大学物理实验在线教学及资源建设的思考

王必利，张　明，王　黎

(解放军理工大学, 江苏 南京　211101)



大学物理实验在线教学及资源建设的思考

王必利，张明，王黎

(解放军理工大学, 江苏 南京211101)

摘 要：从大学物理实验教学在军队院校人才培养中的作用入手，深入分析了传统大学物理实验教学中存在的问题与根源，结合当前该校在线教学开展的成果，阐述了开展实验在线教学的必要性。最后，针对在线教学工作的关键：在线资源建设，根据实验课程的特点，给出了从实验人文史料、课程学习须知、基本实验方法、常见仪器使用、数据处理五个方面进行资源建设的设想。

关键词：大学物理实验课程；在线教学；资源建设

大学物理实验课是高等院校开设的一门重要的公共基础课程，由国家教育部在2010年发布的本科专业目录显示，目前全国本科专业共有500多个，其中有一大半的专业需要开设大学物理实验课程[1]，如土木、建筑、工程、材料、电信、机械能源甚至包括数学等理学专业。特别在理工科为主的学校，物理实验目前与物理学理论课占据着同等重要的地位，它作为理工科专业必修课，是一个本科生进入大学接受高等教育系统的实验技能训练和实验系统方法的开端。

1大学物理实验教学在军队院校人才培养过程中的作用

当前,军队人才培养目标和任务发生了变化，大部分部队院校由学历教育转型为任职教育。大学物理实验教学不仅能帮助学员正确理解物理概念和规律，而且与课堂理论教学相比，在培养和提高学员动手能力、观察能力、理论联系实际能力等方面都更具优势。同时也为学员的研究能力、开拓能力、创新意识等综合科学素质的培养提供了较好途径。因此，实验课程在大学物理教学中具有不可替代的作用——是培养学员学习能力、实践能力和创新能力的重要环节。同时，大学物理实验也是培养专业基础厚、实践能力强的创新人才的重要基础[2]。所以，大学物理实验教学定能成为提高任职教育质量的有力保证。

2大学物理实验教学现状

本校理工类各专业学员是在大一下学期与大二上学期开展实验学习，共约二十个实验，在多年的实验教学过程中本人发现大学生在学习实验过程中有如下问题：

学员对实验课程地位、作用认识存在偏差

许多学员主观上认为大学物理实验课程是大学物理课的补充，实验课就是了解实验基本现象、验证一些基本的物理规律，得出实验结果即是来上本堂物理实验课的目标，只是想着完成实验数据的采集，轻过程重结果，物理实验成了一种任务。

学员在实验过程中缺乏的主动性与独立性偏低正是由于重理论、轻实验的观念存在，许多学员动手能力差，对实验有一种畏难情绪，预习不够，导致自信心不足，害怕弄坏实验仪器，遇到一些甚至比较简单的问题也不愿自己想办法尝试解决，寄希望于老师或其他学员帮其调好实验仪器，不愿自己动手。此外，对实验的整体把握性较差，很少思考教材中所没有提到的问题，甚至对讲义中的思考题也不愿意去思考，更谈不上对实验能有独到的见解，从实验报告的完成情况看：普遍存在对实验报有一种应付性心理，不尊重实验事实，少数学员人为编造实验数据或直接抄袭他人数据甚至实验报告。

传统教学模式单一

目前，实验课堂教学过程中，教师要将实验目的、实验原理以及实验注意事项告诉学员，还要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理等等，甚至老师还要在学员做实验之前把实验从头到尾的演示，让学员看得清清楚楚、明明白白，在教学中缺少真正的设计、探索、创新性环节，教学的模式较为单一[3]。

4、 实验仪器的集成化程度过高

目前，实验教学仪器中有很大一部分成为了集成化程度很高的“黑匣子”，对于这一类实验仪器，学生自己动手调节和操作的部分会越减少，动手性的思考性越发不足，不利于实验素养的提升。

考核模式过于单一

当前物理实验考核由两大部分构成，即平时成绩与实验操作考试成绩。实验课程考核的内容，主要包括学生对实验原理、实验方法、操作过程、数据处理方法等的掌握。不利于提高学员学习的积极性

2大学物理实验在线教学开展的必要性

在线学习(E learningorOnlinelearning) ,是当代学习形式的一种发展趋势[3]。在线教学环境的独特性, 不止是利用网络媒体作为教学平台而已, 更重要的是: 在网络这个媒体上, 教师采用了新的教学策略。当前，我校的在线教学工作开展的如火如荼，大学自主开发的spoc教学平台也成为学员自主学习、师生互动的理想平台，是我校“学为主体、教为主导”治学理念的重要成果。

从目前已开设的在线课程使用效果来看，平台丰富的资源、人性化的架构深受学员的认可，通过学员预习效果与交流反馈情况，教员可以及时对讲授内容、模式作相应调整，学员的学习能力得到较大提高。对于实验教学中存在的部分问题，本人认为也可以通过开展大学物理实验在线教学可以有效解决。譬如，由于每次课的授课对象具体情况是不一样的，在线交流平台可以让教员第一时间掌握学员预习情况开展教学。可喜的是当前我们已经具备了在线教学的基本条件：从硬条件看，随着大学信息化建设的深入、基本投入的加大，学员每人都备有一部笔记本电脑，教室与寝室都有军网入口，这意味着具备了在线学习的硬件条件；从软条件看，已经初具规模的基于spoc平台的物理实验课程、大学物理仿真实验系统已然成为实验在线教学的“一体两翼”。

4大学物理实验在线资源建设的设想

开展物理实验在线教学的关键环节应当是在线资源的建设，根据该课程特点与目前教学中存在问题，本人认为可以构建以下模块：

1、实验人文史料

通过采集大量与著名实验相关的影音、图片、文字资料，让学员认识到实验在人类科技发展过程中的重要作用，同时为了突出军事特色，可以加入与军事相关的人文史料，让学员体会到实验素养的培养是军事素质提升的重要支持，只有这样学员才能从思想上对物理实验课重视起来。

考虑到大学物理课与大学物理实验课是同时开课，有些实验的基本原理涉及到学生还不了解的知识，因此可以配置与开设实验相关的物理知识素材。

2、课程学习须知

实验课的课堂操作环节是在实验室完成，目前实验的教学与实验室的管理是分开的，实验室的管理规则必须第一时间让学员知晓。

考虑到大学物理实验课程是学员进入高校后的第一门实验课程，因此首要的是让学员了解如何开展实验这门课的学习，因而，可以采用流程图的形式让学员了解到实验课开展的一般流程，在课前预习、课堂操作、课后完成实验报告各环节该怎么做。譬如，很多学员的预习报告中大篇幅照抄书中内容，浪费了大量时间精力也达不到预习效果，可以采用张贴范例，视频讲解模式，让学员及时了解，少走弯路，提高效率。

3、基本实验方法

方法是关于解决思想、说话、行动诸问题的门路等，在探究性学习中, 提出问题、作出假设、设计实验都有相应的方法。物理实验教学的一个重要任务就是让学员掌握实验的方法，目前学员使用的自编教材和很多实验讲义教材类似是根据基础实验、设计实验、综合性实验进行分类，本人认为在这一模块可以根据实验方法将所开设的实验进行分类，在学员预习前对实验设计思想、方法有个先入为主的认识。

4、基本仪器使用

实验课涉及人与仪器的互动，学员是基于教材的预习，而书本中关于仪器的介绍主要是长篇的文字说明，缺乏生动直观的图片和视频介绍，增加了预习难度，降低了预习效果，也是学生课堂操作时不敢动手的一个重要原因。因此，在本模块中可收集大量介绍基本仪器使用方法、仪器设计思想的图片、文字、视频素材。

当前，随着电子技术的发展，仪器厂家生产的实验教学仪器越来越智能化、集成化，同时也越来越封闭，导致生动的物理思想和实践环节无法体现，这种高度智能化的仪器不利于培养学生的动手、动脑的能力。所以，许多高校都在大力提倡自制实验仪器，每年都会有一定的资金投入，为自制仪器提供了资金保障[4]。本人认为可以利用广大教员的丰富教学经验带领学员开展些仪器设计方面的工作，利用当前的互联网平台寻找合作对象，将设计转化成成品，最终实现“以产促研”，因此，在资源建设中我们有必要考虑增添仪器设计方面的成功案例来鼓舞学员。

5、数据处理方法

对于广大理工科学员来说，在大学物理实验和今后的高层次科研工作中都要用到误差分析与数据处理。数据处理的能力对于培养和提高实验能力的各个方面，如设计实验的能力，操作的实验能力，处理和分析实验结果的能力以及在实验中进行观察、思考的能力等都有直接的联系。所以，应该注重研究有关数据处理的问题[5-8]。

多年的实验教学经历表明，数据处理一直是学员学习实验课的薄弱环节。基本数据处理方法不了解，特别是对不确定度分析是望而却步。分析原因：一、学员对实验课程重视不够，作为考查课是要最总成绩合格即可；二、学员数学基础不扎实，而数据处理又涉及到微积分知识；三、短暂的实验理论课结束后学员也容易忘记相关知识。鉴于数据处理重要性，以及学员存在的问题，对于这一模块需要重点建设。

5结语

当前，我校大学物理实验课程在“学位主体、教为主导”办学思想指引下教改工作有了显著的成绩，多元的考核评价体系取代了以往单一的成绩评定，学员的学习积极性有了一定得提高，通过开展实验在线教学定能解决传统教学中存在的问题，特别是借助当期开展的“千堂微课计划”，可以极大丰富实验课程的在线资源，发挥大学物理课在提升学员军事素养中应有的作用，为“强军梦”给力。

参考文献：

[1]罗青.大学物理考核方式与探讨[R].中国武汉：湖北省高教学会高校计算机教育委员会，2010.

[2]王必利,等.转型时期大学物理实验教学改革的思考[J].大学物理实验,2011(3).

[3]谭晓玲，等.大学物理实验教学模式的探索[J].大学物理实验，2009，22(2)：113-115.

[4]廖庆敏，等．把自制设备作为实验教学示范中心的特色来建设[J]．实验技术与管理，2010，27(7)：121-123．

[5]陈玉林,丁留贯,张磊.Excel在大学物理实验数据处理中的应用[J].实验室研究与探索,2007(10):63-65.

[6]韩敬,钟方川,李林.Matlab在大学物理实验数据处理中的应用[J].大学物理实验,2008(1):88-90.

[7]滕坚.使用Origin7.0软件处理物理实验数据[J].物理与工程,2006(2):33-35.

[8]苏启录.建设与完善物理实验教学体系[J].福州师专学报:自然科学版,2001(2):38-40.

The Thinking of Resource Construction and Online Teaching of College Physics Experiment

WANG Bi-li, ZHANG Ming, WANG Li

(PLA University of Science and Technology, Jiangsu Nanjing 211101)

Abstract：It introduces the role of College Physics Experiment Teaching in the training of military personnel, deeply analyzing the problems and causes of the traditional college physics experiment teaching. Based on the results of the current online teaching in the school, the necessity of carrying out the experiment online teaching is expounded. Finally, according to the key of online teaching give some suggests of how to build online resources.

Key words：college physics experiment；online teaching；resource construction

中图分类号：G 420

文献标志码：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.001.038

文章编号：1007-2934(2016)01-0140-03

基金项目：解放军理工大学理学院教育教学研究课题(LYJY1409)

收稿日期：2015-09-13