線上預(yù)習(xí)模式在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘要：在新冠肺炎疫情的影響下，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式發(fā)生了較大的變化，傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下相結(jié)合的形式。本文借助在線預(yù)習(xí)平臺(tái)，提出了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在線預(yù)習(xí)模式，通過(guò)組建網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)題庫(kù)、組織學(xué)生對(duì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真預(yù)習(xí)，并從在線預(yù)習(xí)成績(jī)和在實(shí)際操作過(guò)程中展現(xiàn)的實(shí)際效果兩個(gè)方面得出大學(xué)物理實(shí)行在線預(yù)習(xí)的有效性，旨在為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革創(chuàng)新提供思路。

關(guān)鍵詞：在線預(yù)習(xí);大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)模式

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)端。對(duì)于學(xué)生而言，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)通常分為三個(gè)部分，分別是課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)驗(yàn)以及課后對(duì)數(shù)據(jù)的處理并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在進(jìn)入課堂實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)該對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)儀器的基本情況如實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、儀器、實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等一定的理解掌握才能確保在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂后快速進(jìn)入狀態(tài)并保證實(shí)驗(yàn)課堂的學(xué)習(xí)質(zhì)量。然而，在傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式中，學(xué)生預(yù)習(xí)主要以教材為主，大部分學(xué)生只是將教材中的內(nèi)容摘抄到預(yù)習(xí)報(bào)告中，到了課堂實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，依然依賴(lài)于教師的講授與演示，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量大打折扣。如何有效提高學(xué)生預(yù)習(xí)水平，確保學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前就能對(duì)實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容有所掌握，是近年來(lái)各高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程改革的重點(diǎn)內(nèi)容之一[1]。

2020年春一場(chǎng)突如其來(lái)的新冠肺炎疫情打破了原有的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)模式，國(guó)內(nèi)外高校紛紛尋求線上與線下混合式的教學(xué)模式，線上MOOC與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、線下居家物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)辟了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新篇章。我校物理實(shí)驗(yàn)室根據(jù)實(shí)際教學(xué)條件及教學(xué)資源，結(jié)合科大奧瑞公司為全國(guó)高校提供的免費(fèi)在線預(yù)習(xí)系統(tǒng)，將在線預(yù)習(xí)模式引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，改革了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式，在面臨學(xué)生返校后實(shí)驗(yàn)課緊張的前提下有效確保了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)效果。

1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在線預(yù)習(xí)平臺(tái)簡(jiǎn)介

本次使用的線上預(yù)習(xí)系統(tǒng)由科大奧銳有限公司提供，系統(tǒng)內(nèi)包含四個(gè)模塊，分別是基礎(chǔ)信息平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告只能評(píng)閱系統(tǒng)、仿真實(shí)驗(yàn)。在發(fā)布預(yù)習(xí)通知前，我們將教師及學(xué)生的信息錄入，創(chuàng)建個(gè)人賬號(hào)，其中學(xué)生信息以班級(jí)為單位進(jìn)行錄入，便于成績(jī)管理。在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)系統(tǒng)中由教師對(duì)本學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目針對(duì)性地出題，出題類(lèi)型包含了單選、多選、填空、判斷等題型，并根據(jù)題目難易程度不同給出相應(yīng)的分值，最后向?qū)W生發(fā)布安排預(yù)習(xí)，學(xué)生登錄個(gè)人界面便可完成預(yù)習(xí)題目完成對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。在仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，該系統(tǒng)包含了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、近代物理五個(gè)模塊共47個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，能夠基本滿足大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，在進(jìn)行預(yù)習(xí)時(shí)，學(xué)生可以現(xiàn)通過(guò)結(jié)合教材說(shuō)明以及模擬操作掌握對(duì)儀器原理、操作過(guò)程的學(xué)習(xí)與掌握。

2大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)線上預(yù)習(xí)模式的探索與使用

我們學(xué)校大一、大二兩個(gè)年級(jí)的學(xué)生在今年上半年疫情期間都有大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)安排，按照課程開(kāi)設(shè)情況，大一年級(jí)學(xué)生需要學(xué)習(xí)緒論和9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，大二年級(jí)學(xué)生需要學(xué)習(xí)9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1、表2所示。由于疫情的影響，在返校前均不能開(kāi)展課程教學(xué)，但是又面臨著返校后課時(shí)嚴(yán)重緊張的情況，在這樣的情況下，我們積極探索線上教學(xué)模式，并利用了科大奧瑞公司免費(fèi)提供的線上仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展了線上教學(xué)。在安排線上預(yù)習(xí)時(shí)，我們?cè)卺斸斏辖M建了班級(jí)群，發(fā)布線上預(yù)習(xí)安排并進(jìn)行答疑。在疫情期間，我們先后組織了兩千余名學(xué)生完成了14個(gè)內(nèi)容（包含緒論）的線上預(yù)習(xí)。在復(fù)課后，因?yàn)檎n時(shí)緊張，實(shí)驗(yàn)課時(shí)大大減少，但由于事先進(jìn)行了線上預(yù)習(xí)在一定程度上保證了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量

3線上預(yù)習(xí)模式取得的效果及反思

通過(guò)一個(gè)多月的探索實(shí)踐，這種把對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)從線下圍繞課本方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上圍繞仿真實(shí)驗(yàn)、預(yù)習(xí)題庫(kù)開(kāi)展的新型教學(xué)模式取得了較為明顯的教學(xué)效果，利用線上預(yù)習(xí)模式后，我們從學(xué)生的預(yù)習(xí)成績(jī)和復(fù)課后的課堂理解能力得到了一定程度的反饋。

3.1學(xué)生預(yù)習(xí)成績(jī)分析

一、二年級(jí)學(xué)生共完成了14個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作及預(yù)習(xí)試卷，在預(yù)習(xí)完成后，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相應(yīng)生成預(yù)習(xí)成績(jī)匯總表，從預(yù)習(xí)成績(jī)能夠在一定程度上反應(yīng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理等內(nèi)容的理解。以一年級(jí)學(xué)生完成的不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明分析。

在預(yù)習(xí)題目的設(shè)置上，我們針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所涉及的原理、方法等內(nèi)容設(shè)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(yù)習(xí)題總分100分。在題目?jī)?nèi)容的設(shè)置上，以導(dǎo)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(wěn)態(tài)法測(cè)量的原理以及生活中反映熱量傳導(dǎo)的題目為主要內(nèi)容進(jìn)行客觀考察，旨在使學(xué)生了解基本物理量以及測(cè)量方法。這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，我們預(yù)留了5天左右的時(shí)間開(kāi)放給學(xué)生進(jìn)行答題，最終完成答題人數(shù)共1122人，他們的成績(jī)分布見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)成績(jī)優(yōu)良率達(dá)到了64%，特別是90分以上的學(xué)生達(dá)到了458人，占比40%，能夠反映出大部分的學(xué)生能夠較好地理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及的理論知識(shí)。

同樣地，對(duì)二年級(jí)學(xué)生所完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目聲速的測(cè)量進(jìn)行對(duì)比分析，如圖2所示，最終完成答題人數(shù)共1220人，預(yù)習(xí)成績(jī)優(yōu)良率得到了67%，90分以上學(xué)生達(dá)到了516人。

3.2課后學(xué)生課堂實(shí)踐能力表現(xiàn)

復(fù)課后，根據(jù)學(xué)院疫情期間的教學(xué)安排，實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)約為1.5小時(shí)每學(xué)生人次，而平常的實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)將近3小時(shí)，相當(dāng)于課時(shí)縮短一半，而要求則不變，學(xué)生仍然需要做出完整數(shù)據(jù)，這就要求教師大大縮短講授及演示時(shí)長(zhǎng)，實(shí)際上在授課過(guò)程中，教師只能邊講解邊讓學(xué)生操作，在授課前大部分老師都在擔(dān)心學(xué)生會(huì)因時(shí)長(zhǎng)過(guò)短而完不成實(shí)驗(yàn)造成拖堂，但事實(shí)表明，大部分學(xué)生都能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)正確完成數(shù)據(jù)測(cè)量任務(wù)，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)方面有一定程度的掌握，這體現(xiàn)在老師講解部分理論時(shí)學(xué)生的反饋互動(dòng)狀態(tài)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題的回答準(zhǔn)確性上。甚至是要求動(dòng)手能力比較強(qiáng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如分光計(jì)的調(diào)整與使用、邁克爾遜干涉儀的調(diào)整與使用都能夠按時(shí)獨(dú)立完成操作與測(cè)量，這在一定程度上表明傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的紙面預(yù)習(xí)部分和老師對(duì)于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目理論講解可以在一定程度上由線上預(yù)習(xí)進(jìn)行替代。

4結(jié)束語(yǔ)

在這一個(gè)多月的線上預(yù)習(xí)過(guò)程中，我們對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)線上預(yù)習(xí)模式有了更深入的接觸與了解，事實(shí)上，經(jīng)過(guò)這次疫情，我們?cè)僖膊豢赡?、也不?yīng)該退回到疫情發(fā)生之前的教與學(xué)狀態(tài)，在今后的教學(xué)過(guò)程中，我們應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”開(kāi)展大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，這也是當(dāng)代學(xué)習(xí)形式的一種發(fā)展趨勢(shì)。在線上教學(xué)的探索中，我們?nèi)孕枧Φ姆较蜻€有很多，為了更好的得到在線教學(xué)效果，除了可以借助現(xiàn)有的線上預(yù)習(xí)平臺(tái)資源外，也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器實(shí)際情況建立在線資源庫(kù)，通過(guò)設(shè)置實(shí)驗(yàn)所涉及的人文史料、學(xué)習(xí)須知、儀器相關(guān)圖片介紹等模塊，以便更好的與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相銜接[2]，同時(shí)也可借助微課模式由教師錄制實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)及操作視頻加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的了解掌握[3][4]。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚曉玲.譚澤富.吳光杰等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2009，22（2）：113-114.

[2]王必利.張明.王黎.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在線教學(xué)及資源建設(shè)的思考[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2016，29（1）：140-142.

[3]蔡青.胡永金.李星星.基于MOOCs的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（9）：177-180.

[4]王濤.吳慶州.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下物理實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].物理實(shí)驗(yàn)，2018，38（9）48-54.

基金項(xiàng)目：武警警官學(xué)院校級(jí)課題。

作者簡(jiǎn)介：周曉云（1990），女，碩士研究生，講師，主要從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)方面的研究。

（中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)警官學(xué)院 四川省成都市 610000）