?大學物理實驗信息化教學改革探索

陸萍 吳杰

摘? 要 分析當前大學物理實驗教學存在的問題，構建大學物理實驗信息化教學體系并對該體系的教學效果進行分析，為大學物理實驗教學改革提供參考和借鑒。

關鍵詞 大學物理實驗;信息化教學平臺;信息化資源;大數據;素質教育;實驗儀器

中圖分類號：G652? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）07-0116-02

1 前言

近年來，隨著素質教育的不斷深入推進，學生的綜合實踐能力培養越來越受到學校及教師的重視。隨著信息技術發展不斷加快，教育領域也越來越重視信息化技術在教學過程中所發揮的重要作用。對于理工科大學生而言，大學物理實驗課程是非常重要的實踐類課程，該課程環節的學習對提升學生的實踐動手能力、培養科學素養有著重要意義，可幫助學生提升創新思維能力、理論與實踐融合能力。

傳統教學模式一般包括課前預習、課堂教學、學生實踐操作、匯總實驗數據，并由教師進行批閱等環節。近年來，隨著社會的不斷進步，學生的學習習慣也在逐漸發生改變，傳統教學模式也存在諸多問題，例如：課前預習不夠充分，缺乏理論基礎作為鋪墊，在具體實驗過程中缺乏規范化管理等;在課后，師生之間缺乏有效的溝通交流。這些問題導致大學物理實驗教學質量不高，學生的學習興趣不高。隨著信息化技術的應用和普及，通過信息化平臺獲取知識信息已經逐漸成為當代大學生學習的重要方式之一。因此，如何高效利用信息化教學方法提升物理實驗教學整體水平，成為擺在一線教師面前的重要課題。

2 大學物理實驗教學存在的問題

某校主要通過隨機抽取的方式，從3000名學生中抽取250名學生進行問卷調查，對傳統教學模式中的不同教學實驗環節進行數據調研分析，數據結果能夠反映出以下幾個方面存在的相關問題。

課前預習問題? 數據顯示在預習環節，絕大多數學生是在課堂中進行預習的，只有少部分學生理解實驗內容和涉及的環節，大多數學生在預習過程中并不能全面理解實驗具體內容和不同環節[1]。此外，教學設備以及相關實驗硬件套數缺乏，導致學生在預習過程中不能接觸到相關實驗儀器，使得學生所接受到的知識不夠具體化，也不能很好地將理論和實踐結合起來。在具體的預習方式上，大多數學生只是以教材為基礎，進行內容方面的預習，未結合相關網絡數據和知識作為輔助。

再者，在教學過程中，因為課前預習不全面，大多數學生希望在課堂上由教師對實驗儀器的具體操作方法進行示范與講解，這樣既會導致學生在未全面理解與掌握實驗原理的狀況下，不斷重復教師的操作環節，占用課堂教學時間，也會導致學生的學習興趣逐漸降低，無法有效培養學生的實踐能力。此外，在學生獲取實驗數據時，教師通常憑借自身經驗對學生的實驗數據結果的精準性進行判斷，但是當實驗數據比較復雜時，很難發現其中的錯誤，導致不能及時對學生給予相應的指導和解答。因此，學生只有在充分了解和掌握實驗原理、方案以及相關儀器的基礎上，才能夠在實驗過程中得心應手，發揮動手實踐能力，從而提升實驗教學效率;否則便會導致學生在具體實驗過程中遇到各種各樣的問題，無法按時完成教學任務。此外，學生在對實驗儀器不了解的情況下，也很容易造成儀器損壞。

課堂時間分配不科學? 在物理實驗課堂教學過程中，通常主要是由學生獨立自主完成相關操作任務，教師負責對學生進行指導和解答，學生需要獨立進行實驗，因此，教師在課堂中的講解時間應當控制在合理范圍內。目前，在大多數學生進行實驗前，教師要花20分鐘去講解實驗的原理、具體操作和相關注意事項，主要的教學目的是引導學生逐漸掌握相關實驗儀器的具體操作方式，進一步明確實驗內容、實驗方法和技巧、對于數據的處理等，因此，課堂時間是非常有限的。如果教師講解的時間過長，導致學生的實驗時間會相應減少，影響實驗教學的效果。因此，教師在教學前一定要根據學生的實際情況合理分配時間，才能夠更好地完成課堂實驗教學相關任務。

課后復習條件有限? 理論課相關知識點能夠在資料書或課本上查閱到，且非常詳細，因此，學生在認真閱讀和學習的情況下便能夠全面理解和掌握知識內容。此外，網絡上的相關資料信息也非常豐富和全面。實驗課則不同，大學物理實驗應以實驗儀器測量數據為基礎，并在整理實驗報告、得出實驗結論之后由教師進行批閱。復習時理論知識可以查閱，但是在看不到儀器的情況下，無法得到實際的實驗操作結果。即使部分學生想好好學習，也會因為條件有限而受到限制[2]。

3 大學物理實驗信息化教學體系

針對當前大學物理實驗教學存在的相關問題，采用信息化技術手段，開發出完整的物理實驗信息化教學平臺，主要由實驗中心網站與數據采集系統組成，結構如圖1所示。

對當前實驗教學中存在的相關問題，筆者采取以下相應措施予以解決。

1）結合學生的生活習慣，采用微信二維碼技術，將實驗難點與學習內容進行壓縮并鏈接在二維碼上。學生可以隨時掃描二維碼以獲取相關學習視頻，找到實驗儀器的相關資料信息，獲取更加全面的學習方法，開闊視野，進一步了解所學習的內容與實驗環節，達到事半功倍的效果。

2）在網站教學文件中逐漸加入不同的實驗重點和難點。這樣一來，學生在預習過程中能夠做到有的放矢，對重點知識進行重點復習，有效節約時間，從而避免預習的盲目性。

3）在網站中可以設置相應的共享視頻，包括實驗課程教學視頻。通過觀看視頻，學生在預習或者復習的時候，能夠及時掌握理論知識與儀器的結構狀況。

4）網站中的相關虛擬實驗系統主要涉及實驗環節。學生可以自由支配自己的時間，根據需要，登錄實驗平臺，及時全面地了解實驗原理和儀器的結構等相關數據信息。

5）學生可以通過門戶網站中的留言板，上傳自己遇到的相關問題，并及時與教師進行溝通，這樣也能夠增強師生之間的溝通效果。

在課堂教學過程中，為了能夠有效檢測學生的實際預習狀況，且提升師生之間的有效互動，可以在課前預習環節設置相關問題，教師在臨近上課前五分鐘，針對本節課的實驗內容與知識點隨機提出相關問題，從而進一步考察學生的實際預習狀況。教師可以及時解決預習存在的問題，進行批改并反饋成績結果，也能夠對學生起到一定的督促作用。教師充分掌握學生的實際學習狀況，并進行具有針對性的講解和教學，有助于提升實際教學效率。

為了進一步解決對實驗數據進行控制等問題，筆者設計了“教師學生數據采集軟件”，學生能夠免費獲取該軟件，并將其安裝于自己的手機等終端設備上。學生登錄軟件之后，可以把課堂實驗過程中所收集到的相關數據及時輸入進軟件，對結果進行一定驗證[3]。此外，計算的結果還能夠通過Wi-Fi直接傳送到課堂教學計算機上。計算機上有圖形界面程序，在該界面上，當學生傳輸正確的數據時，實驗臺的按鈕會顯示綠色，否則便會顯示紅色。教師可以點擊實驗臺按鈕，查找學生的原始數據以及計算具體結果，以此為基礎，給予學生具有針對性的幫助與指導。

4 教學效果分析

采用信息化技術進行物理實驗教學，學生的課前預習質量、學習興趣、課堂教學效率等方面獲得顯著提高，主要表現在以下幾個方面。

1）學生在實驗過程中，對于實驗儀器的具體操作方法、實驗基本原理有了更加全面深入的了解。在實際教學過程中，教師不用再像以往一樣對每一個操作步驟進行演示，這樣能夠節省大量的時間，從而提升課堂教學效率。如果學生對實驗原理一無所知，在課堂中也只是粗略地聽教師講解，不會進行深入思考，這樣是很難達到良好的教學效果的;而運用信息化教學手段能夠幫助教師全面掌握和了解學生的實際預習狀況，并督促學生掌握實驗原理與方法，從而不斷提升課堂教學質量。

2）在課堂教學過程中，學生和教師間的互動顯著增多。學生勇于和教師進行深入探討，有助于培養思維能力，思考模式和學習方法也會逐漸發生改變，能夠充分重視預習并深入思考，認真觀察實驗現象。

3）學生在實驗數據采集質量方面顯著提升，開始注重數據的真實合理性，注意實驗過程中可能存在的相關因素對實驗結果所產生的影響。此外，學生所犯錯誤也會逐漸減少，有助于更加深入地思考實驗的目的。

5 結語

信息化教學是教育教學改革的主要方向，通過建設物理實驗信息化教學平臺，在提升教學效率的同時，也有助于培養學生的創新能力與思維能力。當前大學物理實驗教學對于信息化資源以及大數據的利用仍處于探索實驗階段，因此需要進一步深化改革，從而全面提升大學物理實驗教學水平。

參考文獻

[1]羅道斌，周利斌，劉建科，等.大學物理實驗課程信息化教學的探索與創新：以陜西科技大學為例[J].傳播力研究，2019（5）：183.

[2]王小蘭，戴亞文.信息化環境下大學物理實驗教學新模式的研究與實踐[J].大學物理實驗，2013（3）：114-118.

[3]包斯琴高娃，馬占英，馬占新.基于信息化技術的大學物理實驗教學改革與探索[J].大學物理實驗，2013（2）：100-103.