大學物理實驗線上開設直播課的嘗試、探索與思考

王 旗，劉 靜，朱盼盼，朱雨蓮

(東北大學 理學院，遼寧 沈陽 110819)

2020年的春季學期，在教育部的指導下，高校教師“停課不停教”，全國大學生“停課不停學”. 東北大學物理實驗教學中心積極開展線上物理實驗教學，為學生提供“MOOC看實驗+虛擬仿真實驗+在家動手做實驗”的實驗學習套餐，組織學生在家完成大學物理實驗的學習. 組合套餐式的學習模式得到了光明日報客戶端、香港文匯網、新華網、中國教育新聞網等媒體的報道，同時也得到了國內物理實驗教師同行的好評. 但是，學生是否能主動參與線上學習、學生通過網絡平臺不能實時答疑等問題隨之出現. 因此，筆者嘗試了線上直播的大學物理實驗教學，作為物理實驗線上學習的重要補充. 在嗶哩嗶哩平臺開設大學物理實驗的直播課，直播首次便受到全網大學生的熱情支持，人氣值最高13.6萬，彈幕總計2.7萬.

1 東北大學物理實驗課程的基本情況

近年來，各高校物理實驗教學紛紛探索新教學模式，以提高物理實驗教學質量[1-5]. 東北大學物理實驗教學中心自2016年開始，探索建設6S標準化、智慧化實驗室，并開展了翻轉課堂模式的學生主動學習模式的探索. 學生自主網上預習，實驗室小組討論學習，每人1臺儀器開展實驗學習. 在學生學習模式轉變的同時，也進行了分層次教學，為不同的學生提供不同的學習選項.

每個實驗教學項目分成基礎、進階、高階3部分內容：基礎內容為所有學生必做實驗內容，網絡資源包含了比較完整的實驗原理、實驗操作和數據處理，學生可以按照教師線上視頻資源指導完成實驗操作；進階部分教師給出實驗儀器的基本操作、實驗要求等網絡教學資源，學生按照要求學習原理和設計實驗，完成測量任務；高階部分教師只給出實驗要求，學生進行研究探索型實驗.

2 物理實驗線上開課的實施方案

面對疫情，辦法總比困難多[6-8]. 東北大學物理實驗教學中心，為學生打造“MOOC看實驗+虛仿模擬實驗+在家動手做實驗”的“套餐式”在線教學模式，提高課程教學的創新性和挑戰度，更為物理實驗教學提供了“東北大學方案”.

為方便學生在疫情防控期間在家做物理實驗，東北大學物理實驗教學中心為學生布置了妙趣橫生、貼近生活的實驗項目，方便學生便利、高效地宅家開展物理實驗.

大學物理實驗課程于2020年2月21日在中國大學MOOC平臺上線開課，同時，實驗中心建設了豐富的虛擬仿真教學資源，可開展涵蓋力學、熱學、電磁學、光學、近代物理實驗以及大型儀器仿真的虛擬仿真類實驗項目50余項，2017年被評為遼寧省物理實驗虛擬仿真教學中心，“核物理綜合實驗”項目2019年被評為國家虛擬仿真實驗教學項目. 為應對疫情防控給教學帶來的挑戰，物理實驗教學中心整合虛擬仿真資源，調整服務器配置，目前，學生可通過VPN訪問校園網，繼而訪問中心的虛擬仿真平臺，自由開展實驗室的全部虛擬仿真實驗學習項目，還可以利用VR眼鏡開展5項實驗. 其中，國家虛擬仿真實驗教學項目“核物理綜合實驗”面向全國高校開放.

實驗課，顧名思義，不是“紙上談兵”，而是動手操作，應該包含創新型、探究型的實驗項目，而網上MOOC、虛擬仿真資源無法實現全部的教學目標. 為了讓學生在家也能動手做實驗，經過多次網上研討、方案論證、實驗試做，最終確定了學生居家實驗教學方案及大綱[9-10]. 表1為居家實驗的內容清單.

表1 居家實驗的內容清單

2020年3月12日，東北大學承辦組織召開了“2020年全國大學物理實驗線上教學研討會”，1 000余位高校物理實驗教師參與，共同探討了大學物理實驗居家開展的方案.

3 線上直播的初衷和嘗試

3.1 組合實驗套餐遇到的問題

學習資源的充分準備并不一定能夠帶來好的學習效果. 開課1周，教學團隊發現學生看MOOC，做練習能力較強；但是，自行在家設計、搭建實驗裝置能力較弱，實驗完成效果較差. 為了解決這一問題，實驗中心為每個班級開設QQ群答疑，在MOOC上搭建討論話題，帶動學生主動學習，在家做實驗，但收效甚微.

教學團隊與部分學生溝通，討論遇到的困難和問題，并制定了解決方案，開設網上直播.

3.2 選定平臺，開始直播

在充分與學生溝通之后，尊重學生的建議，選擇在嗶哩嗶哩平臺開設直播，教學團隊在第2周開出了直播課，最高人氣值達13萬，受到了全網大學生的歡迎.

第1次直播課主要是教師與學生溝通在家做實驗的第1個實驗項目力學實驗，教師為學生講解實驗材料的選擇、實驗裝置的搭建、數據記錄和處理等. 學生通過彈幕與主播教師互動，總計收到彈幕2.7萬條. 充分的互動令學生理解了教師實驗設計的初衷.

3.3 設計內容，協調慕課

直播課應該達到實時授課的目的，教師與學生的互動顯然更為重要. 直播課彌補了MOOC教學中師生無法實時互動的不足，將課堂教學與課后答疑進行了恰當融合，達到解決學生問題的目的.

4 線上直播的討論和思考

在直播課開課2周后，教學團隊對學生進行了網上問卷調查，結果顯示91%的學生完成了基礎實驗部分，62%的學生完成了進階實驗的內容，17%的學生完成了高階實驗的探索研究，與原有實驗室實驗的完成比率已經非常接近. 另外在網絡開課的各種形式中，最受學生歡迎的形式是物理實驗的直播課，每次開課有超過98%的學生觀看了直播或者錄像.

隨著社會信息化的不斷發展，網絡成為學生獲取知識的重要渠道，近年來，“網紅”文化應運而生. “網紅”即網絡紅人，是網絡媒介環境下，由于具有特殊才藝或獨特的人格魅力，而受到大眾的歡迎和追捧，并對受眾者思想或行為起引領作用的人，“網紅”文化是傳統媒體及受眾心理需求等因素共同作用的結果. 教師在教學過程中，應結合信息化時代特點，了解學生的興趣點，并采用多元化教學手段，這樣才能更好地開展教學，提升學生的學習興趣. 教師當“網紅”，更加接近學生的興趣喜好，讓學生愛上物理實驗課程，增強學生學習的主動性，真正做到以學生為主體教學，形成教與學的良性循環.

在線上直播的教學環境下，嶄新的直播方式能夠提升學生的學習興趣，增強學生的投入意愿. 同時線上直播教學提供的教學內容多樣化，帶來了學生的思維多樣化、多角度化，從而提高學生分析問題、解決問題的能力，促進學生思維的健康發展. 教學方式的創新，帶來的是學生學習方式的創新，因此，線上教學成為提高學生知識儲備的有效手段，為學生創造性思維開發提供了多種方式.

傳統教學模式以教師講課為主體，課堂按照教師安排好的課程內容按部就班進行，教學模式單一，學生參與度低. 線上直播課學生能夠通過彈幕參與到教學中，實現學生與教師實時交流，學生有問題能夠隨時得到解決，提高了學生的課堂參與度，不僅活躍了課堂氣氛，還增進了師生感情(圖1). 另一方面，不同于教室教學人數有限制，線上直播參與量高達成千上萬人，為學生學習營造了良好的氛圍，讓學生愛上課堂，課后的錄屏回放功能為學生提供了更多復習手段，提升學生的學習能力.

圖1 在嗶哩嗶哩平臺進行直播的嘗試

5 結束語

物理實驗線上直播課，將物理實驗課堂與信息化教學手段進行了充分融合，提高了學生的學習興趣，增強了學生學習的主動性，實現了師生課堂實時互動交流，提高了教學質量，為公共基礎課提供了有效的教學途徑，也為物理實驗教學帶來改變.