大学物理实验课程教学信息化改革探究——以浙大宁波理工学院物理实验课程教学为例

张秋兰 夏铖君 邵天骄 胡 昉

一、浙大宁波理工学院物理实验课程教学现状

大学物理实验课程是全国高等院校中理工科学生的一门必修课程。以浙大宁波理工学院为例，其大学物理实验课程授课对象主要为理工类各专业学生，常规实验以1 人1 组为原则，每次实验占3 学时。学生分成约20 人的小班，每学年全校有36 个左右的教学班。由于每学年实验课程数量较多，而浙大宁波理工学院物理教师编制数量又有限（学校共配有4 位专职物理实验教师和6 位大学物理理论课程教师），因此，这就给物理实验课程教学增加了一定难度。为了解决这一问题，浙大宁波理工学院物理实验中心除了安排4 位专职的大学物理实验课程教师主要完成全校的大学物理实验课程教学任务外，每位物理理论课程教师每年至少担任1—2 个教学班的大学物理实验课程教学任务。

浙大宁波理工学院物理实验课程教学一直实施学生课前预习，课堂3 学时的内容包括教师讲解、学生实验操作并记录实验数据，课后学生完成实验报告。此种实验教学模式直到2020年上半年全国发生了大规模新冠肺炎疫情才被打破。国家提出了“停课不停学”的号召，线上仿真实验课堂的试用，解决了疫情期间浙大宁波理工学院物理实验中心停课的一大困境，线上仿真实验课堂的开设也给大学物理实验教学带来了新的机遇，使得实验课也可以有新的教学模式。

2021年7月，教育部等六部门印发《关于推进教育新型基础设施建设 构建高质量教育支撑体系的指导意见》（以下简称《意见》）。《意见》提出，到2025年，基本形成结构优化、集约高效、安全可靠的教育新型基础设施体系[1]。为了积极响应国家号召，也为了物理实验中心的发展，浙大宁波理工学院物理实验中心也推出了信息化的物理实验教学，利用教育信息化技术对不同层次的学生因材施教。因此，学校还专门聘请了超星公司为全校信息化课程教学提供技术支持，学校配套工作的大力支持成为其实施实验信息化教学创新的有力保障。

为了更好地实施以学生为中心的教学理念，借着国家教育信息化的催化，浙大宁波理工学院尝试将信息化技术与大学物理实验教学相结合，利用信息化技术的优势，设计了信息化技术和大学物理实验教学相互融合的模式[2]。浙大宁波理工学院物理实验中心的教师重新设计安排了新的实验教学模式，新模式利用“超星学习通平台+演示实验视频教学”作为辅助，配合大学物理实验课程线下教学。

二、浙大宁波理工学院物理实验课程教学信息化融合的实施方法

浙大宁波理工学院利用超星学习通平台开设了大学物理理论课程和大学物理实验课程，实现了大学物理实验课程信息化教学，利用超星学习通平台更好地服务大学物理实验课程教学[3]。

（一）课前准备

开课前，授课教师先将集体准备的预习课件、相关实验教学辅助视频、章节习题上传到各班级的超星学习通网络教学平台，并组建班级QQ 群或者钉钉群，方便学生讨论交流学习。同时，物理实验教研组录制了16 个实验教学课视频，其中12 个实验操作视频可在实验教学课程中使用，另外4 个实验视频在讲课中需要补充实验原理。另外，适合网络共享的教学PPT 课件已制作完成。课前，学生利用学校网络教学平台提前预习每个相关实验的学习资料，并做好预习笔记和预习检测，有疑问随时在班级QQ 群或者钉钉群讨论交流。由于学生的课前预习工作都是呈现在超星学习通平台上的，教师可随时检查学生的预习情况，及时获得预习反馈[4]。

（二）课中实践

课中，教师利用超星学习通平台发布线上签到任务，还可以利用平台随机“选人”功能，现场随机抽查学生进行提问。在规定时间内，学生在实验室完成动手操作任务，根据课前预习，有效地完成数据记录，由任课教师审核后，在下课前将实验过程中记录的数据以图片形式上传至超星学习通平台，并作为原始数据存档的依据。实验结束后，学生将实验仪器整理完毕，离开实验室，实验操作结束。

（三）课后评价

课后，学生需要完成实验报告，独立将超星学习通平台上的原始记录数据进行整理，对测量数据进行处理和分析，然后上传至平台对应单元作业栏，并完成实验报告，提交结果。线上系统中设置规范的实验报告提交格式，课后学生完成的实验报告，系统可自动进行批改。系统自动批阅实验报告后，学生能够即时获得自己学习水平的评价，快速查漏补缺。教师可以根据学生的实验报告完成情况，及时调整教学工作。同时，教师也可以在平台上发布一些具有拓展性质的思考题作业，为学有余力的学生提供拓展学习资源和发展空间。

三、浙大宁波理工学院物理实验课程信息化教学改革措施

（一）利用超星学习通平台， 加强实验过程考核

在课程考核方面，浙大宁波理工学院对具体的过程实施量化评价。传统实验教学成绩以实验报告为主要依据，无法很好地体现学生的积极主动性。浙大宁波理工学院将整个实验教学分为1 次绪论课和14 次实验操作课。绪论课考核成绩占总成绩的10%，其中14 个实验，每个实验成绩占5%，学期末的随堂考查占20%。每一次实验课程以100 分制记分，课前预习部分成绩占比40%，学生签到部分成绩占比20%，课中实验报告部分成绩占比40%。预习部分和签到部分成绩由超星学习通平台自动打分。预习部分，学生则需根据每周的实验安排提前做好相关预习视频的学习和预习题的检测，需做到在进实验课堂之前胸有成竹；而实验报告部分成绩由实验报告数据处理、误差分析、讨论题完成情况等内容组成。实验报告部分成绩注重学生对实验仪器的使用和数据处理能力，注重整个实验结束后对学生综合能力的培养。另外，超星学习通系统为物理实验课程教学提供了一个良好的学习交互平台，除了快速有效的学生签到模式，还有“选人”模式，教师可设置问题进行提问，学生随机被选中回答问题。平台还设有问卷模式、投票模式，教师可以根据自己的教学设计选择合适的教学辅助模式，这可极大丰富课堂教学内容，活跃课堂氛围。课后，可充分运用平台的“讨论”模式，如在“等厚干涉”的实验中，教师设置了关于“如何让干涉条纹更加清晰可见”的问题讨论。课后，学生在平台上各抒己见，有学生还结合理论课的光的干涉理论基础知识，提出了将玻璃夹层的空气置换为别的介质的见解。通过这种问题模式的讨论，学生不仅对自己刚完成的实验做了心得总结，还拓展了与该实验相关的知识广度。基础知识是有限的，但是拓展知识是无限的，教师应竭尽所能探索知识传授和汲取模式。利用超星学习通平台的优势，授课教师可布置适量的实验相关基础题目，并对该部分成绩依据统一标准进行平台交互式评阅，这也是对课后作业的一大改进。利用网络平台，实验报告也从纸质版批改转移到了超星学习通平台。对学生而言，其可以利用超星学习通平台手机端的学习通，随时进行相关课程的学习，网络化教学极大提高了学生学习的便利度；对教师而言，教师可以利用电脑，也可以利用手机，随时随地进行课后教学辅助批改。超星学习通平台给“教”和“学”双方带来了极大的便利。

（二）加强实验教师的交流， 坚持定期集体备课制度

教学是一门科学，更是一门艺术[5]，要做好物理实验课程教学，教师们需要齐心协力用心教学。在大学物理实验课程教学中，教师需要重视交流碰撞火花的效应。为此，浙大宁波理工学院物理实验组推出了三套方案。

第一，对于新引进的实验课程教师，采用助教制度，充分发挥“传帮带”作用，教学经验丰富的实验课程教师带领新进的实验课程教师，新进教师跟着有经验的老教师，一边学习实验课堂教学，一边学习课堂管理，最终建设一支有梯度的实验课程教学团队。

第二，每月开展一到两次实验教学集体备课研讨，名为教学沙龙。教学沙龙研讨的可以是教师在课前、课中、课后碰到的问题，可以是相关实验教学技巧或者实验方案的改进，也可以是实验教学课程中的心得体会，还可以是课程思政话题[6]。

第三，加强实验课教师学习交流，提升教师的专业素养，鼓励教师多参加实验类教学研讨会议（可以是线上会议或者线下会议），加强教师的教学交流学习，通过这种模式，促进教师的教学成长。古人云：“活到老，学到老。”创新实验教学模式，首先要体现教师自身的“学”，并最终“学以致用”，实验课教师可积极组建学生团队参加全国大学生实验创新竞赛。近些年，浙大宁波理工学院物理教师积极组织学生参加浙江省大学生物理实验创新竞赛，取得了一、二、三等奖的好成绩。2022年秋季全国高等学校大学生实验创新竞赛也已经启动，学生们也在积极备战中。教师在带队参加实验创新竞赛的过程中，同学生一起探讨课题，查文献资料，教师自身专业素养也在此过程中得到不断提升。学校大力支持团队教师将竞赛获奖成果融入基础教学中，更新教学内容，充实基础物理实验学科的专业内涵，这样也可确保学生创新能力的培养。另外，学校建立了基础物理实验教学教师讨论微信群，有专人负责发布实验教学的相关信息，平时教学中碰到的细小问题，也可以在此群中交流。

一个实验教学团队的建立和发展，除了实验负责人统筹规划团队建设，同时也离不开学校和学院领导的长期大力支持。而浙大宁波理工学院作为一所新型的工科应用型大学，不断发展，学校和学院领导更是通过加大项目投入力度，支持基础实验教学，为基础实验和实验教学提供了更好的保障。唯有不断创新实验教学模式和手段，才能促进物理实验教育教学不断发展，才能更好为学校发展和社会发展培养基础建设人才。

（三）对大学物理实验教程进行探索

浙大宁波理工学院物理实验组教师自主设计编写了一本习题讲义，这些习题和试题的数量和质量已足够支撑学校目前的大学物理课程信息化教学开展需要。目前，教师们正尝试着将预习和练习题设置得更加完善和合理，并将其放置到超星学习通平台。这种结合超星学习通平台的信息化教育形式和学习形式，将会给理工科学生带来全新的课程学习体验。

信息化教学平台作为一种有效便利的教学载体，在全国高等院校中已经开始推行。超星学习通平台同浙大宁波理工学院合作也已有三年之久，其在专业课程和大学物理理论课程教学中运行良好，这也为信息技术和大学物理实验教学的融合指明了方向。在信息化教学创新模式下，教师作为课堂的组织者，更加需要精心设计好每一次课堂教学。信息化教学对课堂设计的要求较高，因此物理实验课程教师的集体备课活动尤为重要，教师需要抓住机遇让学生主动思考探索，发掘其创造性，而不单是传统意义上让学生依葫芦画瓢直接完成实验，记录结果，最后回去处理数据。