網絡教學平臺在楊氏模量測量實驗中的應用與實踐

摘 要 對目前拉伸法測量楊氏模量實驗的課程特點、教學模式及存在問題進行分析，論述網絡教學平臺在該實驗教學過程中的重要作用，并對該實驗的教學環節、教學方法和考核方式進行有益的探索與實踐。

關鍵詞 楊氏模量;網絡教學平臺;大學物理實驗;自主學習

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）08-0110-03

Application and Practice of Network Teaching Platform in Youngs Modulus Measurement Experiment//PENG Jinchi

Abstract In this paper， the characteristics， teaching mode and exis-ting problems of the current experiment of measuring Youngs modulus by stretching method are analyzed. The important role of the network teaching platform in the experiment teaching process is

discussed. The teaching links， teaching methods and assessment methods of the experiment are explored and practiced.

Key words Youngs modulus; network teaching platform; college physics experiment; autonomous learning

1 前言

根據胡克定律，在物體的彈性限度內，應力與應變成正比，比值被稱為材料的楊氏模量，它是表征材料在彈性限度內物質材料抗拉或抗壓的物理量。楊氏模量的大小標志了材料的剛性，楊氏模量越大，越不容易發生形變。楊氏彈性模量是選定機械零件材料的依據之一，是工程技術設計中常用的參數。楊氏模量的測定對研究金屬材料、光纖材料、半導體、納米材料、聚合物、陶瓷、橡膠等各種材料的力學性質有著重要意義，還可用于機械零部件設計、生物力學、地質等領域。因此，理解楊氏模量的測量原理和掌握楊氏模量的測量方法，是對工科專業本科生尤其是機械、土建以及測繪等專業本科生的基本要求。

2 拉伸法測量楊氏模量實驗的課程特點與教學現狀

作為最基本的力學測量實驗之一，拉伸法測量楊氏模量是全國高校大學物理實驗課程中重要一節。該實驗項目除了具有自己獨有的課程特點之外，也存在目前大學物理實驗教學的共性問題。

實驗預習效果不理想 大學物理實驗是一門手腦結合的課程，學生要學習實驗的原理，學習實驗的測量方法、操作步驟，同時要掌握實驗數據的處理方法，對實驗結果進行細致分析，對實驗數據進行合理處理。因此，課前預習作為教學環節的第一步是非常重要的，直接影響到后續的教學效果。但是目前大學物理實驗課程包括其他實驗課程的預習只體現在紙面上的預習報告，缺乏全面衡量預習效果的方法和手段。另外，很多學生只是常規性地抄寫書本內容，根本不會思考實驗項目，沒有達到預習的目的。

教學內容多，實驗步驟復雜 大學物理實驗通常分成力、熱、光、電、磁五個組成部分。對于熱、光、電、磁四類實驗，通常會有專門的測量儀器，學生只需要完成連線和儀器數據讀取即可。而力學實驗作為測量實驗，對學生的動手能力要求非常高，導致實驗測量準確率相對其他實驗而言比較低。拉伸法測量楊氏模量的實驗原理僅僅是胡克定律，但是對于楊氏模量較大的材料而言，準確地測量微小的形變量和應力變化是非常不容易的。不僅要學習光杠桿的測量原理，還要準確操作實驗測量裝置，同時要掌握逐差法處理數據的數學方法。

授課模式陳舊 大學物理實驗課程和其他理論課程一樣，目前都是采用單一的課堂講授教學方式進行教學。對于拉伸法測量楊氏模量實驗課程而言，課堂教學的時間非常緊湊，教師不僅需要在短時間內將實驗原理、測量步驟和數據處理方法全面講解清楚，還要盡可能地留出更多的時間讓學生進行儀器操作和數據測量。盡管實驗室中配備了教學DVD裝置供學生觀摩學習，但是通常也是播放一次，無法做到讓學生反復觀看。因此，這種傳統的授課方式很難取得很好的教學效果，學生的實驗操作錯誤率高，實驗測量結果偏離真實值較大。如果學生沒有認真聽講，很難正確進行實驗儀器操作和實驗數據測量，也會增大實驗設備破損的風險，影響該實驗課程的后續教學。

教學評價不全面，缺乏反饋 教學評價環節也是實驗課程的重要組成部分，是檢驗學生學習效果的重要一步。目前，大部分高校對物理實驗課程缺少有效的評價環節。學生完成實驗后，僅僅是上交實驗報告便可以取得實驗成績，預習、實驗操作過程、數據處理以及課后作業都沒有得到有效評判。另外，授課教師在批改實驗報告時發現的錯誤沒有途徑反饋給學生。學生對于自己在實驗過程中的錯誤無從知曉，導致今后在具體工程實踐中仍然無法準確地進行實驗測量和數據處理，沒有達到真正學習該項實驗課程的目的，也無法反映實驗課程對學生動手動腦能力的提升程度。

3 網絡教學平臺在楊氏模量測量實驗中的應用

網絡教學平臺是一種新興的教學支撐平臺，是利用多媒體和流媒體等技術通過網絡展現教學內容和實施教學活動的綜合性教學系統，是傳統課堂教學的重要補充[1]。近年來，網絡教學平臺逐步升級，各項功能日趨完善。筆者所在學校的網絡教學平臺已建成包括課程管理、教學資源、教學活動等基本模塊，涵蓋了整個教學環節的方方面面。與此同時，由于互聯網的飛速發展和移動終端的快速成長，學生也更加接受這種線上的學習方式[2]。筆者近年來將網絡教學平臺引入楊氏模量測量實驗教學并進行了大量有益探索，取得較好的教學效果。

利用課程管理模塊提升預習質量 課程管理模塊包括課程介紹、教學大綱、教學日歷、教師信息、課程通知、選課學生管理與課程共享等幾項內容。在該模塊，筆者可以通過課程通知的方式，先行發布楊氏模量測量實驗的預習要求以及該實驗課程的重點、難點，并設定學生的預習時長。另外，筆者在教學平臺上上傳一些與本實驗相關的原理性的知識內容和一些視頻和音頻資料，以及整個實驗的操作過程與注意事項。這樣一來，學生可以在實驗課程開始前，利用電腦或者手機登錄網絡教學平臺瀏覽教學資源，對于實驗中需要用來處理數據的逐差法也可以進行自主學習。筆者可以通過教學統計查看選課學生的點擊記錄和學習時長，從而判定每位學生的預習效果。

利用教學資源模塊提升教學質量 網絡教學平臺中的教學資源模塊是傳統講授教學模式的重要補充。對于楊氏模量測量實驗而言，要在短短的30～40分鐘把實驗原理、操作步驟、數據處理以及注意事項講解清楚是非常困難的。學生如果沒有很好地預習實驗課本，或者在聽課過程中出現走神溜號的現象，就很難跟上課程進度。另外，教室配備的教學DVD也只能播放一遍，即使可以重播，也不能滿足每一位學生的不同要求。

借助網絡教學平臺，可以在教學資源模塊中解決以上問題。筆者經過多年的教學摸索，將本實驗的授課內容制作成PPT上傳到教學平臺，并將標準化操作示范錄制成多個獨立視頻上傳到平臺。學生在課前預習時可以進行自主學習，了解本實驗的基本知識點。課堂上，只需要講解實驗的基本原理和重點、難點，盡可能地安排更多的時間讓學生動手操作。學生在實驗操作過程中遇到不會的地方或者沒有注意的知識點，可以隨時進入網絡教學平臺進行回放，待到完全理解后再進行實驗。

利用教學活動模塊提升考核質量 實驗課程與任何一門理論課程一樣，都要具有完整的教學環節。以往來講，一項實驗項目的課堂教學完成，基本標志該實驗課程的結束，即使學生有問題或者有沒有理解的知識點，也很難找到教師進行解答。另外，實驗考核成績通常以最后的考核成績或者平時的實驗報告成績為評定依據，無法對學生在整個實驗過程中的表現進行綜合評定。

通過網絡教學平臺的教學活動模塊，可以有效地解決以上難題。學生在課后完成實驗報告期間，可以繼續瀏覽課程資源來解決自己的疑惑，遇到仍然無法解決的問題，可以在網絡教學平臺的互動模塊與教師交流。互動模塊不僅可以幫助學生提升學習質量，也可以為授課教師提供有益幫助。筆者通過近年來收集的學生反饋問題，不斷地改變授課內容，逐步提升授課質量，將學生反饋較多的問題及時在課堂上進行講解，避免學生再犯類似的錯誤。另外，借助教學平臺的統計功能，可以在期末的時候統計出學生的登錄次數、學習時長、互動次數等學習情況統計數據。筆者根據這些統計數據并結合預習成績、操作成績和實驗報告成績綜合進行判定，給出每位學生的最終成績。

4 網絡教學平臺在楊氏模量測量實驗中的教學實踐效果

網絡教學平臺作為傳統教學的重要補充，不僅讓大學物理實驗課程的教學環節更加完整，也極大地提升了實驗課程的教學質量，提高了學生的實驗學習成績。筆者近年來堅持將網絡教學平臺引入楊氏模量測量實驗教學中，得到很好的實踐效果。

網絡教學平臺提高了楊氏模量測量實驗的選課率 筆者所在學校的大學物理實驗實行預約制，由于楊氏模量測量實驗過于復雜且容易出錯，因此，選課的學生比例一直很低。但是在應用網絡教學平臺以后，學生通過自主學習，很大程度上避免了以上所列的各項問題，學習興趣得到很大提升，選課率從以往的不到40%上升到55%，超過了平均水平五個百分點。借助網絡教學平臺，學生的預習報告完成質量得到明顯提升，達到真正預習的目的，也保證了后續課堂教學和實驗操作的學習效果。

網絡教學平臺提升了學生的課堂學習質量 學生通過自主學習，快速地掌握了實驗原理和操作步驟，可以快速準確地完成實驗項目，同時可以避免因為操作失誤或者操作不當引起的儀器損壞，保證了課堂教學的順利進行。根據最近三年的統計平均，楊氏模量測量實驗的平均成績達到85.5分，比以往的74分增加了11.5分。同時，該項實驗的不及格率由原來的6%下降到現在的3.4%。排除掉一些因為課程沖突而無法上課的情況，凡是上課的學生都能取得較好的實驗成績。

網絡教學平臺建立了良好的師生互動 任課教師可以在課堂教學之外回答學生的疑難提問，也可以將學生集中出錯的地方共享在網絡教學平臺供學生參考。同時，每位學生可以及時查看自己的實驗報告批改情況，對于出錯的地方可以通過平臺資源進行復習訂正。借助網絡教學平臺，學生還可以發起自主學習，根據平臺提供的學習資料自行設計楊氏模量測量的其他實驗方法。

5 結語

網絡教學平臺作為互聯網時代的新興教育手段，給大學課程教學帶來前所未有的幫助。正是由于網絡教學平臺的介入，對于大學物理實驗這類理論性較強的課程，學生從以往的被動學習變成主動學習和自主學習，從以往的課堂集中學習到平時的碎片化學習，學習效果得到大幅改善，學習成績得到大幅提升。

參考文獻

[1]劉平安，丁菲，田文得.大學物理實驗網絡教學平臺的建構與應用[J].大學物理實驗，2005（4）：79-81.

[2]楊周琴.多媒體信息技術輔助大學物理實驗教學[J].電子技術，2012（11）：66-67.

作者：彭金池，長沙理工大學物理與電子科學學院，講師，研究方向為大學物理實驗（410114）。