互聯網背景下大學物理實驗教學模式探討

(南京師范大學物理科學與技術學院，江蘇 南京 210023)

實驗是物理課程中必不可少的組成部分，物理實驗能有效地幫助學生理解理論知識、提高學生解決實際問題的能力，培養學生的創新精神和科學素養，為后續的課程學習、科研及工作打下良好的基礎。

1 大學物理實驗教學中存在的問題

大學物理實驗是高校理工科專業的基礎課程，在人員安排上，通常由實驗員負責實驗室的管理，分擔不同的實驗項目，具體工作包括對所負責的項目的儀器維修、易耗品采購及實驗室衛生等相關工作。教學工作由實驗教師負責，實驗教師采用的是一對多的指導方式，即一個教師同時指導多個學生的實驗，學生按照教材按部就班地完成實驗。這樣的教學方式時間固定、內容固定，并且隨著實驗儀器的更新換代，實驗儀器高度的集成化使得學生實驗的操作越來越簡單，這大大降低了學生的動腦和動手的能力。學生課上只要完成規定的內容，抑制了學生的思考和創新能力。如何提高實驗教學的質量和效果、提升學生的實驗能力及科學素養？是大學物理實驗教學改革所關注的問題。

2 互聯網背景下科學教育理念

互聯網背景下科學教育理念，在卡爾·威曼教授的教學思想中有所體現。卡爾·威曼是世界頂尖的凝聚態物理學家，在2001年獲得諾貝爾物理學獎，同時他在科學教育中也投入了很多的時間和精力，其主要觀點為：(1) 依據科學研究得到的基本原理來指導教學；(2) 檢驗教學實踐的結果需要實證，這些實證應該包括來自測試數據的支持；(3) 所提供的教學經驗和結果應該用學術研究成果的方式來傳播和重復；(4) 在教學實踐中要充分地使用現代技術。

卡爾·威曼在轉變傳統教學觀念、引導學生在物理學習和研究中大膽探索和創新方面提出了新的思路。實驗教師不僅要將知識傳遞給學習者，更應該在實驗教學中不斷地創新實驗方法和技巧，激發學生的好奇心和求知欲，形成內部的驅動力，增加學生動手動腦的機會，并運用現有的儀器設備進行科學探究，培養實踐技能與創新能力。我們在多年實驗教學經驗的基礎上，引入了物理實驗課程的多元化預習及以學生為中心的交互式實驗教學模式，為大學物理實驗課程的改革提供新思路。

3 互聯網背景下大學物理實驗的教學模式

3.1 多元化預習

實驗課程的預習是高質量完成實驗的重要組成部分，是全面認識和了解實驗項目、理解實驗原理、了解實驗儀器及實驗方法、明確實驗任務的環節。在傳統的實驗教學中，學生單純地通過閱讀實驗指導書、摘抄實驗原理和公式，了解儀器的構造原理、使用方法和步驟。由于實驗室的儀器設備時常會有更新換代的情況，學生往往對變化了的儀器感到操作困難，影響實驗教學的效果。多元化預習將網上預習和課本的預習有機結合起來，學生可以通過微視頻、在線開放課程中心云平臺和中國大學Mooc網上在線開放的各個學校的精品課程，了解實驗的整個環節和現有儀器的操作方法。同時教師會向學生提出2-3個具有挑戰性的問題，讓學生根據實驗指導書中的理論介紹和現有的儀器、方法和測量條件，認真查閱相關資料，在問題的引導下提出實驗的解決方案。教師還可給實驗加入設計性的項目，根據實驗方案的要求，確定實驗中所使用的儀器、測量方法，真正地做到理論聯系實際。

圖1

3.2 以學生為中心的交互式實驗教學

圖1是交互式大學物理實驗教學的流程圖，教學以學生為中心，采用開放實驗室的方式。開放式實驗室是將物理實驗室全天候向學生開放，讓學生根據自己的學習進度和時間在實驗教學系統中自行預約實驗時間并完成實驗。

學生完成規定的預習內容后，在實驗教學系統中提交自己的預習報告同時完成預習測試，成績達標的同學可進行實驗預約。預約成功后，學生按照預定的時間去進行實驗。

學生刷校園卡進入實驗室進行實驗，同時通過移動終端上的APP，如學習通(面向智能手機、平板電腦等移動終端的移動學習專業平臺)、微課堂、雨課堂等加入本次實驗的Click系統在線學習，教師可通過APP指定學生回答問題，也可隨機抽取學生回答提問，解決實驗中遇到的問題，進行過程性評價。實驗結束后學生再次刷卡離開實驗室，課后在規定時間內提交實驗報告。教師根據實驗的預習成績、操作成績和報告成績，綜合給出本次實驗的最終成績，避免了傳統教學中教師無法全面了解每個學生的預習、操作情況以及實驗成績，無法真實了解學生在實驗過程中的出現的問題。

4 結語

在信息傳遞非常方便快捷的今天，互聯網背景下的大學物理實驗模式將物理實驗教育與互聯網緊密結合，以學生為中心、創造條件、充分利用網絡技術、多媒體教學軟件等現代教育技術拓展教學時間及空間，為學生提供自主學習的平臺和師生交流的互動平臺，滿足學生多元化的需求。