大学物理实验开放式预习平台的构建与应用

杨广武 朱飞 李灵侠 江越 金玉玲

摘 要：为了进一步推进物理实验的开放式教学，提高预习效果，根据现有的软、硬件条件，构建了时间、空间、内容全方位开放的实验预习平台。该平台包括七个部分：实验中心网站、网络教学平台、选排课系统、导视导学系统、视频循环播放系统、展板和即时通讯互动系统，各系统以不同形式向同学提供教学信息和指导书、PPT课件、教学视频、仿真实验、预习题、说明书等教学资源，该平台的应用丰富了现有的实验预习模式，提升了实验预习的信息化程度，有效提高了物理实验的教学效果。

关键词：大学物理实验；开放式；预习平台

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2016）06-0066-05

信息时代的来临，无线网络和移动4G技术的普及，多媒体技术飞速发展以及以微信为代表的一系列跨平台的即时通讯软件的出现，为研究性学习提供了极大的便利。基于此，各高校的大学物理实验教学改革日新月异，都在努力构建开放式的物理实验教学平台。该平台集教学资源整合、教学智能化管理、网络辅助教学等功能为一体，充分体现了物理实验教学现代化的理念。[1-4]对于刚刚考入大学的学生来说，由于动手能力和实践经验不足，为了保证课堂实验教学的效果，在实验教学各环节中，课前预习的作用不容忽视。

无论传统物理实验教学还是现代开放式物理实验教学，预习都是必不可少的教学环节。通过预习，可以加深对实验原理、方法和内容的理解，为课上规范地操作和顺利完成实验提供保证；预习是实验教学过程的起点，预习质量直接影响到实验教学的最终效果；通过自主的课前预习，可以培养学生的独立思考、深入研究、查阅资料的能力，为后继专业实践课程以及科研实验工作奠定基础。

教材是学生预習的必备资料。但受到教材的通用性和严谨性限制，仅凭教材并不能充分地认识具体仪器、了解操作过程。网上公开的一些资源并不完全适合本校的具体教学内容、方法和仪器，因而学生课前预习资源受限，有必要建设适合本校实际的开放的物理实验预习体系。

1 预习资源的建设

针对实验预习问题，为了改变单一的预习模式，提升实验预习效果，天津城建大学物理实验中心教师根据教学大纲和教学体系建设需要，结合实际仪器特点，运用多媒体、动画等技术，建设了丰富的网络化教学资源。资源建设过程中教师组建团队反复地研究实验，调动喜爱物理实验的学生参与，拍摄了大量的照片和视频作为基本素材。利用这些素材，制作了图文并茂的指导书、PPT课件和含有详细操作过程的教学视频。教师自主开发了一系列与本校仪器完全对应的虚拟仿真实验软件（易静），这些软件可以在网上对实验进行模拟操作。每个实验结合实际过程和学生易犯的错误设置了有针对性的预习题，讲课前提问。

2 预习平台的结构和功能

天津城建大学开放式物理实验预习平台包括中心网站、网络教学平台、选排课系统、导视导学系统、视频播放系统、展板和即时通讯系统七个模块，这些模块中充分调用自制的多媒体教学资源，构成了空间上由远及近、时间上从前到后、多种手段相结合的全面开放式多功能的综合预习体系。

2.1 实验中心网站

大学物理实验中心网站是一个面向公众开放的门户网站（见图1），主要栏目有概况介绍、教学资料、规章制度、仪器设备、下载中心、成果奖励和通知公告等，其功能是面向包括本校学生在内的所有公众介绍实验中心的基本情况，发布通知消息，提供多媒体教学资源和资料下载。其中的教学资料、仪器设备和下载中心三个栏目，涵盖了实验预习使用的所有教学资料，包括实验指导书、教学视频、PPT课件、预习题、仿真实验、仪器图片、仪器使用说明书和配套软件等，可供学生在线学习或下载。通过仿真实验的在线操作，可以提前熟悉仪器结构和实验过程，明确注意事项。此外通过网站，可以直接链接到学校的网络教学平台和实验中心的选排课系统。

2.2 网络教学平台

网络教学平台是学校为每门课程设置的一个内部互动式的网络教学系统，教师和学生登录需要系统才能浏览资源和进行互动。除了拥有中心网站所提供的公开资源之外，网络平台还具有网上问卷、在线测试、离线互动等功能。其中的在线问卷功能为调查研究提供了极大便利，可以全面了解学生在学习过程中遇到的困难，听取学生的意见和建议（见图2）。

2.3 选排课系统

学生通过实验中心网站和网络教学平台对课程和每个实验有了初步的了解，就可以进入选排课系统进行选课。大学物理实验选排课系统是一个专门用于开放式实验教学管理的软件系统，课程负责教师可以设置该学期开出的实验项目，上课时间，任课教师等基本数据，然后开放系统让学生根据自己的时间进选择每个实验的上课时间。该系统的应用打破了以往以班级为单位在固定时间做固定实验的统一排课模式，在实际教学中解决了因照顾少数学生的重修、选修课时间冲突而无法排课的问题。系统设置为在上课的当天之前任何时间学生都可以退选和重选，也为临时有事的学生提供了便利，避免请假、补做实验等一系列问题的发生，整体上的动态选课模式也充分利用了教学资源，保证出勤率。在选排课系统中，任课教师可以发布通知，对每个实验提出具体要求供学生有目的地进行预习。

2.4 导视导学系统

在实验中心的走廊、大厅等开放区域，配备了立地式触屏计算机点播系统，实验中心自行开发了“大学物理实验导视导学系统”，通过界面可以选择多种预习资源，包括实验指导书、教学视频、PPT课件、仿真实验、仪器图片和仪器使用说明书等，供上课提前到的和课外来实验中心的学生短时预习使用。

2.5 视频循环播放系统

导视导学系统只能供一个人点播，少数几个人同时观看。除此之外，在每层楼的走廊和大厅还配置了大屏幕壁挂平板电视，循环播放正在开课的实验教学视频。学生在任何时间来实验中心，都可以全面、系统地了解将要做的实验内容，通过视频真实地观察了解实验仪器和操作过程。

2.6 即时通讯系统

虽然网络教学平台设置了答疑讨论区，但还不能实现即时交流。为此，实验中心借助于即时通讯软件分别建立了课代表QQ群和面向全体师生的大学物理实验微信公众号（tcuwlsy2016），建起了学生和老师的实时交流通道，方便了实验预习和教学。QQ群由每个班级至少两位课代表加入组成，同学们的问题可以通过这两位负责人进行传达，群公告可发布重要通知，群文件可及时上传最新的教学资料进行共享。实验中心微信公众号是除中心网站之外学生完成预习另一重要帮手，公众号的自定义菜单包括各种预习资料，同时，也能直接链接到中心网站、选课系统、网络教学平台，公众号的管理教师可以随时将重要通知、预习提纲等推送给关注的每一位同学，此外，公众号的后台统计功能可以掌握学生的预习资料使用情况以及学生预习人数。

2.7 实验室内的展板

每个实验都配备了图文并茂的展板，内容包括实验原理解释、仪器具体操作过程和注意事项、数据处理要求等。展板除了代替板书辅助教师讲课之外，也为实验之前学生结合仪器进行深入预习提供了便利。

3 预习平台的运行及效果

大学物理实验中心的开放式预习平台是经过多年的积累循序渐进建设起来的，各个模块边建设边试用完善，根据实际需要和技术的发展再补充新的模块，目前整套平台已经能够顺畅运行，全面服务于实验预习以及整个教学过程。预习平台的时间、空间关系见图3。

通过完善的实验预习综合平台各子系统的后台访问统计功能，加强了对学生预习的情况了解和监控。随着微信公众号功能完善，后台统计功能也可查看使用各预习资料的人数和时间，具备监控功能。通过授课教师的正确引导，严格要求，加大预习考核，充分发挥了预习平台的教学效果，给学生创造了良好的实验学习氛围。

通过网络教学平台对800多名学生进行了关于网络预习资源利用情況的问卷调查，结果显示（图4），有82%的学生利用预习平台进行预习，而最受欢迎的教学资源是仿真实验和教学视频，这一结果也反映出传统的指导书、PPT静态图文资源已经不能满足学生的需求，要适应时代前进的步伐，不断地把新技术应用到教学手段当中。

4 结语

大学物理实验综合预习平台构建，既符合开放式的物理实验教学的要求，同时，又给学生提供了一套多渠道、全方位的自主预习体系。通过预习平台的构建与应用，改变了传统的单一教材预习模式，实现了预习模式多样化，预习渠道网络化，预习效果可视化，提高了学生实验预习的主动性，促进了学生自学能力的提高，提升了教学效果。随着信息和编程技术的发展，下一步计划开发关于物理实验教学的APP，实现上述预习平台的所有功能，使物理实验的教学更加便捷高效。

参考文献：

[1] 田维，易静.基础物理实验教学平台的构建与实践[J].实验室科学，2011，14（2）：167-169.

[2] 赵颜.《大学物理实验操作预习系统》网络课程的开发与实践[J].高教论坛，2008，12（6）：163-166.

[3] 朱基珍，黄榜彪，莫济成，等.基于校园网的开放式物理实验教学资源的建设与应用[J]. 广西物理， 2012 ，33（3）：41-45.

[4]王丰，李红梅，池红岩. 大学物理网络教学自主学习平台构建[J].中国教育信息化，2013（9）：82-83.

[5] 易静，杨广武，王娜.大学物理实验计算机辅助教学课件设计思路探究[J].实验室科学，2012（6）：103-105.

Construction And Application of Open Preview Platform

in college Physics Experiment

YANG Guang-wu， ZHU Fei， LI Ling-xia， JIANG Yue， JIN Yu-ling

（School of Science， Tianjin Chengjian University， Tianjin 300384， China）

Abstract： In order to further improve the open physics experiment teaching and preview efficiency， the all-round open experiment preview platform with time， space and content is built according to the available software and hardware. This platform is made up of seven parts： experimental center website； teaching platform on Internet； the system of choosing and arranging class； sign system and intelligent tutoring system； the system of video replaying； interactive system of display board and immediate communication. It offers such teaching resources as teaching information， guidebook， PPT， teaching video， dummy experiment， review questions and instructions in different way. The application of this platform will enrich current experiment preview model and improve informatization of experiment preview and teaching effect in physics experiment.

Key words： college physics experiment； open； preview platform

责任编辑 祁秀春