大學(xué)物理力學(xué)數(shù)字資源的建設(shè)與共享研究

叢紅璐+劉娜

摘要：本文以大學(xué)物理課程力學(xué)部分為例，介紹大學(xué)物理教學(xué)資源建設(shè)過程中的經(jīng)驗(yàn)，著重討論多媒體課件、物理演示實(shí)驗(yàn)和大學(xué)物理課程視頻的制作和共享問題。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；力學(xué)；數(shù)字資源；共享

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）37-0067-02

數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)是大學(xué)物理課程建設(shè)的重要內(nèi)容，是教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的具體表現(xiàn)。如何更好地開展大學(xué)物理課程配套教學(xué)資源建設(shè)是各高校各學(xué)科開展教學(xué)改革的重要問題。目前我校每學(xué)期面向全校16個專業(yè)1800余名同學(xué)開設(shè)大學(xué)物理課程，為了更好地滿足教學(xué)需要，教師在物理課程的課件、物理教學(xué)視頻、演示實(shí)驗(yàn)視頻制作及教學(xué)資源的共享方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐，現(xiàn)以大學(xué)物理力學(xué)部分為例就資源建設(shè)中的經(jīng)驗(yàn)和問題進(jìn)行詳細(xì)介紹[1-3]。

一、多媒體課件制作的原則和方法

制作多媒體課件時，在保證大學(xué)物理知識體系完整的前提下，注重教學(xué)內(nèi)容與不同學(xué)科特點(diǎn)相互銜接。對于工程管理和工程造價等教學(xué)要求較低的專業(yè)則可引入內(nèi)容較為豐富的物理學(xué)史、諾貝爾物理學(xué)獎介紹、物理與藝術(shù)、文科物理、趣味閱讀等相關(guān)內(nèi)容，一方面能開拓學(xué)生視野，另一方面則激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課件制作過程中主要利用Poworpoint、flash、Photoshop軟件，課件中文字的字號和顏色需根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況設(shè)計(jì)，保證最后一排學(xué)生能夠看清，文字的背景則需根據(jù)字體顏色而設(shè)置。另外課件制作中的文字、公式和圖片不是簡單地將教案搬上屏幕，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊出來，這樣會使學(xué)生感覺教師講得快，記不住，同時沒有記筆記的時間。實(shí)踐中課件文字出現(xiàn)的速度應(yīng)與手寫板書的速度大體相當(dāng)，并且重要部分文字出現(xiàn)時能夠配有聲音以便引起學(xué)生的注意。

課件中的動畫如果要實(shí)現(xiàn)仿真和模擬則需要利用VB，部分教學(xué)水平較高的學(xué)校可以通過Matlab實(shí)現(xiàn)物理學(xué)原理的仿真。動畫力求與物理學(xué)原理的課堂講解配合使用，而不是單純地展示現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)過程，比如，剛體的平面運(yùn)動除了解釋剛體平面運(yùn)動的特點(diǎn)外，動畫制作時為配合教學(xué)過程可加入質(zhì)心的運(yùn)動軌跡，剛體形狀發(fā)生改變時，質(zhì)心位置隨即改變，則質(zhì)心軌跡也隨之變化。再比如，剛體角動量守恒問題的動畫制作，除了能夠展示轉(zhuǎn)動慣量增大時角速度減小，轉(zhuǎn)動慣量減小時角速度增大的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以外，動畫還要體現(xiàn)出或者能讓教師通過講解使學(xué)生知道角動量守恒成立的條件，這樣能夠保證物理原理與課堂真正地結(jié)合。另外，利用Flash制作動畫時建議做成.exe文件，視頻則做成MP4類型的文件，這樣上課時不需要安裝多余的軟件在一般配置的電腦上就可以打開準(zhǔn)備好的視頻資料。

總之，課件制作要簡潔、美觀、邏輯性強(qiáng)，同時具有整體性，不僅使學(xué)生能夠聽懂，更重要的是激發(fā)學(xué)生的興趣，開拓學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

二、視頻制作

1.物理演示實(shí)驗(yàn)視頻制作。物理演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很好地演示物理原理，讓復(fù)雜的理論生動化、具體化，因此物理演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要資源。近年來通過調(diào)研了解到，有物理演示實(shí)驗(yàn)室的高校除了少數(shù)幾所能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)物理課程的開課教室在一個教學(xué)樓或距離較近，多數(shù)高校物理演示實(shí)驗(yàn)室距離上課教室都相對較遠(yuǎn)，這樣較大的演示儀器帶到大物課堂進(jìn)行演示就非常麻煩，即使有些儀器體型較小或者進(jìn)行了小型化的改進(jìn)，從而能夠帶到教室中，但還可能受到教室場地較小、沒有電源或電源距離較遠(yuǎn)、儀器設(shè)備操作不便、儀器操作時間較長或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)較慢等客觀因素制約。因此錄制演示實(shí)驗(yàn)視頻資源既能夠方便教學(xué)，又能夠達(dá)到演示效果，對于沒有演示實(shí)驗(yàn)儀器的學(xué)校在大學(xué)物理課程中利用視頻進(jìn)行教學(xué)更能豐富教學(xué)手段，因此視頻對課程教學(xué)來講是非常有幫助的教學(xué)資源。當(dāng)然有條件的學(xué)校可將演示實(shí)驗(yàn)室對學(xué)生開放，讓學(xué)生得到身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)。

在制作演示實(shí)驗(yàn)視頻的過程中，儀器操作者要熟悉操作過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能夠保證將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象錄制清楚，物理演示實(shí)驗(yàn)的視頻制作過程包括影片拍攝、采集、制作和后期剪輯等，首先把每一個實(shí)驗(yàn)的操作過程都用攝影機(jī)拍攝下來，然后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集，最后經(jīng)過剪裁、編輯制作成視頻文件。視頻所占的空間往往較大，每個實(shí)驗(yàn)的視頻盡量不要超過3分鐘，否則占用空間較大，課堂上所用的時間也較長。

2.大學(xué)物理課程視頻制作。近年來各高校紛紛開展精品課建設(shè)，從國家級到省部級的精品課都包含了非常重要的課程視頻部分。從調(diào)研結(jié)果中我們可以看到，各高校課程視頻制作的技術(shù)、場地和環(huán)境等條件均有所不同，例如有些高校課程的錄制在實(shí)際上課的教室，也就是教師在講課過程中，教室后邊放置錄像機(jī)將整個課堂的教學(xué)活動錄制下來；有些師范類高校則在專門的微課教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中錄制視頻；有些高校視頻則錄制成像百家講壇一樣的講座形式，視頻中沒有學(xué)生和黑板，課程的重點(diǎn)內(nèi)容通過后期剪輯反映在視頻中；還有些高校則利用電腦屏幕錄制軟件在電腦前完成視頻的錄制。這些形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，例如，實(shí)際上課錄制的視頻雖然能夠記錄真實(shí)的課堂教學(xué)過程，但是往往受到錄制設(shè)備較差和技術(shù)水平不夠等條件的影響，使得很多這種視頻中黑板字跡看不清楚，教師講課聲音較小，很難錄制出高質(zhì)量的視頻課程；錄制成講座形式的課程較多出現(xiàn)在文科課程，對于理工類有大量公式和推導(dǎo)的課程則無法滿足教學(xué)要求；在電腦屏幕錄制的視頻雖然視頻質(zhì)量和聲音質(zhì)量均較高，但是無法體現(xiàn)出與學(xué)生的互動。

如果視頻從為學(xué)生提供自學(xué)資源的角度出發(fā)則電腦屏幕錄制視頻的方法相對較好，原因在于這種辦法錄制的視頻質(zhì)量高，便于學(xué)生利用移動設(shè)備（手機(jī)或PAD）進(jìn)行學(xué)習(xí)，另外錄制視頻的時間可以略小于50分鐘（1學(xué)時），能夠使教學(xué)內(nèi)容更加精練。在MOOC開展的過程中人們就提出過MOOC的重要性就是可以使得課程在線下為學(xué)生提供更為方便的自學(xué)服務(wù)，而MOOC視頻的時間往往小于正常上課時間，一方面與課堂相互配合，一方面節(jié)約學(xué)生的學(xué)習(xí)時間。如果是課堂錄制的視頻則大多辨率較差，黑板看不清，聲音很小，在移動互聯(lián)成為生活不可分割部分的今天，這種視頻是無法實(shí)現(xiàn)在移動設(shè)備上觀看的，學(xué)生也沒有必要消耗大量的時間完成課程的自學(xué)工作。基于以上考慮我們在大學(xué)物理力學(xué)視頻制作時候盡量選擇利用電腦屏幕錄制的方法，在錄制過程中還要注意可將演示實(shí)驗(yàn)的視頻放到課程視頻中進(jìn)行講解，例題的講解也盡量不要太多。

三、資源的共享

資源共享的目的是為了使資源更好地為教學(xué)服務(wù)，在我校實(shí)際的教學(xué)過程中，課件和絕大多數(shù)高校一樣放在了校園網(wǎng)中供大家下載查看，實(shí)際上有些學(xué)校網(wǎng)站只允許學(xué)校內(nèi)部IP查看，校外人員無法查看，有些高校網(wǎng)絡(luò)雖然外網(wǎng)能夠查看課件，但也無法下載，這些都大大降低了資源的共享目的和意義。在教學(xué)過程中筆者發(fā)現(xiàn)，有些校園網(wǎng)的網(wǎng)速很慢，老師則將課件放入公共的郵箱中讓學(xué)生任意下載，這其實(shí)也是一個好辦法，因?yàn)檫@樣一方面操作簡單不受權(quán)限的影響，二是對于校園網(wǎng)訪問不方便的高校學(xué)生而言節(jié)約了大量的訪問等待時間，這樣做最終達(dá)到的目的與掛在校園網(wǎng)上是一樣的。對于視頻而言，有些學(xué)校的課程是國家級或省級精品課程，這部分課程有專門的像愛課程一樣的網(wǎng)站提供服務(wù)。而絕大部分高校的視頻課程要么在校園網(wǎng)中出現(xiàn)，要么在公共視頻網(wǎng)站中出現(xiàn)。實(shí)際上無論在什么網(wǎng)站中出現(xiàn)只要能夠方便觀看達(dá)到教學(xué)目的即可，但是很多情況下多數(shù)網(wǎng)站中均不提供下載服務(wù)，只能在線訪問，這實(shí)際上很大程度上限制了共享的范圍和受眾人群。我們在實(shí)際操作過程中既將視頻放到了校園網(wǎng)上也放到了視頻網(wǎng)站中，這樣能夠保證學(xué)生無論在校內(nèi)還是校外都能順利流暢地觀看課程視頻。對于演示實(shí)驗(yàn)視頻除了上傳到網(wǎng)站可隨時隨地觀看以外，在我校演示實(shí)驗(yàn)室利用屏幕進(jìn)行視頻展示，還提供了無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以通過掃描說明牌上的二維碼免費(fèi)觀看操作以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最大程度地為學(xué)生提供方便。

總之，教學(xué)資源的建設(shè)是課程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，教學(xué)資源的研制可以提高教師的知識水平和業(yè)務(wù)能力，資源的共享可以提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)教學(xué)效果。2016年作者們申報了教育部高等學(xué)校物理類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會力學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目，主要研究內(nèi)容是在獨(dú)立學(xué)院中如何更好地開展教學(xué)資源的建設(shè)和共享，以上是依托該項(xiàng)目的部分研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]叢紅璐，成爽，劉雪華，馬俊剛.基于獨(dú)立學(xué)院的大學(xué)物理開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].時代教育，2014，（23）：80-80.

[2]于娜，叢紅璐，劉雪華，呂金鐘.物理教學(xué)與演示實(shí)驗(yàn)的契合[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，（5）：153-154.

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