大学物理实验预习MOOC探究

安文玉 李晓光 王璞玉

摘    要：文章从“大学物理实验”课程预习环节普遍存在的问题出发，提出大学物理实验预习MOOC的设计策略，并分析实验预习MOOC的实施效果，以此有效地解决学生在实验预习过程中遇到的学习困难，帮助学生提高实验预习效果，提高物理实验的教学质量。

关键词：大学物理实验;预习MOOC;高校

中图分类号：G642.3         文献标识码：A           文章编号：1002-4107（2020）05-0025-02

“大学物理实验”课是高等学校理工科类专业对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有非常重要的作用[1]。近年来为提高物理实验教学在人才培养方面的作用，国内各高校在物理实验课程设置、内容及实验室管理等方面推出多项改革措施，比如开展分层次教学、开设综合设计性实验、开放实验室等等。但从物理实验课的学习环节来看，一般包括课前预习、实验观察、操作、测量、数据分析处理和完成实验报告等环节，其中课前预习是首要环节，并且对后续的每一个环节都会产生直接的影响，因此，应当重视实验课的预习环节。

一、“大学物理实验”预习现状

课前实验预习要求学生了解实验涉及的物理理论方面的知识，掌握实验原理、测量方法，熟悉实验装置的结构、调整方法，了解数据处理方法等等。但实际情况是多数学生只是将上述内容抄写在预习报告上，并没有真正领会、理解实验内容。这种现象不仅在我们实验室出现，在其他高校也普遍存在[2-3]，我们从以下几方面分析产生的原因。

1.学生对“大学物理实验”课的学习兴趣不足。非物理类专业的学生普遍认为物理实验与自己所学的专业关系不大，因此对“大学物理实验”投入的学习精力较少，写预习报告只是为了应付教师的检查。

2.课前预习是学生自主学习的过程，遇到学习难点不能及时得到教师或其他有效的帮助，会影响学习的积极性，出现厌学情绪，导致终止学习。

3.学生的物理理论基础和实验基础不同，教師为学生提供的预习资料只有教材，而教材受篇幅限制，对实验背景知识、实验装置、仪器内部的详细结构等内容不能作详细介绍，不能满足不同层次学生的需求。

4.预习情况的评价方式，一般是通过预习报告来判断，而不是考查学生是否真正达到预习的目标，这也是导致学生的预习流于形式、抄写教材的一个重要原因。

二、“大学物理实验”预习MOOC设计策略

1. MOOC中设置的每个实验项目，都对实验背景知识及实际应用方面作了介绍，图文并茂，使学生对实验的设计思想、解决实际问题、应用前景等方面有一个全面、生动的认识，弥补了教材在这方面的不足，有助于拓展学生的知识面、提高学习兴趣。

2.MOOC中对实验装置的整体结构，仪器内部构造细节，操作步骤及实验现象等内容，通过图、文、动画等多种手段，形象、生动地展示给学生，使学生预习起来会比较轻松，降低了学习的难度。

3. MOOC将每个实验项目中包含的知识点都拆解成多个短视频来讲解，每个视频的时间只有几分钟，学生只需花费几分钟时间就可以预习一个知识点，学习时间灵活，并且对不清楚的内容可以反复观看，利于巩固知识，提高预习效果。

4.MOOC中设有章节测试，帮助学生了解预习的效果，发现学习中的问题。反过来教师也可以通过学生的测试结果了解学生的学习难点，在线下的实验课上有针对性地指导学生。

5.MOOC学习平台设有讨论区，供师生之间、学生之间学习交流。教师可以根据实验内容布置思考题，使学生明确预习要点，比如在等厚干涉实验中布置的问题有：（1）什么是光的相干条件;（2）如何利用牛顿环获得相干光;（3）什么是等厚干涉、牛顿环干涉条纹的特点;（4）测量平凸透镜曲率半径的测量原理及方法;（5）什么是逐差法、为什么要用逐差法进行数据处理;（6）读数显微镜的结构及使用方法。这样的问题设置思路是先介绍实验涉及的理论背景知识，然后引入测量原理、测量方法，最后是实验数据处理方法。通过这样的思考题可以帮助学生厘清预习思路，明确知识点，对实验形成系统、全面的认识。这样的问题也可以在线下实验课堂上进一步讨论，教师通过学生回答的情况可以了解学生预习情况，然后再评价学生的预习成绩。这样，学生的预习成绩不仅看学生写的预习报告，更看重学生实际预习的效果，这种评价方式可以有效引导学生预习。

三、“大学物理实验”预习MOOC实施效果

黑龙江大学在2018年开展了引进优质MOOC活动，并引进了国防科技大学何焰兰教授的“大学物理实验”MOOC。由于各学校开设的实验题目、实验内容及使用的设备等有所不同，其中有6个章节中39个视频内容与我们的课程内容相近，可直接使用;实验室自己制作的课程内容涉及8个章节22个视频和6个章节测试。黑龙江大学开设的“大学物理实验”预习MOOC有10个章节，64个任务点和6个章节测试，内容主要包括误差理论及数据处理方法和9个实验项目（力学、电磁学和光学实验），实验内容基本涵盖了必做实验项目和部分选作实验项目。本课程从2018—2019年度第一学期开始在黑龙江大学自主学习平台上线，至完成此论文时已运行两个学期。

我们统计了2018—2019年度第一学期学生线上预习MOOC学习情况，人均任务点完成52.9个，任务点完成百分比82.8%;章节测试平均成绩11.0分（满分20分）;平均综合成绩76.8分，综合成绩及格率81%。从汇总的数据来看，学生能够较好地完成线上预习MOOC的学习内容。我们从实验预习MOOC的学习目的、学习过程、学习效果、对线下实验课的影响以及对实验预习MOOC的建议等方面做了问卷调查，参与调查的学生212人，调查内容及结果如下表。

从问卷调查结果可以看到多数学生线上学习实验预习MOOC的学习目的很明确，学习过程中能够自觉地保质保量地完成学习任务，并且对线下的实验课的学习产生了积极的影响。教师上课时也感受到学生的变化，学生对实验原理、测量方法及仪器结构等方面有较清晰的认识，课堂讨论也很活跃，实验效果明显提高。

针对“大学物理实验”预习方面出现的问题，国内各高校都提出了很多有效的解决办法[4-6]。黑龙江大学采用的线上开设实验预习MOOC，在一定程度上解决了学生预习实验中出现的困难，收到了较好的教学效果，也得到了学生的认可。同时，学生对实验预习MOOC提出了更多的要求，促使实验预习MOOC在课程内容、制作技术等方面进一步完善，使其更适合学生预习，给予学生更有效的帮助。

参考文献：

[1]教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会 物理基础课程教学指导分委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求 理工科类大学物理实验课程教学基本要求：2010年版[M].北京：高等教育出版社，2011：1-2.

[2]栾晓宁，康颖，李春，等.改革课前预习环节，提升大学物理实验教学质量[J].高教学刊，2017，（16）.

[3]李承跃，朱德军.改进《大学物理实验》预习教学方式[J].实验科学与技术，2013，（5）.

[4]张晓旭，王素红，张胜海.基于MOOC教育理念的大学物理实验预习模式改革[J].大学物理实验，2016，（3）.

[5]李伟，王逍，姜永恒，等.物理实验预习教学平台构建的研究[J].大学物理实验，2016，（2）.

[6]言秋莉，李丹，唐玉梅.标准化、网络化的大学物理实验预习系统的实现[J].大学物理实验，2011，（5）.