大学物理实验课程在线教学思考

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［摘要］大学物理实验课程是对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程。在疫情期间，因学生无法按时返校，在制订的在线教学新方案中将原计划的19个实验项目划分为3个模块，产生了线上线下相结合的教学模式。

［关键词］大学物理实验；在线教学；教学改革

一、大学物理实验课程在线教学方案

（一）实验项目的模块划分。根据实验内容和对各个实验要求的具体情况，将原教学计划（大纲）中的实验项目划分为A、B、C三个模块。模块A为“居家线上实验模块”，是通过教学视频和虚拟仿真实验软件（平台）完成的实验项目；模块B为“居家线下实验模块”，是学生在家自己完成的实验项目；模块C为“到校线下实验模块”，是学生返校后到物理实验室进行操作完成的实验项目。以我校56学时的《大学物理实验Ⅰ》为例，我们将原教学计划（大纲）中的19个实验项目划分为3个模块，如下表所示。三个模块的学时数分别占总学时数的43%、25%和32%。模块A（居家线上实验模块）占56学时中的24学时，包含绪论和7个实验项目，主要是线上资源较成熟可靠的实验项目，采用教学视频和前期购置的科大奥瑞虚拟实验仿真软件（平台）相结合的方式进行。其中，绪论采用前期录制、已放在校园网上的4学时的教学视频，学生上网观看，了解大学物理实验课程的意义、地位和任务，掌握测量误差、测量不确定度、有效数字和数据处理方法等，学习其他有关的实验预备知识；其他各个实验项目的教学视频主要是实验原理部分，也放在校园网上，要求学生进行每个实验项目时，先观看完该实验项目的视频，掌握该实验的原理后，再上网进入虚拟仿真实验平台进行实验。模块B（居家线下实验模块），占56学时中的14学时，包含5个实验项目，由学生在家进行。实验项目选择的是实验器材容易得到、或学生可以自制、学生完全可以居家自己搭建的那些实验项目。依据这一原则，将原教学计划中的“三棱镜折射率的测量”和“液体黏度系数的测量”实验内容，分别调整为“显微镜和放大镜的设计与制作”和“液体表面张力系数的测量”。模块C（到校线下实验模块），占56学时中的18学时，包含6个实验项目，这部分的实验内容，是对实验的操作要求相对较高、必须现场测量数据、不宜用虚拟仿真实验代替、或现有仿真实验内容不够成熟的实验项目。（二）实验报告的要求。由于实验项目划分成3个不同的模块，因此对学生的实验报告的要求，也有所不同。模块A是居家线上实验，实验报告采用虚拟仿真实验软件（平台）提供的在线实验报告功能，教师在线安排实验报告并提出具体的要求，学生实验后在线提交报告，数据处理部分系统自动评阅，实验分析讨论部分教师手动评阅。模块B是居家线下实验，要求学生手写实验报告，拍照提供给指导教师。由于这部分的实验内容，是学生居家自己搭建并进行的实验，实验的器材也是学生自己购买或自制的，与原来实验室有现成的实验仪器相比，对学生的实验能力、创新能力和主观能动性，都有更新和更高的要求。模块C是按原教学大纲的要求提供实验报告。（三）实验成绩的评定。原教学计划（大纲）的实验成绩的评定是按20%的平时成绩（含实验预习、考勤、遵守实验室规则等）和80%的期末成绩（以所有应交的实验报告得分算出：包含实验报告、操作考核、课堂表现等），由于现在教学方式有所改变，因此，实验成绩的评定也作相应的变化。新的实验成绩评定，根据划分的3个实验模块，分别评定实验成绩，最后3个模块的成绩加权相加，得出每个学生的实验总成绩。3个模块的成绩分数分别占总成绩分数的30%、30%和40%。模块A（居家线上实验模块）的实验学时数为总学时数的43%，但该模块内的实验项目，是通过虚拟仿真实验在线上进行，实验的难度相对较小，所以尽管该模块是实验学时数最多，但成绩的权重不宜取得过大。模块B（居家线下实验模块）的实验学时数为总学时数的25%，是3个模块中学时数最少的，但由于该模块内实验项目中的实验器具，绝大多数需要学生自己选择或自制，实验的步骤需要学生在教师的指导下自己设计，对学生的主观能动性和创新能力有更高的要求，在强调对学生创新能力培养的形势下，这部分的成绩的权重应该较大。模块C（到校线下实验模块）的实验学时数为总学时数的32%，实验成绩的权重为40%。由于模块A和模块B的实验，都是学生在家进行的，客观上指导教师无法现场观察和考核学生操作动手的能力，所以在模块C的实验成绩的评定中，应加强对学生操作能力的考核，提高实验操作得分在实验成绩中的权重。

二、大学物理实验课程在线教学思考

1.线上进行的大学物理实验课程，是学生通过电脑、手机等终端设备，上网进入相关网站，通过虚拟仿真实验项目，完成相应的实验。目前这方面的资源主要有三方面来源，一是部分学校自己开发或建设的一些大学物理实验网上资源，其次是国家正在全力建设的国家级虚拟仿真实验平台，三是一些商业科技公司开发的虚拟仿真软件。经过统计，大多数学校自己开发的这些资源，基本上都是通过精品课建设的形式，将大学物理实验课程的部分内容（如课程绪论、实验目的、实验原理、数据处理方法等）通过小视频、PPT等方式放在网上，供学生使用，每个实验项目缺乏完整的、交互式的内容，大多只能满足实验的预习。国家级虚拟仿真实验平台，目前上线的物理类实验项目有53项，但该平台实验项目是本着“能实不虚”的策略建设的，所以其中的大部分项目内容，并不涵盖大学物理实验课程的实验项目。商业科技公司开发的大学物理虚拟仿真实验软件（平台），基本涵盖了大学物理实验课程所要求的实验项目，每个虚拟仿真实验项目内容，从实验目的、实验原理、实验步骤、实验操作、数据处理、思考题、实验报告等，都有较完整的流程，所以目前来说，这是大学物理实验课程能够选择的最好的线上教学资源。2.居家线下实验实际上是一种线上线下相结合的新的教学模式，对一个具体是实验项目来说，实验原理、实验背景等知识，可以通过线上教学实现，但具体的实验器具的选择、制作、实验的操作等需要学生自己完成，虽然这对学生能力的培养有极大的作用，但由于实验项目的具体内容和学生居家的不同条件，同一实验项目，很难达到每一个学生都可以实现。3.线下到实验室进行实验，是大学物理实验课程传统的教学模式，这种模式能够让教师与学生在教与学的过程中密切互动。实验是一个过程，学生通过操作真实的仪器设备，进行实际的测量，得到结果，最后完成实验。不同的实验会遇到不同的问题，同一个实验，不同的实验者也会遇到不同的问题，线下实验，教师可以及时指导学生，引导帮助学生分析问题、解决问题，这些都是线上实验不可替代的。

三、结语

大学物理实验课程，是对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是训练学生系统实验方法和实验技能的开端。课程的教学目的，是让学生掌握物理实验的基本知识，培养学生自学与独立实验的能力，培养学生分析与研究的能力和设计与创新的能力。

参考文献

［1］实验中心(物理系类).国家虚拟仿真实验教学共享平台［Z］.2019.

［2］代锦辉,杨培林,田荣刚.大学物理实验［M］.北京:科学出版社,2016.

［3］东北师范大学.大学物理实验.MOOC中国大学［Z］.2020.

［4］倪燕茹.大学物理实验在线开放课程教学模式探索［J］.物理实验,2018(38):38-40.

作者:代锦辉 王华军 单位:成都理工大学地球物理学院