计算机信息网络技术在大学物理实验教学中的应用探讨

林 琦

（上海工程技术大学，上海 201620）

大学物理实验是学生进人高校后开设的第一门基础实验类课程，它在训练学生的基本科学实验技能和方法的同时，还担负着培养学生解决实际问题的能力。由于传统的大学物理实验教学模式在安排实验教学项目时通常采取统一实验内容，整班上课，学生无法进行实验项目的自主选择，不利于学生自主创新意识的培养。而通过利用计算机信息网络技术，可以使大学物理实验教学更加开放，通过搭建选课网站，使学生化整为零，去自主选择做实验的时间、地点及教师，自主选择感兴趣的实验内容，学生的积极性将大大提高[1]。并且，通过在大学物理实验教学中应用计算机信息网络技术，还能高速、快捷地传输并处理实验数据，具有传统教学模式所没有的优越性；运用Excel、Origin等数据分析及作图软件可以使学生快速了解实验数据的准确性和可靠性，让学生把注意力集中到分析实验数据和得出物理规律上，而不是浪费在繁琐重复的计算上，这在很大程度上能提高学生的学习效率和兴趣[2]。因此，多方位的探索计算机信息网络技术在大学物理实验教学中的应用模式，转变教师的教学方式和学生的学习方式，进而推进该技术的普遍、有效地应用就十分必要。

1 目前物理实验教学中存在的一些问题

大学物理实验教学通常分为课前预习、课堂操作和课后完成实验报告3个环节[3]。传统实验教学模式由于缺乏有效的评测手段，实验预习往往流于形式，通过预习报告的书写情况给定预习成绩，无法保证学生真的理解实验、会做实验。在随后的实验操作中经常发现部分学生在数据误差较大时，为了完成实验报告，对实验数据随意改动，或者缺乏对数据进一步的处理和分析，这对于培养学生的科学实验态度和养成良好学风都非常不利。而学生实验成绩的另一个重要组成部分——实验报告成绩，由于目前学生实验人数普遍较以前有大幅度的增加，每个实验中的数据处理量也普遍较大，实验指导教师不可能对每位学生报告中所处理的数据结果是否正确规范做逐一的手工验证，从而不能及时发现、指出学生实验过程中的问题所在，这显然也会导致对学生的成绩评定是不全面、不科学也是不公正的。

因此，在大学物理实验教学中运用计算机信息网络技术是必然趋势，各种应用模式也不断的被提出和实行，但其广度和深度仍可继续拓展和探索[4－7]。以下仅根据作者所在的上海工程技术大学物理实验中心近几年在这方面的探索、推广和应用，粗浅的谈一下计算机信息网络技术在物理实验教学中的应用方案。

2 计算机信息网络技术在物理实验教学中的应用方案

大学物理实验教学是一项繁杂艰巨的工作，为了能给学生更多的自主选择机会，培养学生的创新意识与能力，同时也为了使教师在批改实验报告时对实验数据处理结果快速准确的进行核实，我们利用计算机信息网络技术开发了一个基于互联网的开放式物理实验网络教学管理系统，其主要系统模块包括：

2.1 构建开放的物理实验选课系统

开放式物理实验选课系统是让学生自主选择做实验的时间、地点及教师，选择感兴趣的实验项目，使学生的物理实验学习由被动转为主动。在这一方面，上海工程技术大学物理实验中心在保留5个整班上课的基础实验项目的前提下，开发了两个自主选课模块：综合性实验部分的自选实验模块，学生从十余个备选实验项目中自主选取4个实验项目；设计性实验部分的自选实验模块，学生从9种实验类别近百个具体实验项目中自主选取5个实验项目进行方案设计、实验操作、结果的探索和分析。

2.2 制作实验项目的网上动态演示预习课件

传统的物理实验预习是学生自己通过书本进行预习，写出预习报告，在预习课上再通过指导教师的讲解进一步理解实验的原理及操作要点。而我们通过根据自身的实验项目及仪器特点制作的网上动态演示预习课件，可以使学生在虚拟的网络上提前接触实验仪器，并进行实验的虚拟操作，这样在预习课上学生可以更深入的了解实验，对真实的实验操作也更加胸有成竹。

2.3 开发实时在线的网上答疑及信息发布系统

为了让学生及时了解物理实验的各项信息和及时提问咨询，我们在选课系统网站上开发了信息发布模块和在线答疑模块，定期有教师发布各项物理实验信息，回答学生的提问。

2.4 开发数据传输及处理软件，指导学生利用数据处理软件处理实验数据

中心根据不同类型的实验项目，梳理归类了实验数据的类型及不同的数据处理方法，开发了实验数据传输模块和教师实验报告辅助批改软件，学生在完成实验数据测量后，通过实验室的联网计算机及时上传实验数据。在物理实验选课系统网站上，教师学生都可查阅调取相关的实验数据。对于学生而言，实验数据的保存更加快捷安全，不再会遗失；对于教师而言，调取的实验数据导入实验报告辅助批改软件（该软件仅用教师帐户登陆才可用），可以迅速得到这些数据的处理结果，为实验报告的快速准确批改提供了保障。由于在实验数据处理中要频繁用到“最小二乘法”这种数据拟合方法，中心独立开发了“最小二乘法”拟合软件的单机版及网络版，教师学生都可利用这款软件进行数据拟合，摆脱了繁琐枯燥的拟合计算过程。中心教师还积极鼓励学生利用Excel、Origin等数据处理作图软件处理数据、制作实验图线，得到质量、效率更高的实验数据图像结果。

2.5 改进实验成绩的测评方法

根据教学要求及实际情况，中心把实验成绩分为预习评定、实验操作评定及实验报告评定三部分，三者共同构成某一具体实验的成绩，根据不同的实验项目要求，其评分标准不同，将其分为若干类，如有的实验是以数据测量为主，有的是以仪器调整为主，有的是以数据处理为主等，根据不同类型分配三者所占权重。

3 结 论

大学物理实验是一门非常重要的基础实验类课程。本文在分析了传统物理实验教学过程中存在的问题和不足后，根据作者所在的上海工程技术大学物理实验中心近几年在物理实验教学中应用计算机信息网络技术的情况，探讨了计算机信息网络技术对物理实验教学的强大支持作用，它不但使学生从繁杂枯燥的计算中解脱出来，有更多的精力去探寻实验中包含的物理规律，而且给予学生更多的自主选择机会，去做自己感兴趣的实验项目，更有助于培养学生的自主学习意识和创新思维能力；对于教师而言，借助计算机信息网络技术能更有效的进行实验教学，更快捷准确的批改学生的实验报告，保证了成绩评定的公正性。

[1]李建新.论开放式普通物理实验教学[J].大学物理实验，2011（5）.

[2]于永江，赵继德.大学物理实验教学改革的调查研究[J].技术物理教学，2005，13（2）：27－28.

[3]张勇.开放式物理实验的研究与实践[J].实验室科学，2007145－47.

[4]刘艳，陈仁安.数据采集系统在大学物理实验中的应用[J].实验室研究与探索，2012，2：70－72.

[5]黄英群，王秀娥，俱海浪，等.计算机仿真实验在物理实验教学中的作用[J].大学物理实验，2011（2）：91－92.

[6]张福瑞，李民，路建歆.信息技术下大学物理实验“三步骤”教学探讨[J].大学物理，2009，2：44－46.

[7]吴迪，张敬伟，王爽，等.《大学物理实验数据检验及存储系统》软件设计[J].大学物理实验，2005，18（3）：87－88.