大學物理實驗預習MOOC探究

安文玉 李曉光 王璞玉

摘 ? ?要：文章從“大學物理實驗”課程預習環節普遍存在的問題出發，提出大學物理實驗預習MOOC的設計策略，并分析實驗預習MOOC的實施效果，以此有效地解決學生在實驗預習過程中遇到的學習困難，幫助學生提高實驗預習效果，提高物理實驗的教學質量。

關鍵詞：大學物理實驗;預習MOOC;高校

中圖分類號：G642.3 ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）05-0025-02

“大學物理實驗”課是高等學校理工科類專業對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端。它在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面具有非常重要的作用[1]。近年來為提高物理實驗教學在人才培養方面的作用，國內各高校在物理實驗課程設置、內容及實驗室管理等方面推出多項改革措施，比如開展分層次教學、開設綜合設計性實驗、開放實驗室等等。但從物理實驗課的學習環節來看，一般包括課前預習、實驗觀察、操作、測量、數據分析處理和完成實驗報告等環節，其中課前預習是首要環節，并且對后續的每一個環節都會產生直接的影響，因此，應當重視實驗課的預習環節。

一、“大學物理實驗”預習現狀

課前實驗預習要求學生了解實驗涉及的物理理論方面的知識，掌握實驗原理、測量方法，熟悉實驗裝置的結構、調整方法，了解數據處理方法等等。但實際情況是多數學生只是將上述內容抄寫在預習報告上，并沒有真正領會、理解實驗內容。這種現象不僅在我們實驗室出現，在其他高校也普遍存在[2-3]，我們從以下幾方面分析產生的原因。

1.學生對“大學物理實驗”課的學習興趣不足。非物理類專業的學生普遍認為物理實驗與自己所學的專業關系不大，因此對“大學物理實驗”投入的學習精力較少，寫預習報告只是為了應付教師的檢查。

2.課前預習是學生自主學習的過程，遇到學習難點不能及時得到教師或其他有效的幫助，會影響學習的積極性，出現厭學情緒，導致終止學習。

3.學生的物理理論基礎和實驗基礎不同，教師為學生提供的預習資料只有教材，而教材受篇幅限制，對實驗背景知識、實驗裝置、儀器內部的詳細結構等內容不能作詳細介紹，不能滿足不同層次學生的需求。

4.預習情況的評價方式，一般是通過預習報告來判斷，而不是考查學生是否真正達到預習的目標，這也是導致學生的預習流于形式、抄寫教材的一個重要原因。

二、“大學物理實驗”預習MOOC設計策略

1. MOOC中設置的每個實驗項目，都對實驗背景知識及實際應用方面作了介紹，圖文并茂，使學生對實驗的設計思想、解決實際問題、應用前景等方面有一個全面、生動的認識，彌補了教材在這方面的不足，有助于拓展學生的知識面、提高學習興趣。

2.MOOC中對實驗裝置的整體結構，儀器內部構造細節，操作步驟及實驗現象等內容，通過圖、文、動畫等多種手段，形象、生動地展示給學生，使學生預習起來會比較輕松，降低了學習的難度。

3. MOOC將每個實驗項目中包含的知識點都拆解成多個短視頻來講解，每個視頻的時間只有幾分鐘，學生只需花費幾分鐘時間就可以預習一個知識點，學習時間靈活，并且對不清楚的內容可以反復觀看，利于鞏固知識，提高預習效果。

4.MOOC中設有章節測試，幫助學生了解預習的效果，發現學習中的問題。反過來教師也可以通過學生的測試結果了解學生的學習難點，在線下的實驗課上有針對性地指導學生。

5.MOOC學習平臺設有討論區，供師生之間、學生之間學習交流。教師可以根據實驗內容布置思考題，使學生明確預習要點，比如在等厚干涉實驗中布置的問題有：（1）什么是光的相干條件;（2）如何利用牛頓環獲得相干光;（3）什么是等厚干涉、牛頓環干涉條紋的特點;（4）測量平凸透鏡曲率半徑的測量原理及方法;（5）什么是逐差法、為什么要用逐差法進行數據處理;（6）讀數顯微鏡的結構及使用方法。這樣的問題設置思路是先介紹實驗涉及的理論背景知識，然后引入測量原理、測量方法，最后是實驗數據處理方法。通過這樣的思考題可以幫助學生厘清預習思路，明確知識點，對實驗形成系統、全面的認識。這樣的問題也可以在線下實驗課堂上進一步討論，教師通過學生回答的情況可以了解學生預習情況，然后再評價學生的預習成績。這樣，學生的預習成績不僅看學生寫的預習報告，更看重學生實際預習的效果，這種評價方式可以有效引導學生預習。

三、“大學物理實驗”預習MOOC實施效果

黑龍江大學在2018年開展了引進優質MOOC活動，并引進了國防科技大學何焰蘭教授的“大學物理實驗”MOOC。由于各學校開設的實驗題目、實驗內容及使用的設備等有所不同，其中有6個章節中39個視頻內容與我們的課程內容相近，可直接使用;實驗室自己制作的課程內容涉及8個章節22個視頻和6個章節測試。黑龍江大學開設的“大學物理實驗”預習MOOC有10個章節，64個任務點和6個章節測試，內容主要包括誤差理論及數據處理方法和9個實驗項目（力學、電磁學和光學實驗），實驗內容基本涵蓋了必做實驗項目和部分選作實驗項目。本課程從2018—2019年度第一學期開始在黑龍江大學自主學習平臺上線，至完成此論文時已運行兩個學期。

我們統計了2018—2019年度第一學期學生線上預習MOOC學習情況，人均任務點完成52.9個，任務點完成百分比82.8%;章節測試平均成績11.0分（滿分20分）;平均綜合成績76.8分，綜合成績及格率81%。從匯總的數據來看，學生能夠較好地完成線上預習MOOC的學習內容。我們從實驗預習MOOC的學習目的、學習過程、學習效果、對線下實驗課的影響以及對實驗預習MOOC的建議等方面做了問卷調查，參與調查的學生212人，調查內容及結果如下表。

從問卷調查結果可以看到多數學生線上學習實驗預習MOOC的學習目的很明確，學習過程中能夠自覺地保質保量地完成學習任務，并且對線下的實驗課的學習產生了積極的影響。教師上課時也感受到學生的變化，學生對實驗原理、測量方法及儀器結構等方面有較清晰的認識，課堂討論也很活躍，實驗效果明顯提高。

針對“大學物理實驗”預習方面出現的問題，國內各高校都提出了很多有效的解決辦法[4-6]。黑龍江大學采用的線上開設實驗預習MOOC，在一定程度上解決了學生預習實驗中出現的困難，收到了較好的教學效果，也得到了學生的認可。同時，學生對實驗預習MOOC提出了更多的要求，促使實驗預習MOOC在課程內容、制作技術等方面進一步完善，使其更適合學生預習，給予學生更有效的幫助。

參考文獻：

[1]教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會 物理基礎課程教學指導分委員會.理工科類大學物理課程教學基本要求 理工科類大學物理實驗課程教學基本要求：2010年版[M].北京：高等教育出版社，2011：1-2.

[2]欒曉寧，康穎，李春，等.改革課前預習環節，提升大學物理實驗教學質量[J].高教學刊，2017，（16）.

[3]李承躍，朱德軍.改進《大學物理實驗》預習教學方式[J].實驗科學與技術，2013，（5）.

[4]張曉旭，王素紅，張勝海.基于MOOC教育理念的大學物理實驗預習模式改革[J].大學物理實驗，2016，（3）.

[5]李偉，王逍，姜永恒，等.物理實驗預習教學平臺構建的研究[J].大學物理實驗，2016，（2）.

[6]言秋莉，李丹，唐玉梅.標準化、網絡化的大學物理實驗預習系統的實現[J].大學物理實驗，2011，（5）.