“互聯網+”背景下大學物理實驗及仿真虛擬教研室的探索與實踐

蔣逢春 吳杰 馮學超 王世卓

摘?要：本文通過大學物理實驗及仿真虛擬教研室的申報、構想及實踐，闡述了提高中西部高校大學物理實驗課程質量的有效途徑。依托“大學物理實驗及仿真”國家級一流課程，實現優質資源共享，通過校企合作培訓師資，提高教師教學研究和信息技術應用的能力；重構實驗課程體系，通過慕課選課，實現跨校學分認證，起到引領示范作用；明確虛擬教研室建設目標，依托“大學物理C”國家級一流課程，建設課程知識圖譜，深化知識內在聯系，提高教學質量，聯合中西部高校協同發展，打造獨具特色的虛擬教研室。

關鍵詞：虛擬教研室；一流課程；跨校學分認證

Abstract：Through?the?application，conception，and?practice?of?virtual?teaching?and?research?rooms?for?university?physics?experiments?and?simulations，this?paper?elaborates?on?effective?ways?to?improve?the?quality?of?university?physics?experiment?courses?in?central?and?western?universities.Relying?on?the?national?firstclass?course?of?"University?Physics?Experiments?and?Simulations"，we?aim?to?achieve?highquality?resource?sharing，train?teachers?through?school?enterprise?cooperation，and?improve?their?teaching?research?and?information?technology?application?abilities；Reconstruct?the?experimental?course?system，select?courses?through?MOOC，achieve?cross?school?credit?certification，and?play?a?leading?and?exemplary?role.Clarify?the?construction?goals?of?the?virtual?teaching?and?research?room，rely?on?the?national?firstclass?course?of?"College?Physics?C"，build?a?course?knowledge?map，deepen?the?internal?connection?of?knowledge，improve?teaching?quality，collaborate?with?universities?in?the?central?and?western?regions，and?develop?in?a?coordinated?manner?to?create?a?unique?virtual?teaching?and?research?room.

Keywords：virtual?teaching?and?research?room；Firstclass?courses；Intercollegiate?credit?certification

一、建設背景

教研室為主要形態的基層教學組織，是推動我國高校教育內涵式發展的基石，具有教學、科研職能和基層管理職能［1］。特別在2020年，教育部高等教育司提出全面加強基層教學組織建設，要求探索基層教研組織的新形態、新形式，完善和提升教研室功能，并于2021年7月發布了《關于開展虛擬教研室試點建設工作的通知》，指出以立德樹人為根本任務，以提高人才培養能力為核心，以現代信息技術為依托，加強基層教學組織建設，全面提高教師教書育人能力，是推動高等教育高質量發展的必然要求和重要支撐。隨著“互聯網+”技術的發展，虛擬教研室利用線上教研平臺，可以打破時間和地域的限制，促使各高校、各學科教師就相關教研課題、教學理念等共同商討和活動，有效均衡教育資源，促進教育公平，最終實現高校教師團隊發展目標和學生人才培養目標。

我校自2012年開設大學物理仿真實驗選修課，后來該課程結合互聯網技術，形成了以學生為核心的線上線下混合教學模式。2019年與省內高校合作，相關教師多次進行線上交流研討，進行跨校認證學分，為虛擬教研室成立做了大量的嘗試和探索。2021年我校“大學物理實驗及仿真虛擬教研室”獲批成為河南省首批30個虛擬教研室建設試點之一。本文基于大學物理實驗及仿真課程十多年的教學改革實踐，從師資隊伍的建設、課程建設等方面進行分析和思考。

二、大學物理實驗及仿真虛擬教研室建設構想

通過組建虛擬教研室，可以突破多校聯合培養過程中的時間、空間、人員、資源等方面的限制，實行有效的資源共享、互聯互通，對于推動教學質量建設、創新應用型人才培養將起到重要作用。虛擬教研平臺采用技術手段，支持虛擬教研室開展工作，因此，建立合理、高效的虛擬教研平臺是十分必要的［2］。

“大學物理實驗”是一門實踐性很強的公共基礎課程，它所蘊含的知識體系和思想方法在培養本科生動手操作能力和科學素養等方面發揮著重要的作用。然而由于教學課時、教學場地和實驗儀器等方面的制約，該課程的教學工作一直以來存在諸多無法回避的問題［3］。因此，聯合中西部高校，以課程建設為目標，以共性問題為驅動，開展教育教學研究，培育教學名師，提高教學質量，并確立以下幾個研究主題：

（1）探索立德樹人視域下，大學物理實驗及仿真教學過程中課程思政資源的融入策略，使大學物理實驗及仿真課程成為立德樹人的重要陣地。

（2）推廣“大學物理實驗及仿真”國家級線上一流課程，以此為基礎增強大學物理實驗教師將現代信息技術與實踐類課程的深度融合能力。

（3）探索與更多院校尤其是中西部地區高校聯合，促進優質教育資源共享，實現跨校課程學習和在線修讀學分；建設階梯型的教學資源，培養學生的學習能力和實踐能力；共享專家資源，依托互聯網技術建立和完善符合中西部應用型本科高校的大學物理實驗教學考核與課程評價機制。

（4）探索新形勢和信息化技術下跨校建立虛擬教研室，開展形式多樣的教育教學研究，滿足教師個性化發展需求，提升教師教學能力，培育教學成果，提高教學質量，打造一流課程，培養拔尖人才。

三、大學物理實驗及仿真虛擬教研室建設方式

多年來，我校一直致力于大學物理和物理實驗公共基礎課的教學改革，不斷完善課程體系，豐富課程資源，重構課程內容，更新教學方法，總結出解決物理實驗教學中存在問題的一般方案［3］。

2013年，我們率先使用網絡學習空間，打破校區界限，邁出了信息技術應用于教學的第一步；接著利用網絡學習空間探索大學物理和實驗線上線下混合式教學。實踐表明：基于Sakai網絡學習空間的混合式教學解決了教師教學管理難、知識傳遞單向化的問題。通過網絡平臺管理可以實現統一管理眾多班級，學生在線上的自主學習、自我檢測和互動答疑討論以及線下教師的針對性指導，實現了知識的個性化雙向傳遞［4］。

（一）優質資源共建共享

MO0C的優勢在于精品化的教學資源、精細化的教學設計以及信息化的教學評測。取MOOC的“長處”用好“MOOC”，著眼于利用其實現跨校優質師資共享，借鑒并吸收同行優秀教學設計經驗，優化碎片式教學資源的使用。同時，依托“跨校討論區”等形式促進學生間的跨區域、跨校互動，實現全新的“自學—互學—群學”的自主學習方式，并借助MOOC信息化平臺保證考核機制更科學、成效評估更全面［5］。

2017年，大學物理實驗及仿真完成資源建設，在愛課程網上線，采用異步SPOC的形式在兩個校區異步開課。基于“以問題為核心、以任務為驅動”的翻轉課堂教學模式，精心設計學習任務，調動學生線上學習和線下討論的主動性和積極性，使學生在課前能夠進行真正的深入學習，課堂上能夠主動思考、深入討論，真正實現線上線下的有機融合［6］。2018年，該課程獲得河南省精品在線開放課程，打開了對外交流的窗口。目前在中國大學MOOC上已開設九期，幾百所高校學生選課，受益學生達2萬余人。同時，校內物理實驗SPOC開設12期，采用線上線下混合教學模式，使用學生達4萬人。去年在國家高等教育智慧教育平臺上線，讓更多人享受優質資源。

依據學生需求，完善教學內容，重構課程體系。為了求同存異，想學生之所想，開展在線教學，讓學生自主學習；學生很容易忘記測驗作業提交時間，于是，在開學初給出整個學期重要時間節點列表；對學有余力的學生，開辟了探索性實驗專欄，鼓勵學生應用所學知識，創造性地學習，為培養創新型復合型人才打下基礎。

（二）校企合作培訓師資

虛擬教研室不僅是教學學術研究的拓荒者、教學改革先行先試的試驗田，也必須擔當先進教學理念、技能和方法示范推廣的宣傳員，推動先進教學理念技能和方法落實到教學實踐中去［1］。

多年來，我們一直參加高等教育出版社組織的各種教師培訓會議，開闊了眼界，提高了技能，創新了思維，跟上了潮流。教研室負責人多次在會議上做主題發言，推介課程和教學改革成果，并受多所高校邀請就在線開放課程建設做師資培訓，提高了教師信息化技術應用水平，增強了在線教學能力。依托高等教育出版社搭建的交流平臺，借助雙一流高校的優勢資源，邀請相應的名師專家組成講師團隊，利用線上研討+線下培訓的形式，高頻次、高質量地開展教學研討，傳授教育教學經驗，提高教師教育教學能力，對口支援中西部高校，提高教學質量。

和安徽省科大奧銳科技有限公司合作，使用大學物理虛擬仿真軟件教學，從單機版到多機版，又到網絡版，打破了時空限制，學生隨時隨地可以做實驗，為在線教學提供技術保障。利用超星平臺，搭建了大學物理實驗及仿真省級虛擬教研室平臺，積極開展教研活動，并利用超星課程平臺開始大學物理和實驗課程知識圖譜建設，真正實現理論和實驗有機融合。

（三）格物致理，悟理思政

教育的目標是“立德樹人”，教師不僅僅傳授知識，更要育人。我們秉承“立德樹人”的教育理念，融知識傳授、能力培養和價值引領為一體，使學生掌握物理實驗的基本理論，具備解決工程問題的基本能力，建立用理性思維看待物質世界和崇尚科學的價值取向，為學校各專業工程認證提供有效的支撐［7］。

“大學物理實驗及仿真”課程面向全國開放，如何有效發揮它的育人功能？我們重構了課程體系，選出六個實驗項目，精心進行教學設計，始終堅持“立德樹人，以學生為中心”的教學理念，加強對學生創新精神和實踐能力的培養，激發學生對物理課程的興趣和熱愛。注重課程中思政元素的融入點，把物理學家的科學精神、家國情懷、科學方法有機地與物理實驗結合起來，讓學生領悟物理學的思想方法，對培養學生的探索能力、發現能力和創造性思維品質具有特效的功能。根據課程特點選用不同平臺，充分利用信息技術手段，創新教學方法，取得顯著成效。

（四）四校聯合認證學分

2019年9月，南陽理工學院軟件學院2016級19個班級850多名學生同步學習我們的慕課，對參與學習的學生，我們岀具成績單，對方教務處認可，學習合格者獲得同等學分，實現了跨校認證學分探索。2022年3月，河南省發出《關于進行本科教育區塊鏈聯盟課程選課的通知》，由鄭州輕工業大學、鄭州大學、中原工學院、河南財政金融學院四校聯合選課。我們依托中國大學MOOC學習平臺，充分利用國家一流線上課程，積極開設課程進行聯合教學，探索跨校修讀學分課程新模式，構建起以學生為中心，采用啟發式、討論式教學模式，滿足了學生個性化發展需要，提高了學生的自主學習能力，具體過程如下。

（1）建慕課堂，打破界限。四校學生通過本科教育區塊鏈聯盟課程選課后，篩選出學生名單，發出通知。先讓學生掃碼加入超星學銀在線平臺，然后再發通知，注冊中國大學MOOC，并加入慕課堂，打破校際界限，實現優質資源共享。

（2）同步課堂，直播教學。四校聯合選課，如何兼顧校內外學生授課？通過對比，我們選擇超星同步課堂和騰訊會議直播，對內線下授課，對外直播聽課。仿真平臺開放，不受時空限制，隨時隨地完成任務。

（3）學生中心，問題驅動。利用中國大學MOOC每周發布公告、給出資源列表，讓學生利用在線資源、課前預習，觀看視頻，完成測驗；帶著問題進課堂，從“以教師為中心”的課堂教學轉變為“以學生為中心”的信息化課堂；利用同步課堂簽到、課堂互動等活動活躍課堂氣氛，調動學生學習積極性；通過仿真平臺完成實驗；提交作業，最后參加考試。

（4）多元評價，客觀公正。中國大學MOOC學習，單元測驗、作業、討論、課堂互動、仿真平臺實驗、考試、各項成績按照一定權重設置，通過慕課堂給出過程化考核結果。多元化的評價方式激發了學生學習的主動性，優秀率明顯提高，調查問卷顯示學生滿意度高。成績合格者可以申請慕課證書，真正實現跨校認證學分。

結語

隨著互聯網技術的發展，跨學校、跨區域的高校虛擬教研室強調共享理念，強化師資融合、資源融合是教學研究領域的創新舉措。鄭州輕工業大學大學物理實驗及仿真虛擬教研室在建設中，利用信息技術平臺開展形式多樣的師資培訓和教學研討，建立了符合地方本科院校學生知識水平的培養方案、教學大綱、實驗項目教學標準和評價機制，并依托兩門國家一流課程加強知識圖譜建設，使理論與實驗深度融合，有效提高教學質量，協同西部高校共同發展，使跨校學分認證常態化。然而，虛擬教研室作為基層教學組織的新興產物，必然會遇到各種挑戰，比如如何激勵更多高校、更多教師積極主動地加入虛擬教研室團隊中？如何促使建設成果常態化規范運作？這些還需要在建設過程中不斷探索和完善。

參考文獻：

［1］曾建潮，吳淑琴，張春秀.虛擬教研室：高校基層教研組織創新探索［J］.中國大學教學，2020（11）：6469.

［2］王君，董明利，婁小平.多校聯合的虛擬教研平臺建設［J］.數字技術與應用，2019（8）：224225.

［3］蔣逢春，吳杰，陳靖.教育教學研究助推一流課程建設［J］.物理與工程.2021（S1）：3539.

［4］蔣逢春，盧雪艷，吳杰，等.混合式教學在大學物理實驗中的應用分析［J］.物理通報，2018（1）：26.

［5］王玲，王楊，鄭津.地方高校MOOC教學模式的探索與實踐——以西南石油大學“大學計算機基礎”混合式教學改革為例［J］.中國大學教學，2016（16）：5964.

［6］蔣逢春，吳杰，王海燕，等.大學物理實驗及仿真翻轉課堂的實踐［J］.物理通報.2019（3）：8090.

［7］蔣逢春，吳杰，陳靖，等.單擺測重力加速度實驗教學設計［J］.物理通報.2021（8）：9498.

基金項目：河南省2024年度高等教育教學改革研究與實踐重點項目（No.219）“大學物理領航下專業類核心課程群知識圖譜構建的研究與實踐”；鄭州輕工業大學第十三批招標立項課題（編號：鄭輕大教〔2021〕1號16號）；大學物理教指委大中物理教育銜接教學研究項目（WX202220）；教育部產學合作協同育人項目（項目編號：230706071180610）

作者簡介：蔣逢春（1964—?），女，漢族，河南省漯河市舞陽縣人，碩士，教授，從事大學物理和實驗教學。