現(xiàn)代信息技術(shù)驅(qū)動大學(xué)物理實驗教學(xué)的探索

摘 要：大學(xué)物理實驗覆蓋面廣，蘊含豐富的實驗思想、方法和技巧。依托大學(xué)物理實驗課程，在學(xué)習(xí)通平臺上構(gòu)建豐富的線上資源，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)、線上學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，課后采用實驗報告線上批改系統(tǒng)。同時，教學(xué)效果評價機制也趨向多元化，加大過程評價的比例。分析現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實驗課程中的應(yīng)用優(yōu)勢，為推進新技術(shù)與教育教學(xué)的融合提供一種新的思路與方法。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗教學(xué)；現(xiàn)代信息技術(shù)；過程評價

大學(xué)物理實驗覆蓋面廣，蘊含豐富的實驗思想、方法和技巧，同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Α⑻嵘茖W(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面，具有其他實踐類課程不可替代的優(yōu)勢。因此，學(xué)習(xí)大學(xué)物理實驗知識、方法和技能，使學(xué)生了解科學(xué)實驗的主要過程與基本方法，可以激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)和提升學(xué)生獨立開展科學(xué)工作的素質(zhì)和能力。

大學(xué)實驗課程多采用協(xié)作學(xué)習(xí)的形式，能有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，在促進核心素養(yǎng)發(fā)展、實現(xiàn)個性化發(fā)展方面也具有顯著優(yōu)勢，很好地克服了傳統(tǒng)教學(xué)的局限。信息技術(shù)的快速發(fā)展不僅拓展了應(yīng)用型高校教學(xué)活動的場所，而且極大地豐富了其可用的線上教學(xué)資源。以大學(xué)慕課、微課和播客等為代表的教育新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，不僅使教學(xué)活動場所由傳統(tǒng)的單一線下教學(xué)課堂拓展到線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)課堂，而且其所提供的豐富教學(xué)資源為廣大師生提供了更多的學(xué)習(xí)資料和學(xué)習(xí)空間，打破了傳統(tǒng)教學(xué)對于時間和空間的限制，在改善教學(xué)理念、創(chuàng)新教學(xué)模式和提升教學(xué)質(zhì)量等方面發(fā)揮了極大的推動作用。鑒于上述情況，針對目前大學(xué)物理實驗課程教學(xué)存在的現(xiàn)實問題，結(jié)合課程特點探討現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實驗課程中的應(yīng)用優(yōu)勢，創(chuàng)新信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合方式，促進學(xué)習(xí)者更好地參與到大學(xué)物理實驗學(xué)習(xí)中，收獲較好的學(xué)習(xí)體驗。

一、傳統(tǒng)大學(xué)物理實驗教學(xué)的缺點

（一）實驗內(nèi)容單一，實驗資源有限

傳統(tǒng)大學(xué)物理實驗教學(xué)往往按照現(xiàn)有的教材和步驟進行，學(xué)生需遵循規(guī)劃好的流程完成實驗，缺乏靈活性和主動性。另外，由于實驗室設(shè)備、場地等資源有限，學(xué)生進行實驗時往往需要分組進行，這使得每個學(xué)生實際操作的機會減少，影響了學(xué)生實驗基本操作技能的培養(yǎng)。

（二）實驗教學(xué)方法單一，學(xué)生缺乏自主探究意識

大學(xué)物理實驗的教學(xué)目的是使學(xué)生了解科學(xué)實驗的主要過程與基本方法，充分激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生自主探究科學(xué)工作的能力。但是在很多物理實驗課堂中，由于時間和其他條件的限制，教師往往只采用講授法，學(xué)生真正自主探究的時間很少，大多只是按照教師的實驗思路機械地理解和操作，很難真正實現(xiàn)大學(xué)物理實驗的教學(xué)目標。

（三）評價機制單一，不能準確反饋學(xué)習(xí)情況

傳統(tǒng)大學(xué)物理實驗教學(xué)往往采用實驗報告成績作為評價依據(jù)，形式單一。同時，實驗報告常出現(xiàn)敷衍了事甚至抄襲的現(xiàn)象，尤其是同小組學(xué)生之間的數(shù)據(jù)雷同現(xiàn)象嚴重，很難真實反映每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和動手操作能力，教師無法有針對性地給予客觀的評價，難以真正實現(xiàn)提高學(xué)生動手能力和思辨能力的目標。

二、信息技術(shù)驅(qū)動大學(xué)物理實驗教學(xué)

（一）利用信息技術(shù)豐富課程資源，借助學(xué)習(xí)通和實驗報告線上批改系統(tǒng)

現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，極大地豐富了教學(xué)資源。教學(xué)團隊在學(xué)習(xí)通平臺建設(shè)了大學(xué)物理實驗線上課程，課程資源包括實驗操作視頻、課件、學(xué)習(xí)指導(dǎo)和討論題目等，同時向?qū)W生推薦線上精品慕課。學(xué)生可以通過手機、電腦等電子設(shè)備隨時隨地進行學(xué)習(xí)，也可以通過網(wǎng)絡(luò)查找學(xué)習(xí)資料，這打破了實驗場地和設(shè)備的限制，在一定程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率。

另外，教學(xué)團隊開發(fā)了實驗報告管理系統(tǒng)，設(shè)計了預(yù)習(xí)報告環(huán)節(jié)，學(xué)生需要提前掌握實驗的主要過程與基本方法，這有助于檢測課前學(xué)生對學(xué)習(xí)資源的理解和掌握情況。同時，物理實驗報告可以線上提交并反復(fù)修改，實現(xiàn)了無紙化辦公。對成績過低的學(xué)生，還可以打回實驗報告并讓其重新提交，保證每個學(xué)生都真正掌握實驗知識、方法和技能。

（二）采用“課前—課中—課后”教學(xué)模式，線上線下相結(jié)合

開展線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)，充分發(fā)揮線上教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)互補的優(yōu)勢。在實驗教學(xué)過程中，發(fā)布線上學(xué)習(xí)任務(wù)，包括操作視頻、討論題目、預(yù)習(xí)題目和實驗講義等，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)、線上學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。

通過課前預(yù)習(xí)，學(xué)生已基本了解實驗內(nèi)容。在課堂上，增加了答疑討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生分組討論并派代表展示自己線上學(xué)習(xí)的結(jié)果，這一做法很好地彌補了傳統(tǒng)教學(xué)講授法的不足。

學(xué)生在線上學(xué)習(xí)過程中遇到問題，可以在學(xué)習(xí)通課程的答疑討論區(qū)提問，也可以通過釘釘、微信班級群等和教師及時交流。學(xué)習(xí)通平臺會安排教師輪流在線答疑，及時解答學(xué)生提出的問題。課堂上，通過教師提問、小組討論等多種方式和學(xué)生實現(xiàn)互動，檢驗學(xué)生對課堂知識點的掌握情況。

線上課程與課堂智慧教學(xué)工具的結(jié)合使用，使得課程管理更高效，數(shù)據(jù)統(tǒng)計更便捷。學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)如視頻觀看進度、作業(yè)題和自測題完成情況、討論題參與度等，都可以隨時呈現(xiàn)。這在督促學(xué)生學(xué)習(xí)的同時，也促進了課程的持續(xù)改進。

（三）開放虛擬實驗的設(shè)計，提高學(xué)生自主探究能力

為了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的創(chuàng)新精神和實踐能力，在潛移默化中滲透科學(xué)態(tài)度和責任教育，以提高學(xué)生的自主探究能力，在教學(xué)中設(shè)計了和教師科研項目相關(guān)的開放性虛擬實驗。這一設(shè)計有利于本科生體驗“查閱文獻、設(shè)計方案、實施、分析和解決問題”的科研過程，解決本科生缺乏科研體驗的不足，深化學(xué)生對科學(xué)研究方法的理解，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維和科研素養(yǎng)。

（四）建立多元化教學(xué)效果評價機制

在大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中，注重過程性評價多元化，通過課前預(yù)習(xí)題、隨機提問、討論發(fā)言、學(xué)生互評、教師點評和實驗報告等多種形式展開評價。

通過學(xué)習(xí)通發(fā)布課前預(yù)習(xí)題、實驗報告、討論題目等量化方式進行教學(xué)效果的信息反饋。根據(jù)學(xué)習(xí)通提供的數(shù)據(jù)可以便捷地統(tǒng)計學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并有針對性地對課堂教學(xué)內(nèi)容和方法進行調(diào)整。教師根據(jù)學(xué)習(xí)通課前任務(wù)點的完成情況，研判整體學(xué)情，特別是針對學(xué)生掌握不理想的知識點，調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，以幫助學(xué)生排除學(xué)習(xí)障礙，實現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。預(yù)習(xí)題用以強化和促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，教師會根據(jù)預(yù)習(xí)報告發(fā)現(xiàn)某些學(xué)生對某些知識點的掌握程度不佳情況，并在課堂教學(xué)中安排有針對性的講解和指導(dǎo)。課后對實驗報告的完成情況進一步分析，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生理解不夠深入、掌握不夠牢固的知識點。教師將對這部分考核內(nèi)容進行精準幫扶，持續(xù)改進教學(xué)方式和方法，解決存在的不足，提升教學(xué)質(zhì)量，加強學(xué)生的能力培養(yǎng)。

三、結(jié)語

基于大學(xué)物理實驗課程，探討了現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實驗課程中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。在學(xué)習(xí)通平臺上建設(shè)了豐富的線上資源，包括操作視頻、討論題目、預(yù)習(xí)題目和實驗講義等，以啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)、線上學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。課后，采用實驗報告線上批改系統(tǒng)，實現(xiàn)多次批改，對于成績過低的學(xué)生，可以打回實驗報告并讓其重新提交，確保每個學(xué)生都真正掌握實驗知識、方法和技能。此外，教學(xué)效果評價機制實現(xiàn)了多元化，加大了過程評價的比例。在教學(xué)中重點關(guān)注學(xué)生的自主探究和科學(xué)實驗過程，在潛移默化中滲透科學(xué)態(tài)度和責任意識。以上研究為推進新技術(shù)與教育教學(xué)的融合提供了一種新的思路與方法，有助于促進學(xué)習(xí)者更好地投入實驗學(xué)習(xí)，提高其動手能力和學(xué)習(xí)能力。

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責編：應(yīng) 圖

基金項目：2023年度河南省本科高校研究性教學(xué)改革研究與實踐項目（編號：136）

作者簡介：吳芳（1982— ），女，河南財政金融學(xué)院副教授，研究方向為熱電材料；喬慶鵬（1979— ），男，河南財政金融學(xué)院副教授，研究方向為理論物理。