基于Moodle的《大學物理實驗》網絡課程的設計

黃賢群，石燕飛，劉秋武

（韓山師范學院物理與電子工程學院，廣東潮州521041）

基于Moodle的《大學物理實驗》網絡課程的設計

黃賢群，石燕飛，劉秋武

（韓山師范學院物理與電子工程學院，廣東潮州521041）

分析了大學物理實驗教學存在的問題和Moodle網絡平臺的特點，設計和實現了基于Moodle網絡教學平臺的《大學物理實驗》網絡課程，實踐證明該網絡課程對于提高實驗教學質量具有十分重要的意義.

大學物理實驗；Moodle；網絡教學；課程設計

1 引言

大學物理實驗是面向高等院校理工科專業學生開設的一門必修課程，也是對學生進行科學實驗基本訓練的一門基礎課，旨在使學生獲得基本的實驗知識、方法和技能方面的訓練，激發學生學習物理的興趣，提高學生分析問題和解決問題的能力，培養學生積極探索、團結合作的精神[1]．隨著多媒體技術和互聯網技術的發展和普及，傳統的教學方式已不再適應時代要求．教育部印發《教育信息化“十三五”規劃》，明確提出“以教育信息化引領教育現代化”的要求，各高等院校正在加快教育信息化基礎設施和數字教育資源建設，提高教師信息化應用水平，促進信息技術與教育教學深度融合，不斷提高大學物理實驗教育教學質量[2]．筆者根據學校提供的moodle網絡教學平臺，設計了符合大學物理實驗教學特點的網絡課程，并應用于日常教學和管理中，起到較好的教學效果．

2 大學物理實驗教學存在的問題

大學物理實驗的教學對象是大學一、二年級的學生，是物理專業學生進入大學后的第一門實驗課程，所以學好大學物理實驗對后續其它實驗課程的學習至關重要．在多年的傳統教學模式下，大學物理實驗的教學現狀存在以下幾方面的問題．

（1）教學計劃學時數少．受新教學計劃和新教學大綱的影響，大學物理實驗的學時數減少，實驗理論課堂講授的時間更少，教師與學生的互動很難進行，啟發性和探究性教學難以實施[3]．

（2）學生物理實驗基礎水平參差不齊．來自城市優質學校的學生動手能力較強，基本上都能夠在規定的時間內完成實驗．而來自邊遠農村地區或城市部分面上中學的學生動手能力相對較差，由于這些學校的實驗設備不足，學校無法開展物理實驗基本技能的訓練，所以這些學生很難在規定的時間內完成實驗，有些同學連最基本的測量儀表如電壓表、電流表都沒見過．

（3）實驗教學效果差，學生做完實驗就忘記．由于受實驗時間的限制，教師一般采用傳統的教學模式，即先集中簡要介紹實驗原理、實驗步驟、儀器操作規程、原始數據記錄及數據處理與分析，再讓學生獨立完成實驗操作和實驗記錄．教師講授完這些教學內容后，留給學生獨立完成實驗的時間少，學生怕無法按時完成，產生緊張情緒，對老師的啟發性提問不屑一顧，對一些實驗現象缺乏思考．雖然按要求完成了實驗數據的記錄，也只是對老師的實驗演示的重現，對實驗理解不透徹，做完實驗就把操作忘記．等到期末操作考試時，面對曾經做過的實驗束手無策．

（4）學生實驗報告書寫潦草，不規范，提交不及時．近年來，隨著高校擴招，學生數多，教師隊伍建設跟不上，教師的教學工作量大，實驗報告無法及時批改，堆積如山．

（5）考核制度落后，有待改革．目前的考核方式是根據不同專業采用紙質筆試或操作考試．有了網絡課程的試題庫后，就可以采用網上抽題網上筆試和網上抽題現場操作考試相結合的方式．

3 基于Moodle網絡教學平臺的優勢

Moodle(Modular Object-Oriented Development Learning Environment)是一套公開源代碼的網絡課程管理系統，Moodle翻譯成中文就是“面向對象的模塊化開發動態學習環境”．

Moodle是以建構主義為教學依據，采用與我國新課程類似的模塊教學，它的基本模塊有：站點管理模塊、用戶管理模塊、課程管理模塊、作業模塊、論壇模塊、資源模塊、測試模塊等．Moodle作為網絡教學平臺具有以下幾點優勢[4-5]：

（1）界面設計簡單、高效、安全，絕大部分教學內容、資源等可即時添加、即時顯現．

（2）支持多種課程形式和靈活多樣的學習活動，例如Booking、ForumNG、Journal、Technical、wiki、協作程序教學等．教師能夠隨時選擇合適的標準進行教學評價，并根據學生的學習情況調整生成新的課程目標．

（3）教師可以查看成員日志，統計每個學生的活動細節如最后訪問時間、閱讀次數，匯編每個學生的詳細報告．一般訪問次數多的學生，學習比較認真，學習成績也比較好．

（4）教師可以布置作業，平臺可以自動記錄學生上傳作業的時間，教師可以隨時查看學生的作業，并在平臺上進行評定，了解教學效果．平臺即時把評判結果反饋給學生，使學生能及時修改并再次提交．

（5）支持教師的混合式教學和學生的個性化學習，幫助教師與學生在協助的在線環境中交流．有多種類型的論壇如聊天室、課程新聞討論區、教學討論區等供選擇，促進了教師與學員、學員與學員、學員與課程之間的交互．

（6）支持多種格式文件資源的上傳，如Word、Powerpoint、Flash、視頻和聲音等電子文檔．

4 《大學物理實驗》網絡課程的設計

基于大學物理實驗的教學特點和Moodle網絡教學平臺的優勢，設計的大學物理實驗網絡教學課程，可以彌補傳統大學物理實驗教學中存在的不足．該網絡課程的總體設計如圖1所示，網絡課程主界面截圖如圖2所示，各主要功能模塊介紹如下：

（1）用戶管理．用戶成員包括管理員、課程創建者、教師、無編輯權教師、學生、訪客等．教師可以手動添加學生名單，也可以設置“選課密碼”讓學生自己選課成為該課程學員．

（2）課程設置．教師可以對課程名稱、課程簡介、課程開始時間和結束時間、課程格式、外觀、命名角色進行設置．

（3）實驗教學資源．包括課程基本信息、實驗項目、實驗講義下載、實驗教學視頻、虛擬仿真實驗、基于Excel的數據處理系統、實驗儀器介紹、優秀學生實驗報告展示等．

課程基本信息：包括課程介紹、實驗教學大綱、實驗考試大綱、教師隊伍介紹、互聯網上的其它教學資源鏈接．

實驗項目：根據學校開展的實驗項目力熱、電磁、光學等實驗，分別進行獨一介紹，介紹內容包括實驗目的、實驗原理、實驗內容、實驗步驟、數據記錄及處理．

實驗講義下載：教師每學期都會對教學內容做適當的修改，提供最新電子版的實驗講義和其它網絡上的優秀教材供學生參考．

圖1 大學物理實驗網絡課程結構設計圖

圖2 大學物理實驗網絡課程主界面截圖

實驗教學視頻：將教師的課堂教學視頻、實驗操作視頻等通過采集錄制、剪輯、字幕后期處理，或針對具體某一實驗操作流程、實驗現象的觀察等制作成微視頻、微課上傳到該模塊，供學生課前預習，課后復習．支持多種視頻格式如MP4、FLV等，但為了保證視頻能兼容各類終端（如PC、安卓、蘋果）系統的各種瀏覽器，實現視頻的在線播放，教師在上傳視頻之前，應先將視頻轉換成MP4格式（采用AVC 720p或者AVC 480p），視頻上傳后將視頻文件名稱改為英文名稱．

虛擬仿真實驗：該模塊添加了由中國科學技術大學基礎物理中心研發的霍爾效應、雙臂電橋測電阻、熱敏電阻溫度特性等部分物理仿真實驗和由學校師生自行開發的基于LabVIEW的虛擬示波器、虛擬信號發生器等虛擬儀器．利用虛擬實驗或仿真實驗輔助實驗教學，可以打破傳統實驗教學的束縛，有利于學生能動性的發揮，讓學生有更多的時間討論和解釋實驗結果、反思實驗過程，同時也能促進同學之間的合作與互動，減少實驗設備與空間，節約資金，改善實驗條件[6]．

實驗數據處理系統：利用Excel、Origin等軟件制作實驗數據處理模板，輸入原始數據后，便能直接計算出實驗結果．該功能應用于實驗室，提供給學生檢查實驗數據是否正確，能減少實驗數據處理的時間．

實驗儀器介紹：該部分包含實驗儀器圖片和儀器使用說明及注意事項．讓學生在做實驗之前，先了解和熟悉實驗儀器的使用方法，減少實驗時間，提高實驗質量．

優秀學生實驗報告展示：教師可以挑選一些優秀的學生實驗報告進行展示、表揚，起到示范作用．一些典型錯誤的學生實驗報告，也可以經教師批改指正后展示，防止學生重復錯誤．

教學課件下載：提供教師的課件及教學資料，方便學生自學．基礎較差的學生能重新學習掌握基本知識，而優等生則能發現更深層次的問題[7]．

（4）實驗室開放預約：該功能有利于開放實驗室的科學管理和方便想補做實驗或提高實驗的同學預約實驗時間．

（5）網上考試系統：教師可以對每個實驗項目直接添加小測驗，也可以利用MQE試題編輯軟件制作試題庫后，再添加到該模塊中．小測驗用于課程的正式考試、每一實驗項目的測驗、使用以往舊題目做練習性測驗、提供學生表現立即反饋、讓學生自我評價．學生期末考試方式，采用網上隨機抽題，網上筆試和實驗室現場操作考試，省去了人工紙質抽題的麻煩．

（6）實驗教學活動．該模塊包括實驗報告提交、教學討論區和教學信息發布．

實驗報告提交模塊：對于部分實驗項目，鼓勵學生利用計算機軟件進行數據處理，并完成一份完整的實驗報告，通過作業提交功能提交，教師可以隨時隨地利用移動終端網絡設備進行批改和評價．

教學討論區模塊：該討論區的類型有博客形式的標準討論區、單個簡單話題、單個人發表一個話題、問題及解答討論區和一般問題的標準討論區．教師提出一些實驗中出現的問題，供學生進行討論、探究．隨著學生應用手機微信的普及，教師可以利用微信的群聊功能，在微信中建立群聊，將“群二維碼名片”發布到網絡課程中，學生通過微信“掃一掃”就能加入群聊，進而開展基于微信的教學互動．

教學信息發布模塊：利用新聞討論區發布普通新聞與通告，把學生實驗安排表、實驗分組情況表，考勤統計表、成績統計表等發布到網絡課程上，方便學生及時掌握課程教學信息．還可以發布本學科學術講座、學術交流活動、學科最新研究動態、物理實驗設計大賽和學生獲獎新聞等信息．

（7）實驗教學評價．評價的類型有反饋、互動評價和投票．反饋可建立自定義的問卷調查；互動評價允許收集、查看以及評價學生的工作；在投票模塊中，教師提出一個問題，并給出多個應答選項，由學生在線投票．

5 結束語

利用基于Moodle網絡教學平臺進行物理實驗教學，能夠有效彌補傳統實驗教學之不足，能夠充分運用以教師為主導和學生為主體的教學活動，有利于加強教師與學生之間的交流和互動，也有利于加快推進學校教育信息化管理和提高實驗室信息化管理水平．

[1]文亞芹．大學物理實驗[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2010：1-5．

[2]教育部科技司．2016年12月教育信息化工作日報[EB/OL]．[2017-02-06]．http://www.edu.cn/xxh/focus/201702/t20170206_1486426.shtml

[3]肖立娟．大學物理實驗教學的現狀與教學改革的探究[J]．大學物理實驗，2015，6（28）：114-116．

[4]謝幼如，柯清超．網絡課程的開發與應用[M]．北京：電子工業出版社，2005：208-211．

[5]張豪峰，葛晨光．信息技術及其教育應用[M]．北京：科學出版社，2008：130-161．

[6]單美賢，李藝．虛擬實驗原理與教學應用[M]．北京：教育科學出版社，2005：118-119．

[7]陳芳林．多媒體課件制作教程[M]．北京：電子工業出版社，2003：1-2．

Design of Network Course forCollege Physics ExperimentBased on Moodle

HUANG Xian-qun,SHI Yan-fei,LIU Qiu-wu
（College of Physics and Electronic Engineering,Hanshan Normal University，Chaozhou，Guangdong,521041）

The problems existing in the college physics experiment teaching and the characteristics of mooodle network platform is analyzed.The network teaching platform of College Physics Experiment based on moodle is designed and implemented.Practice proves that the network course is of great significance to improving the quality of experimental teaching.

College Physics Experiment；Moodle；network teaching；curriculum design

G 642.423

A

1007-6883（2017）03-0104-05

責任編輯朱本華周春娟

2017-03-23

2013年教育部高等學校“專業綜合改革試點”項目（項目編號：HJG1408ZG0411）；韓山師范學院教學改革項目（項目編號：HJG1408）；韓山師范學院網絡課程建設項目.

黃賢群（1979-），男，廣東潮州人，韓山師范學院物理與電子工程學院實驗師.