淺談線上預習系統在大學物理實驗課程中的應用

林琦

摘? 要：大學物理實驗課程是高等院校理工類專業開設的最基礎的實驗課程，隨著科技的日益進步，在高校中開設的新課程也日益增多，傳統的物理實驗課程課時不可避免地受到壓縮，在此情形下，為了保障教學效果不下降甚至有所提升，我們開發了基于筆者學校實驗儀器設備的線上物理實驗預習系統，為學生提供了一個可互動的、直觀的提前熟悉實驗、模擬操作的網絡預習環境，并在教學實踐中取得了良好的教學效果。

關鍵詞：大學物理實驗? 線上預習系統? 實驗教學

中圖分類號：G434;O4-4 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（c）-0081-02

大學物理實驗課程是理工科學生在進入高等院校后系統學習的第一門實驗課程，通過對該課程的學習，學生能比較系統地了解科學實驗的各個環節，加深對物理理論知識的理解，掌握部分實驗儀器的使用方法并了解規范使用儀器設備的普遍規則，掌握對實驗數據及誤差的處理方法，對學生后續需要學習的基礎類實驗及專業類實驗課程起著鋪路石的作用。但是隨著社會的發展及科技的進步，各種知識更新速度越來越快，尤其是與理工科相關的科技知識更是日新月異，學生在校時需要學習的新課程門數也相應有較大幅度的上升，因此作為傳統課程的大學物理實驗課時受到了一定程度的壓縮。在此情形下，有必要引入新的教學手段來保障課程的教學效果不下降甚至還要有所提升。

對于新的物理實驗教學手段，筆者學校物理實驗中心采用的是搭建物理實驗的線上預習系統，使學生在進入實驗室開始做實驗前，通過物理實驗中心網站上的線上實驗預習系統觀看相關實驗的Flash動畫演示并可以進行模擬操作，比較直觀地了解實驗中會使用到的實驗設備，了解實驗中會出現的實驗現象及數據的讀取方法，減少進入實驗室后的適應時間，在學時減少的情況下，保證了教學效果。實際上物理實驗線上預習系統其他院校也多有采用[1-3]，但通常使用的是由軟件開發商設計開發的通用系統，其系統中的實驗設備、讀數裝置及操作方法較難與學校本身的實際情況完全匹配，而該校物理實驗中心的線上預習系統雖然界面較為簡陋，實驗類型并不多，但由于是根據該校物理實驗中心的實際情況獨立自主開發，更能與實際的物理實驗教學內容相匹配，在使用中也得到了良好的教學效果。

1? 基于該校實驗設備的物理實驗線上預習系統開發與簡介

該校使用的物理實驗線上預習系統采用Flash程序開發，具有交互功能，學生可點擊界面上的實驗儀器進行連線、測量等實驗模擬操作，整個網頁開發基于微軟的asp.net技術，該線上實驗預習系統的入口位于物理實驗中心網站的右上角，該校學生通過校園網即可登錄該系統，如圖1所示。

預習系統現包含了聲速測定、分光儀調整等9個實驗項目，基本涵蓋了該校開設的基礎物理實驗和部分綜合物理實驗項目，點擊其中的實驗名稱鏈接即可進入相關的實驗項目動態演示及模擬操作界面。圖2為聲速測定實驗的演示及模擬操作示意圖，以下以此實驗為例加以說明，其中的聲速測定儀、信號發生器及雙蹤示波器與實驗室所使用的真實儀器完全一致，學生在此模擬界面中可比較直觀地熟悉實驗中使用的實驗設備，并可點擊界面上的步驟按鈕模擬操作實驗的主要步驟，在界面上也給出了主要的實驗現象說明，讓學生更好地更直觀地看到并理解相位法測聲速的李薩如圖形變化規律及其相關的物理原理，在該實驗模擬界面上還給出了聲速測定儀位置標尺及手搖鼓輪的讀數方法，通過讀取李薩如圖形分別為一三象限斜線和二四象限斜線時的接收器位置刻度，即可計算出聲波的半波長，再乘以聲波的頻率計算出聲波在空氣中的速度。整個實驗的模擬過程完全按照本校物理實驗教材的原理及步驟描述，使學生在進入實驗室前，即可較好地熟悉實驗，為正式的操作奠定良好的預習基礎。

2? 采用線上物理實驗預習系統后的教學效果

在教學實踐中，我們鼓勵學生在實驗前利用線上物理實驗預習系統預習實驗，此舉得到了學生的良好響應，學生普遍反映該系統直觀易懂，很好地解決了只看教材時，對實驗設備和實驗現象存在隔膜感的問題，對于理解相對抽象的實驗原理也起到了很好的輔助作用。進入實驗室后，實驗操作更快、更準確，對數據的分析判斷也更到位。實驗老師也普遍反映在實驗前使用過預習系統的學生，實驗操作及數據分析更出色，進而也直接影響了實驗報告的成績。總之，線上物理實驗預習系統的使用在實驗課時有所減少的情況下，較好地保障了課程的教學效果。

3? 結語

隨著科技的加速進步，理工類高等院校開設的相關新課程也日益增多，傳統的物理實驗課時不可避免地會受到一定幅度的壓縮，在此情形下，我們開發了基于該校實際實驗設備的線上物理實驗預習系統，為學生提供了一個直觀的熟悉實驗、模擬操作的網絡預習環境，在教學實踐中取得了良好的教學效果。在日后的實驗教學中，我們將繼續完善實驗項目，并對更新了實驗設備的實驗重新制作網上模擬實驗儀器設備動畫，為物理實驗課程的順利開展持續提供助力。

參考文獻

[1] 范志強，姚靜.網絡教學平臺在大學物理實驗課程中的應用與實踐[J].高教學刊，2018（19）：100-102.

[2] 譚佐軍，程其孌，陳建軍，等.虛實結合混合式大學物理實驗預習模式的實踐[J].物理實驗，2018，38（5）：40-43.

[3] 吳肖，黃國華，呂華.大學物理實驗自主學習系統的構建與實現[J].實驗科學與技術，2016，14（4）：91-93，156.