“互联网+”背景下大学物理实验及仿真虚拟教研室的探索与实践

蒋逢春 吴杰 冯学超 王世卓

摘 要：本文通过大学物理实验及仿真虚拟教研室的申报、构想及实践，阐述了提高中西部高校大学物理实验课程质量的有效途径。依托“大学物理实验及仿真”国家级一流课程，实现优质资源共享，通过校企合作培训师资，提高教师教学研究和信息技术应用的能力；重构实验课程体系，通过慕课选课，实现跨校学分認证，起到引领示范作用；明确虚拟教研室建设目标，依托“大学物理C”国家级一流课程，建设课程知识图谱，深化知识内在联系，提高教学质量，联合中西部高校协同发展，打造独具特色的虚拟教研室。

关键词：虚拟教研室；一流课程；跨校学分认证

Abstract：Through the application，conception，and practice of virtual teaching and research rooms for university physics experiments and simulations，this paper elaborates on effective ways to improve the quality of university physics experiment courses in central and western universities.Relying on the national firstclass course of "University Physics Experiments and Simulations"，we aim to achieve highquality resource sharing，train teachers through school enterprise cooperation，and improve their teaching research and information technology application abilities；Reconstruct the experimental course system，select courses through MOOC，achieve cross school credit certification，and play a leading and exemplary role.Clarify the construction goals of the virtual teaching and research room，rely on the national firstclass course of "College Physics C"，build a course knowledge map，deepen the internal connection of knowledge，improve teaching quality，collaborate with universities in the central and western regions，and develop in a coordinated manner to create a unique virtual teaching and research room.

Keywords：virtual teaching and research room；Firstclass courses；Intercollegiate credit certification

一、建设背景

教研室为主要形态的基层教学组织，是推动我国高校教育内涵式发展的基石，具有教学、科研职能和基层管理职能［1］。特别在2020年，教育部高等教育司提出全面加强基层教学组织建设，要求探索基层教研组织的新形态、新形式，完善和提升教研室功能，并于2021年7月发布了《关于开展虚拟教研室试点建设工作的通知》，指出以立德树人为根本任务，以提高人才培养能力为核心，以现代信息技术为依托，加强基层教学组织建设，全面提高教师教书育人能力，是推动高等教育高质量发展的必然要求和重要支撑。随着“互联网+”技术的发展，虚拟教研室利用线上教研平台，可以打破时间和地域的限制，促使各高校、各学科教师就相关教研课题、教学理念等共同商讨和活动，有效均衡教育资源，促进教育公平，最终实现高校教师团队发展目标和学生人才培养目标。

我校自2012年开设大学物理仿真实验选修课，后来该课程结合互联网技术，形成了以学生为核心的线上线下混合教学模式。2019年与省内高校合作，相关教师多次进行线上交流研讨，进行跨校认证学分，为虚拟教研室成立做了大量的尝试和探索。2021年我校“大学物理实验及仿真虚拟教研室”获批成为河南省首批30個虚拟教研室建设试点之一。本文基于大学物理实验及仿真课程十多年的教学改革实践，从师资队伍的建设、课程建设等方面进行分析和思考。

二、大学物理实验及仿真虚拟教研室建设构想

通过组建虚拟教研室，可以突破多校联合培养过程中的时间、空间、人员、资源等方面的限制，实行有效的资源共享、互联互通，对于推动教学质量建设、创新应用型人才培养将起到重要作用。虚拟教研平台采用技术手段，支持虚拟教研室开展工作，因此，建立合理、高效的虚拟教研平台是十分必要的［2］。

“大学物理实验”是一门实践性很强的公共基础课程，它所蕴含的知识体系和思想方法在培养本科生动手操作能力和科学素养等方面发挥着重要的作用。然而由于教学课时、教学场地和实验仪器等方面的制约，该课程的教学工作一直以来存在诸多无法回避的问题［3］。因此，联合中西部高校，以课程建设为目标，以共性问题为驱动，开展教育教学研究，培育教学名师，提高教学质量，并确立以下几个研究主题：

（1）探索立德树人视域下，大学物理实验及仿真教学过程中课程思政资源的融入策略，使大学物理实验及仿真课程成为立德树人的重要阵地。

（2）推广“大学物理实验及仿真”国家级线上一流课程，以此为基础增强大学物理实验教师将现代信息技术与实践类课程的深度融合能力。

（3）探索与更多院校尤其是中西部地区高校联合，促进优质教育资源共享，实现跨校课程学习和在线修读学分；建设阶梯型的教学资源，培养学生的学习能力和实践能力；共享专家资源，依托互联网技术建立和完善符合中西部应用型本科高校的大学物理实验教学考核与课程评价机制。

（4）探索新形势和信息化技术下跨校建立虚拟教研室，开展形式多样的教育教学研究，满足教师个性化发展需求，提升教师教学能力，培育教学成果，提高教学质量，打造一流课程，培养拔尖人才。

三、大学物理实验及仿真虚拟教研室建设方式

多年来，我校一直致力于大学物理和物理实验公共基础课的教学改革，不断完善课程体系，丰富课程资源，重构课程内容，更新教学方法，总结出解决物理实验教学中存在问题的一般方案［3］。

2013年，我们率先使用网络学习空间，打破校区界限，迈出了信息技术应用于教学的第一步；接着利用网络学习空间探索大学物理和实验线上线下混合式教学。实践表明：基于Sakai网络学习空间的混合式教学解决了教师教学管理难、知识传递单向化的问题。通过网络平台管理可以实现统一管理众多班级，学生在线上的自主学习、自我检测和互动答疑讨论以及线下教师的针对性指导，实现了知识的个性化双向传递［4］。

（一）优质资源共建共享

MO0C的优势在于精品化的教学资源、精细化的教学设计以及信息化的教学评测。取MOOC的“长处”用好“MOOC”，着眼于利用其实现跨校优质师资共享，借鉴并吸收同行优秀教学设计经验，优化碎片式教学资源的使用。同时，依托“跨校讨论区”等形式促进学生间的跨区域、跨校互动，实现全新的“自学—互学—群学”的自主学习方式，并借助MOOC信息化平台保证考核机制更科学、成效评估更全面［5］。

2017年，大学物理实验及仿真完成资源建设，在爱课程网上线，采用异步SPOC的形式在两个校区异步开课。基于“以问题为核心、以任务为驱动”的翻转课堂教学模式，精心设计学习任务，调动学生线上学习和线下讨论的主动性和积极性，使学生在课前能够进行真正的深入学习，课堂上能够主动思考、深入讨论，真正实现线上线下的有机融合［6］。2018年，该课程获得河南省精品在线开放课程，打开了对外交流的窗口。目前在中国大学MOOC上已开设九期，几百所高校学生选课，受益学生达2万余人。同时，校内物理实验SPOC开设12期，采用线上线下混合教学模式，使用学生达4万人。去年在国家高等教育智慧教育平台上线，让更多人享受优质资源。

依据学生需求，完善教学内容，重构课程体系。为了求同存异，想学生之所想，开展在线教学，让学生自主学习；学生很容易忘记测验作业提交时间，于是，在开学初给出整个学期重要时间节点列表；对学有余力的学生，开辟了探索性实验专栏，鼓励学生应用所学知识，创造性地学习，为培养创新型复合型人才打下基础。

（二）校企合作培训师资

虚拟教研室不仅是教学学术研究的拓荒者、教学改革先行先试的试验田，也必须担当先进教学理念、技能和方法示范推广的宣传员，推动先进教学理念技能和方法落实到教学实践中去［1］。

多年来，我们一直参加高等教育出版社组织的各种教师培训会议，开阔了眼界，提高了技能，创新了思维，跟上了潮流。教研室负责人多次在会议上做主题发言，推介课程和教学改革成果，并受多所高校邀请就在线开放课程建设做师资培训，提高了教师信息化技术应用水平，增强了在线教学能力。依托高等教育出版社搭建的交流平台，借助双一流高校的优势资源，邀请相应的名师专家组成讲师团队，利用线上研讨+线下培训的形式，高频次、高质量地开展教学研讨，传授教育教学经验，提高教师教育教学能力，对口支援中西部高校，提高教学质量。

和安徽省科大奥锐科技有限公司合作，使用大学物理虚拟仿真软件教学，从单机版到多机版，又到网络版，打破了时空限制，学生随时随地可以做实验，为在线教学提供技术保障。利用超星平台，搭建了大学物理实验及仿真省级虚拟教研室平台，积极开展教研活动，并利用超星课程平台开始大学物理和实验课程知识图谱建设，真正实现理论和实验有机融合。

（三）格物致理，悟理思政

教育的目标是“立德树人”，教师不仅仅传授知识，更要育人。我们秉承“立德树人”的教育理念，融知识传授、能力培养和价值引领为一体，使学生掌握物理实验的基本理论，具备解决工程问题的基本能力，建立用理性思维看待物质世界和崇尚科学的价值取向，为学校各专业工程认证提供有效的支撑［7］。

“大学物理实验及仿真”课程面向全国开放，如何有效发挥它的育人功能？我们重构了课程体系，选出六个实验项目，精心进行教学设计，始终坚持“立德树人，以学生为中心”的教学理念，加强对学生创新精神和实践能力的培养，激发学生对物理课程的兴趣和热爱。注重课程中思政元素的融入点，把物理学家的科学精神、家国情怀、科学方法有机地与物理实验结合起来，让学生领悟物理学的思想方法，对培养学生的探索能力、发现能力和创造性思维品质具有特效的功能。根据课程特点选用不同平台，充分利用信息技术手段，创新教学方法，取得显著成效。

（四）四校联合认证学分

2019年9月，南阳理工学院软件学院2016级19个班级850多名学生同步学习我们的慕课，对参与学习的学生，我们岀具成绩单，对方教务处认可，学习合格者获得同等学分，实现了跨校认证学分探索。2022年3月，河南省发出《关于进行本科教育区块链联盟课程选课的通知》，由郑州轻工业大学、郑州大学、中原工学院、河南财政金融学院四校联合选课。我们依托中国大学MOOC学习平台，充分利用国家一流线上课程，积极开设课程进行联合教学，探索跨校修读学分课程新模式，构建起以学生为中心，采用启发式、讨论式教学模式，满足了学生个性化发展需要，提高了学生的自主学习能力，具体过程如下。

（1）建慕课堂，打破界限。四校学生通过本科教育区块链联盟课程选课后，筛选出学生名单，发出通知。先让学生扫码加入超星学银在线平台，然后再发通知，注册中国大学MOOC，并加入慕课堂，打破校际界限，实现优质资源共享。

（2）同步课堂，直播教学。四校联合选课，如何兼顾校内外学生授课？通过对比，我们选择超星同步课堂和腾讯会议直播，对内线下授课，对外直播听课。仿真平台开放，不受时空限制，随时随地完成任务。

（3）学生中心，问题驱动。利用中国大學MOOC每周发布公告、给出资源列表，让学生利用在线资源、课前预习，观看视频，完成测验；带着问题进课堂，从“以教师为中心”的课堂教学转变为“以学生为中心”的信息化课堂；利用同步课堂签到、课堂互动等活动活跃课堂气氛，调动学生学习积极性；通过仿真平台完成实验；提交作业，最后参加考试。

（4）多元评价，客观公正。中国大学MOOC学习，单元测验、作业、讨论、课堂互动、仿真平台实验、考试、各项成绩按照一定权重设置，通过慕课堂给出过程化考核结果。多元化的评价方式激发了学生学习的主动性，优秀率明显提高，调查问卷显示学生满意度高。成绩合格者可以申请慕课证书，真正实现跨校认证学分。

结语

随着互联网技术的发展，跨学校、跨区域的高校虚拟教研室强调共享理念，强化师资融合、资源融合是教学研究领域的创新举措。郑州轻工业大学大学物理实验及仿真虚拟教研室在建设中，利用信息技术平台开展形式多样的师资培训和教学研讨，建立了符合地方本科院校学生知识水平的培养方案、教学大纲、实验项目教学标准和评价机制，并依托两门国家一流课程加强知识图谱建设，使理论与实验深度融合，有效提高教学质量，协同西部高校共同发展，使跨校学分认证常态化。然而，虚拟教研室作为基层教学组织的新兴产物，必然会遇到各种挑战，比如如何激励更多高校、更多教师积极主动地加入虚拟教研室团队中？如何促使建设成果常态化规范运作？这些还需要在建设过程中不断探索和完善。

参考文献：

［1］曾建潮，吴淑琴，张春秀.虚拟教研室：高校基层教研组织创新探索［J］.中国大学教学，2020（11）：6469.

［2］王君，董明利，娄小平.多校联合的虚拟教研平台建设［J］.数字技术与应用，2019（8）：224225.

［3］蒋逢春，吴杰，陈靖.教育教学研究助推一流课程建设［J］.物理与工程.2021（S1）：3539.

［4］蒋逢春，卢雪艳，吴杰，等.混合式教学在大学物理实验中的应用分析［J］.物理通报，2018（1）：26.

［5］王玲，王杨，郑津.地方高校MOOC教学模式的探索与实践——以西南石油大学“大学计算机基础”混合式教学改革为例［J］.中国大学教学，2016（16）：5964.

［6］蒋逢春，吴杰，王海燕，等.大学物理实验及仿真翻转课堂的实践［J］.物理通报.2019（3）：8090.

［7］蒋逢春，吴杰，陈靖，等.单摆测重力加速度实验教学设计［J］.物理通报.2021（8）：9498.

基金项目：河南省2024年度高等教育教学改革研究与实践重点项目（No.219）“大学物理领航下专业类核心课程群知识图谱构建的研究与实践”；郑州轻工业大学第十三批招标立项课题（编号：郑轻大教〔2021〕1号16号）；大学物理教指委大中物理教育衔接教学研究项目（WX202220）；教育部产学合作协同育人项目（项目编号：230706071180610）

作者简介：蒋逢春（1964— ），女，汉族，河南省漯河市舞阳县人，硕士，教授，从事大学物理和实验教学。