大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)信息化改革探究
——以浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)為例

張秋蘭 夏鋮君 邵天驕 胡 昉

一、浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是全國高等院校中理工科學(xué)生的一門必修課程。以浙大寧波理工學(xué)院為例，其大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程授課對象主要為理工類各專業(yè)學(xué)生，常規(guī)實(shí)驗(yàn)以1 人1 組為原則，每次實(shí)驗(yàn)占3 學(xué)時(shí)。學(xué)生分成約20 人的小班，每學(xué)年全校有36 個(gè)左右的教學(xué)班。由于每學(xué)年實(shí)驗(yàn)課程數(shù)量較多，而浙大寧波理工學(xué)院物理教師編制數(shù)量又有限（學(xué)校共配有4 位專職物理實(shí)驗(yàn)教師和6 位大學(xué)物理理論課程教師），因此，這就給物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)增加了一定難度。為了解決這一問題，浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心除了安排4 位專職的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教師主要完成全校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)任務(wù)外，每位物理理論課程教師每年至少擔(dān)任1—2 個(gè)教學(xué)班的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)任務(wù)。

浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)一直實(shí)施學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課堂3 學(xué)時(shí)的內(nèi)容包括教師講解、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，課后學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。此種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式直到2020年上半年全國發(fā)生了大規(guī)模新冠肺炎疫情才被打破。國家提出了“停課不停學(xué)”的號召，線上仿真實(shí)驗(yàn)課堂的試用，解決了疫情期間浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心停課的一大困境，線上仿真實(shí)驗(yàn)課堂的開設(shè)也給大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了新的機(jī)遇，使得實(shí)驗(yàn)課也可以有新的教學(xué)模式。

2021年7月，教育部等六部門印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《意見》）。《意見》提出，到2025年，基本形成結(jié)構(gòu)優(yōu)化、集約高效、安全可靠的教育新型基礎(chǔ)設(shè)施體系[1]。為了積極響應(yīng)國家號召，也為了物理實(shí)驗(yàn)中心的發(fā)展，浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心也推出了信息化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用教育信息化技術(shù)對不同層次的學(xué)生因材施教。因此，學(xué)校還專門聘請了超星公司為全校信息化課程教學(xué)提供技術(shù)支持，學(xué)校配套工作的大力支持成為其實(shí)施實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)創(chuàng)新的有力保障。

為了更好地實(shí)施以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，借著國家教育信息化的催化，浙大寧波理工學(xué)院嘗試將信息化技術(shù)與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，利用信息化技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)了信息化技術(shù)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互融合的模式[2]。浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心的教師重新設(shè)計(jì)安排了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，新模式利用“超星學(xué)習(xí)通平臺+演示實(shí)驗(yàn)視頻教學(xué)”作為輔助，配合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程線下教學(xué)。

二、浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)信息化融合的實(shí)施方法

浙大寧波理工學(xué)院利用超星學(xué)習(xí)通平臺開設(shè)了大學(xué)物理理論課程和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)現(xiàn)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程信息化教學(xué)，利用超星學(xué)習(xí)通平臺更好地服務(wù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)[3]。

（一）課前準(zhǔn)備

開課前，授課教師先將集體準(zhǔn)備的預(yù)習(xí)課件、相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助視頻、章節(jié)習(xí)題上傳到各班級的超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，并組建班級QQ 群或者釘釘群，方便學(xué)生討論交流學(xué)習(xí)。同時(shí)，物理實(shí)驗(yàn)教研組錄制了16 個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課視頻，其中12 個(gè)實(shí)驗(yàn)操作視頻可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中使用，另外4 個(gè)實(shí)驗(yàn)視頻在講課中需要補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)原理。另外，適合網(wǎng)絡(luò)共享的教學(xué)PPT 課件已制作完成。課前，學(xué)生利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提前預(yù)習(xí)每個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)資料，并做好預(yù)習(xí)筆記和預(yù)習(xí)檢測，有疑問隨時(shí)在班級QQ 群或者釘釘群討論交流。由于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)工作都是呈現(xiàn)在超星學(xué)習(xí)通平臺上的，教師可隨時(shí)檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，及時(shí)獲得預(yù)習(xí)反饋[4]。

（二）課中實(shí)踐

課中，教師利用超星學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布線上簽到任務(wù)，還可以利用平臺隨機(jī)“選人”功能，現(xiàn)場隨機(jī)抽查學(xué)生進(jìn)行提問。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成動手操作任務(wù)，根據(jù)課前預(yù)習(xí)，有效地完成數(shù)據(jù)記錄，由任課教師審核后，在下課前將實(shí)驗(yàn)過程中記錄的數(shù)據(jù)以圖片形式上傳至超星學(xué)習(xí)通平臺，并作為原始數(shù)據(jù)存檔的依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)儀器整理完畢，離開實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束。

（三）課后評價(jià)

課后，學(xué)生需要完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，獨(dú)立將超星學(xué)習(xí)通平臺上的原始記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，然后上傳至平臺對應(yīng)單元作業(yè)欄，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提交結(jié)果。線上系統(tǒng)中設(shè)置規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交格式，課后學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，系統(tǒng)可自動進(jìn)行批改。系統(tǒng)自動批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，學(xué)生能夠即時(shí)獲得自己學(xué)習(xí)水平的評價(jià)，快速查漏補(bǔ)缺。教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)工作。同時(shí)，教師也可以在平臺上發(fā)布一些具有拓展性質(zhì)的思考題作業(yè)，為學(xué)有余力的學(xué)生提供拓展學(xué)習(xí)資源和發(fā)展空間。

三、浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)課程信息化教學(xué)改革措施

（一）利用超星學(xué)習(xí)通平臺， 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程考核

在課程考核方面，浙大寧波理工學(xué)院對具體的過程實(shí)施量化評價(jià)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主要依據(jù)，無法很好地體現(xiàn)學(xué)生的積極主動性。浙大寧波理工學(xué)院將整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為1 次緒論課和14 次實(shí)驗(yàn)操作課。緒論課考核成績占總成績的10%，其中14 個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)成績占5%，學(xué)期末的隨堂考查占20%。每一次實(shí)驗(yàn)課程以100 分制記分，課前預(yù)習(xí)部分成績占比40%，學(xué)生簽到部分成績占比20%，課中實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分成績占比40%。預(yù)習(xí)部分和簽到部分成績由超星學(xué)習(xí)通平臺自動打分。預(yù)習(xí)部分，學(xué)生則需根據(jù)每周的實(shí)驗(yàn)安排提前做好相關(guān)預(yù)習(xí)視頻的學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)題的檢測，需做到在進(jìn)實(shí)驗(yàn)課堂之前胸有成竹；而實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分成績由實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)處理、誤差分析、討論題完成情況等內(nèi)容組成。實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分成績注重學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器的使用和數(shù)據(jù)處理能力，注重整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。另外，超星學(xué)習(xí)通系統(tǒng)為物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)交互平臺，除了快速有效的學(xué)生簽到模式，還有“選人”模式，教師可設(shè)置問題進(jìn)行提問，學(xué)生隨機(jī)被選中回答問題。平臺還設(shè)有問卷模式、投票模式，教師可以根據(jù)自己的教學(xué)設(shè)計(jì)選擇合適的教學(xué)輔助模式，這可極大豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，活躍課堂氛圍。課后，可充分運(yùn)用平臺的“討論”模式，如在“等厚干涉”的實(shí)驗(yàn)中，教師設(shè)置了關(guān)于“如何讓干涉條紋更加清晰可見”的問題討論。課后，學(xué)生在平臺上各抒己見，有學(xué)生還結(jié)合理論課的光的干涉理論基礎(chǔ)知識，提出了將玻璃夾層的空氣置換為別的介質(zhì)的見解。通過這種問題模式的討論，學(xué)生不僅對自己剛完成的實(shí)驗(yàn)做了心得總結(jié)，還拓展了與該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識廣度。基礎(chǔ)知識是有限的，但是拓展知識是無限的，教師應(yīng)竭盡所能探索知識傳授和汲取模式。利用超星學(xué)習(xí)通平臺的優(yōu)勢，授課教師可布置適量的實(shí)驗(yàn)相關(guān)基礎(chǔ)題目，并對該部分成績依據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平臺交互式評閱，這也是對課后作業(yè)的一大改進(jìn)。利用網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也從紙質(zhì)版批改轉(zhuǎn)移到了超星學(xué)習(xí)通平臺。對學(xué)生而言，其可以利用超星學(xué)習(xí)通平臺手機(jī)端的學(xué)習(xí)通，隨時(shí)進(jìn)行相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)極大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的便利度；對教師而言，教師可以利用電腦，也可以利用手機(jī)，隨時(shí)隨地進(jìn)行課后教學(xué)輔助批改。超星學(xué)習(xí)通平臺給“教”和“學(xué)”雙方帶來了極大的便利。

（二）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師的交流， 堅(jiān)持定期集體備課制度

教學(xué)是一門科學(xué)，更是一門藝術(shù)[5]，要做好物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，教師們需要齊心協(xié)力用心教學(xué)。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，教師需要重視交流碰撞火花的效應(yīng)。為此，浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)組推出了三套方案。

第一，對于新引進(jìn)的實(shí)驗(yàn)課程教師，采用助教制度，充分發(fā)揮“傳幫帶”作用，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)驗(yàn)課程教師帶領(lǐng)新進(jìn)的實(shí)驗(yàn)課程教師，新進(jìn)教師跟著有經(jīng)驗(yàn)的老教師，一邊學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)，一邊學(xué)習(xí)課堂管理，最終建設(shè)一支有梯度的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

第二，每月開展一到兩次實(shí)驗(yàn)教學(xué)集體備課研討，名為教學(xué)沙龍。教學(xué)沙龍研討的可以是教師在課前、課中、課后碰到的問題，可以是相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技巧或者實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)，也可以是實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中的心得體會，還可以是課程思政話題[6]。

第三，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課教師學(xué)習(xí)交流，提升教師的專業(yè)素養(yǎng)，鼓勵(lì)教師多參加實(shí)驗(yàn)類教學(xué)研討會議（可以是線上會議或者線下會議），加強(qiáng)教師的教學(xué)交流學(xué)習(xí)，通過這種模式，促進(jìn)教師的教學(xué)成長。古人云：“活到老，學(xué)到老。”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，首先要體現(xiàn)教師自身的“學(xué)”，并最終“學(xué)以致用”，實(shí)驗(yàn)課教師可積極組建學(xué)生團(tuán)隊(duì)參加全國大學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競賽。近些年，浙大寧波理工學(xué)院物理教師積極組織學(xué)生參加浙江省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競賽，取得了一、二、三等獎(jiǎng)的好成績。2022年秋季全國高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競賽也已經(jīng)啟動，學(xué)生們也在積極備戰(zhàn)中。教師在帶隊(duì)參加實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競賽的過程中，同學(xué)生一起探討課題，查文獻(xiàn)資料，教師自身專業(yè)素養(yǎng)也在此過程中得到不斷提升。學(xué)校大力支持團(tuán)隊(duì)教師將競賽獲獎(jiǎng)成果融入基礎(chǔ)教學(xué)中，更新教學(xué)內(nèi)容，充實(shí)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)科的專業(yè)內(nèi)涵，這樣也可確保學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外，學(xué)校建立了基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師討論微信群，有專人負(fù)責(zé)發(fā)布實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)信息，平時(shí)教學(xué)中碰到的細(xì)小問題，也可以在此群中交流。

一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建立和發(fā)展，除了實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人統(tǒng)籌規(guī)劃團(tuán)隊(duì)建設(shè)，同時(shí)也離不開學(xué)校和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的長期大力支持。而浙大寧波理工學(xué)院作為一所新型的工科應(yīng)用型大學(xué)，不斷發(fā)展，學(xué)校和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)更是通過加大項(xiàng)目投入力度，支持基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了更好的保障。唯有不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和手段，才能促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)不斷發(fā)展，才能更好為學(xué)校發(fā)展和社會發(fā)展培養(yǎng)基礎(chǔ)建設(shè)人才。

（三）對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程進(jìn)行探索

浙大寧波理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)組教師自主設(shè)計(jì)編寫了一本習(xí)題講義，這些習(xí)題和試題的數(shù)量和質(zhì)量已足夠支撐學(xué)校目前的大學(xué)物理課程信息化教學(xué)開展需要。目前，教師們正嘗試著將預(yù)習(xí)和練習(xí)題設(shè)置得更加完善和合理，并將其放置到超星學(xué)習(xí)通平臺。這種結(jié)合超星學(xué)習(xí)通平臺的信息化教育形式和學(xué)習(xí)形式，將會給理工科學(xué)生帶來全新的課程學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

信息化教學(xué)平臺作為一種有效便利的教學(xué)載體，在全國高等院校中已經(jīng)開始推行。超星學(xué)習(xí)通平臺同浙大寧波理工學(xué)院合作也已有三年之久，其在專業(yè)課程和大學(xué)物理理論課程教學(xué)中運(yùn)行良好，這也為信息技術(shù)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合指明了方向。在信息化教學(xué)創(chuàng)新模式下，教師作為課堂的組織者，更加需要精心設(shè)計(jì)好每一次課堂教學(xué)。信息化教學(xué)對課堂設(shè)計(jì)的要求較高，因此物理實(shí)驗(yàn)課程教師的集體備課活動尤為重要，教師需要抓住機(jī)遇讓學(xué)生主動思考探索，發(fā)掘其創(chuàng)造性，而不單是傳統(tǒng)意義上讓學(xué)生依葫蘆畫瓢直接完成實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果，最后回去處理數(shù)據(jù)。