應用型本科院校大學物理實驗網絡教學的探索和研究

（哈爾濱石油學院實驗中心 黑龍江·哈爾濱 150000）

2020年初，因為特殊狀況的突發，各級教育部門按教育部和當地黨委政府統一部署要求全力防控，為了這次突發狀況各校要求學生居家學習，大學物理實驗中心全體教師積極響應學校“停課不停教、停課不停學”的號召，結合學校實際情況，通過視頻會議積極研究討論大學物理實驗在此期間的授課方案。經過研究決定，面向全校理工類學生的物理實驗課程在特殊時期期間采用“慕課+釘釘視頻會議+虛擬仿真實驗+設計性實驗”相結合的在線教學方式。目前，在線實驗教學工作圓滿完成，得到了學生和學校教學督導的好評，為今后大學物理實驗教學工作的教學改革奠定了基礎。

1 大學物理實驗教學思路

《大學物理實驗》是理工科學生的必修課。這門課的主要目的是訓練學生的實驗方法和技能，掌握常用儀器的操作方式。重點培養學生的科研素養，提高學生的動手能力和創新能力。特殊狀況爆發后，教育部要求各高校應充分利用優質的在線課程，依托各類信息化教學平臺，積極開展線上授課和線上學習等在線教學活動，實現教師“停課不停教”，學生“停課不停學”，保證在此防控期間的教學進度和教學質量。大學物理實驗作為一門實踐課程，如何開展在線教學，讓學生有在學校上課的親身體會，又能夠在實踐方面訓練學生學會使用常用儀器，培養學生動手操作能力，努力提高學生的創新意識，是本學期大學物理實驗教學的重中之重。

2 大學物理實驗網絡教學的實施方案

大學物理實驗教研室通過視頻會議研討防控期間的教學思路，為了便于學生適應此期間在家學習物理實驗，我校采取“慕課+釘釘視頻會議+虛擬仿真實驗+設計性實驗”相結合的教學模式，提高大學物理實驗課程的創新性。為了讓學生在家也能動手做實驗，經過多次會議研討，方法論證和實驗試作，我們最終確定了4個設計性實驗項目。因此，授課計劃中包括緒論課、5個虛擬仿真實驗和4個設計性實驗。我校使用的是安徽科大奧銳科技有限公司的虛擬仿真系統為我校提供技術支持和保障。本學期不僅高效完成了教學計劃，又能提高學生對實驗的積極性和趣味性。

2.1 授課方式

目前網絡教學平臺眾多，網上慕課資源豐富，在“愛課程”，“中國大學mooc”等平臺均有成熟的大學物理實驗的在線課程。大學物理實驗教師將網絡教學資源整合，為了便于學生學習，將符合我校教學大綱的實驗視頻和實驗教材上傳到超星平臺中，目前該平臺前期已經制作上傳了包括緒論課和10個實驗項目的電子教材、授課ppt、授課視頻、測驗題目以及其他相關參考資料，學生可以通過平臺觀看緒論和每一個實驗項目的授課視頻并做測試題。為了提高學習效果，便于教師了解學生的學習情況，教師會在虛擬仿真系統中安排實驗預習題，要求學生在上課之前完成實驗預習題目，教師導出預習成績了解學生的預習情況。

為了讓學生能夠在家中順利的進行大學物理實驗的學習。教師根據虛擬仿真實驗的具體實驗內容、實驗指導和注意事項，制作ppt將實驗原理和虛擬仿真實驗相結合。通過課上的講解讓學生能夠抓住實驗的重點，理解和掌握實驗和儀器設計的巧妙之處，為今后的學習開闊思路。學生登錄科大奧銳提供的虛擬仿真實驗系統進行實驗操作。在此系統中，每個實驗都建有實驗指導書、實驗介紹、操作視頻及操作評分系統。本學期教學計劃為學生開設了5個實驗，涵蓋了力學、熱學、光學和電學實驗。選取的這5個虛擬仿真實驗項目貼近教學大綱要求，每個虛擬仿真實驗可替代一個實驗室的實驗。大學物理實驗網絡教學最大的問題在于教學過程中教師并不能直觀的看到學生的操作方式，幫助學生解決學生操作問題甚至評價學生的操作能力。為了能夠了解學生對于虛擬仿真實驗操作的能力，教師選用釘釘視頻會議的方式進行教學。上課過程中，學生對虛擬仿真實驗系統有任何問題都可以通過桌面共享方式進行答疑，教師也可通過釘釘視頻會議桌面共享方式查看學生的操作情況。學生通過虛擬仿真實驗得到實驗結果，進行數據處理和撰寫實驗報告單，為了提高學生處理數據的能力，教師在課堂中講授如何使用辦公軟件來處理數據。例如，使用word中的公式編輯器來編輯計算過程，使用excel來繪制圖表等等。

2.2 居家實驗

學生通過網絡授課學習，加深了實驗原理和實驗內容的理解和掌握；再通過虛擬仿真實驗熟悉了實驗儀器和實驗操作。但是作為一門實踐課程，最重要的還是要培養學生的動手能力和創新能力，因此，在實驗課程中安排了設計性研究型實驗，讓學生不僅僅能夠完成虛擬仿真實驗和學習辦公軟件，還要實際動手操作，分析實驗中遇到的問題，能夠結合家中情況想辦法解決問題。

教師為了避免學生初次進行設計性實驗選題的迷茫，以虛擬實驗系統的5個實驗為基礎，讓學生選取4個在家進行實際搭建實驗儀器，進行實驗操作，測量實驗數據，完成實驗報告，并且與虛擬實驗的數據進行對比，分析實驗誤差，得出實驗結論。教師在上課前準備每一個實驗項目的研究材料，引導學生進行研究和創新，這樣既保證了基礎薄弱的學生能夠完成基本的學習，又能夠讓操作能力強的學生有挑戰性。學生利用家中日常中常見的材料，目前，智能手機中配置了大量的傳感器，如：時間、加速度、壓力、光強等等，而且手機應用軟件如phyphox、聲音發生器等可以實現數據的測量和分析。學生可利用手機和家中常見材料搭建實驗裝置，自主安排實驗步驟，將整體實際操作過程錄制成視頻，把實驗結果撰寫成實驗報告單，提交給實驗教師。學生通過親自選擇實驗儀器，設計實驗內容和步驟、實際操作、取得實驗結果到撰寫論文的全過程，提高學生的科學素養和科研習慣，培養學生的創新思維、鍛煉學生的動手實踐的能力和辦公軟件的使用能力。

3 大學物理實驗網絡教學的體會

通過教師和學生的積極響應和共同努力，以現代化的互聯網平臺為載體，采用先進的視頻和課件制作、在線交流等信息化技術手段，引進混合式教學等教學方法，大學物理實驗高質量的完成了本學期的教學計劃。學生們普遍認為在此期間，大學物理實驗課程的實施方案，不僅達到了教學的預期效果，而且還提高了學生對實驗的積極性和主動性。通過學生的成績觀察，成績優秀的學生比例占到了20%，比以往學生的優秀比例高出10%，并且本學期不及格的學生比例才5%。這充分說明了網絡教學模式在當前教學模式下的具有一定的優勢，對于返校后的教學改革具有一定的積極作用。

在此次特殊環境下，大學物理實驗采取了“慕課+釘釘視頻會議+虛擬仿真實驗+設計性實驗”相結合的網絡實驗教學新模式，將大學物理實驗與信息化的教學手段進行了融合，不僅提高了學生對實驗的主動性和創造性，增強了學生在實際操作中的動手能力和思維能力。通過網絡教學，使教師提高了網絡授課能力，將網絡知識與實踐教學結合起來，為今后大學物理實驗的教學改革提供了方向。