線上預習模式在大學物理實驗教學中的應用研究

摘要：在新冠肺炎疫情的影響下，大學物理實驗的教學模式發生了較大的變化，傳統的線下教學模式逐漸轉變為線上線下相結合的形式。本文借助在線預習平臺，提出了大學物理實驗在線預習模式，通過組建網絡預習題庫、組織學生對相應實驗進行仿真預習，并從在線預習成績和在實際操作過程中展現的實際效果兩個方面得出大學物理實行在線預習的有效性，旨在為大學物理實驗教學改革創新提供思路。

關鍵詞：在線預習;大學物理實驗;教學模式

大學物理實驗課程是高等理工科院校對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端。對于學生而言，大學物理實驗的學習環節通常分為三個部分，分別是課前預習、課堂實驗以及課后對數據的處理并撰寫實驗報告。在進入課堂實驗前，學生應該對實驗項目、實驗儀器的基本情況如實驗目的、儀器、實驗原理和方法、實驗內容等一定的理解掌握才能確保在進入實驗課堂后快速進入狀態并保證實驗課堂的學習質量。然而，在傳統的大學物理實驗預習模式中，學生預習主要以教材為主，大部分學生只是將教材中的內容摘抄到預習報告中，到了課堂實驗環節，依然依賴于教師的講授與演示，導致實驗教學質量大打折扣。如何有效提高學生預習水平，確保學生在進入實驗室之前就能對實驗基本內容有所掌握，是近年來各高校大學物理實驗課程改革的重點內容之一[1]。

2020年春一場突如其來的新冠肺炎疫情打破了原有的大學物理實驗室內教學模式，國內外高校紛紛尋求線上與線下混合式的教學模式，線上MOOC與虛擬仿真實驗、線下居家物理實驗開辟了大學物理實驗教學的新篇章。我校物理實驗室根據實際教學條件及教學資源，結合科大奧瑞公司為全國高校提供的免費在線預習系統，將在線預習模式引入大學物理實驗教學中，改革了大學物理實驗預習模式，在面臨學生返校后實驗課緊張的前提下有效確保了大學物理實驗的預習效果。

1大學物理實驗在線預習平臺簡介

本次使用的線上預習系統由科大奧銳有限公司提供，系統內包含四個模塊，分別是基礎信息平臺、實驗預習系統、實驗報告只能評閱系統、仿真實驗。在發布預習通知前，我們將教師及學生的信息錄入，創建個人賬號，其中學生信息以班級為單位進行錄入，便于成績管理。在實驗預習系統中由教師對本學學習的實驗項目針對性地出題，出題類型包含了單選、多選、填空、判斷等題型，并根據題目難易程度不同給出相應的分值，最后向學生發布安排預習，學生登錄個人界面便可完成預習題目完成對實驗原理的理解。在仿真實驗模塊，該系統包含了力學、熱學、光學、電磁學、近代物理五個模塊共47個仿真實驗項目，能夠基本滿足大學物理實驗的項目內容，在進行預習時，學生可以現通過結合教材說明以及模擬操作掌握對儀器原理、操作過程的學習與掌握。

2大學物理實驗線上預習模式的探索與使用

我們學校大一、大二兩個年級的學生在今年上半年疫情期間都有大學物理實驗課程的學習安排，按照課程開設情況，大一年級學生需要學習緒論和9個實驗項目，大二年級學生需要學習9個實驗項目，具體實驗項目如表1、表2所示。由于疫情的影響，在返校前均不能開展課程教學，但是又面臨著返校后課時嚴重緊張的情況，在這樣的情況下，我們積極探索線上教學模式，并利用了科大奧瑞公司免費提供的線上仿真實驗平臺開展了線上教學。在安排線上預習時，我們在釘釘上組建了班級群，發布線上預習安排并進行答疑。在疫情期間，我們先后組織了兩千余名學生完成了14個內容（包含緒論）的線上預習。在復課后，因為課時緊張，實驗課時大大減少，但由于事先進行了線上預習在一定程度上保證了大學物理實驗課程的教學質量

3線上預習模式取得的效果及反思

通過一個多月的探索實踐，這種把對大學物理實驗的預習從線下圍繞課本方式轉變為線上圍繞仿真實驗、預習題庫開展的新型教學模式取得了較為明顯的教學效果，利用線上預習模式后，我們從學生的預習成績和復課后的課堂理解能力得到了一定程度的反饋。

3.1學生預習成績分析

一、二年級學生共完成了14個實驗項目的虛擬仿真實驗操作及預習試卷，在預習完成后，每個實驗項目相應生成預習成績匯總表，從預習成績能夠在一定程度上反應學生對實驗原理等內容的理解。以一年級學生完成的不良導體熱導率的測量實驗為例來進行說明分析。

在預習題目的設置上，我們針對這個實驗項目所涉及的原理、方法等內容設置了12道單選題，每題2分、1道多選題4分、3道填空題，每題4分、20道判斷題，每題3分，預習題總分100分。在題目內容的設置上，以導熱率的基本定義、影響因素、散熱速率和冷卻速率等物理量的概念、穩態法測量的原理以及生活中反映熱量傳導的題目為主要內容進行客觀考察，旨在使學生了解基本物理量以及測量方法。這個實驗項目，我們預留了5天左右的時間開放給學生進行答題，最終完成答題人數共1122人，他們的成績分布見圖1。從圖1可以看出，這個實驗項目的預習成績優良率達到了64%，特別是90分以上的學生達到了458人，占比40%，能夠反映出大部分的學生能夠較好地理解這個實驗項目涉及的理論知識。

同樣地，對二年級學生所完成的實驗項目聲速的測量進行對比分析，如圖2所示，最終完成答題人數共1220人，預習成績優良率得到了67%，90分以上學生達到了516人。

3.2課后學生課堂實踐能力表現

復課后，根據學院疫情期間的教學安排，實驗時長約為1.5小時每學生人次，而平常的實驗時長將近3小時，相當于課時縮短一半，而要求則不變，學生仍然需要做出完整數據，這就要求教師大大縮短講授及演示時長，實際上在授課過程中，教師只能邊講解邊讓學生操作，在授課前大部分老師都在擔心學生會因時長過短而完不成實驗造成拖堂，但事實表明，大部分學生都能夠在規定的時間內正確完成數據測量任務，并且對實驗的理論知識方面有一定程度的掌握，這體現在老師講解部分理論時學生的反饋互動狀態以及對實驗思考題的回答準確性上。甚至是要求動手能力比較強的光學實驗項目如分光計的調整與使用、邁克爾遜干涉儀的調整與使用都能夠按時獨立完成操作與測量，這在一定程度上表明傳統的實驗教學中學生的紙面預習部分和老師對于實驗項目理論講解可以在一定程度上由線上預習進行替代。

4結束語

在這一個多月的線上預習過程中，我們對大學物理實驗線上預習模式有了更深入的接觸與了解，事實上，經過這次疫情，我們再也不可能、也不應該退回到疫情發生之前的教與學狀態，在今后的教學過程中，我們應當充分結合“互聯網+”開展大學物理實驗教學工作，這也是當代學習形式的一種發展趨勢。在線上教學的探索中，我們仍需努力的方向還有很多，為了更好的得到在線教學效果，除了可以借助現有的線上預習平臺資源外，也可根據實驗室儀器實際情況建立在線資源庫，通過設置實驗所涉及的人文史料、學習須知、儀器相關圖片介紹等模塊，以便更好的與實際實驗相銜接[2]，同時也可借助微課模式由教師錄制實驗關鍵知識點及操作視頻加強學生對實驗的了解掌握[3][4]。

參考文獻：

[1]譚曉玲.譚澤富.吳光杰等.大學物理實驗教學模式的探索[J].大學物理實驗，2009，22（2）：113-114.

[2]王必利.張明.王黎.大學物理實驗在線教學及資源建設的思考[J].大學物理實驗，2016，29（1）：140-142.

[3]蔡青.胡永金.李星星.基于MOOCs的大學物理實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2016，35（9）：177-180.

[4]王濤.吳慶州.“互聯網+”背景下物理實驗信息化教學的探索與實踐[J].物理實驗，2018，38（9）48-54.

基金項目：武警警官學院校級課題。

作者簡介：周曉云（1990），女，碩士研究生，講師，主要從事大學物理實驗方面的研究。

（中國人民武裝警察部隊警官學院 四川省成都市 610000）