驗前預習自測題和實驗后的創新設計題。前者是檢查學生實驗前的準備情況，后者是為學生實驗后對實驗的鞏固和靈活運用。中心組織了一批理論課老師和實驗指導老師成立了習題庫建設團隊，經團隊成員共同討論和研究，對每一個實驗都設計出10個左右的自測題，并提出1—2個創新設計題的設計思路，最后經過綜合成每門實驗課程的5套習題，并上傳至資源系統，以供學生預習和學習。特別是學生通過創新設計題的學習，有效的鍛煉了學生創新設計能力，激發了學生思維，為他們后續的研究性學習做準備和鋪墊。

3 結語

吉首大學物理實驗教學中心通過幾年的努力，已逐步建設和完善了本校物理實驗信息化教學數字資源，建立了網上學習資源系統，為學生提供了各種形式的物理實驗學習資源，改進了教師實驗教學手段和方法，取得了一定的成果：2014年，由資源建設團隊制作的“FLASH光學實驗教學仿真軟件”參加湖南省現代教育技術應用競賽榮獲一等獎；2015年物師專業的馬如林、鄧鑫等5位同學的“磁懸浮兩體運動模型的研究”創新項目得到湖南省教育廳立項等。中心在改革、改進各種實驗教學方法和手段的同時，通過對物理實驗教學資源的建設，進一步深化了物理實驗教學改革，優化物理實驗教學條件，提高了學生的實踐能力、就業能力和創新能力。

【參考文獻】

[1]牟艷秋，白士剛，等.數字化網絡教學模式在大學物理實驗教學中的應用[J].林區教學，2013（6）：95-96.

[2]張恩平，薛必翠.基于網絡環境“學教并重”輔助教學模式的研究[J].高等理科教育，2007（6）：46-48.

[3]王曉蒲，霍劍青.大學物理虛擬實驗網絡教學系統[J].物理實驗，2001，21（5）：19-21.

[4]向遠明，范熠.虛擬仿真實驗室在心理學實驗教學中的作用[J].實驗技術與管理，2015，32（12）：120-122.

[5]邱會華，周鵬.虛擬仿真實驗在物理化學實驗教學中的作用[J].山東化工，2016，45（17）：132-133.

[責任編輯：田吉捷]