牟中飞　吴福根　朱道云　冯军勤

【摘 要】分析了国内工科院校大学物理实验课堂教学中存在的主要问题，介绍了广东工业大学大学实验教学部大学物理实验教学示范中心进行的基于互联网技术的大学物理实验教学模式的改革与探索，总结了在互联网辅助教学体系支撑下的新教学模式所发挥的多重功效和作用。实验教学改革所获得的经验对于类似具有大规模本科生的工科院校的大学物理实验教学工作具有重要的借鉴和指导意义。

【关键词】大学物理实验;互联网;辅助教学体系;教学模式

中图分类号：G642.0 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）10-0124-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.052

Exploration and Practice on the Teaching Reform of College Physics Experiment in Engineering Colleges Based on Internet

MU Zhong-fei ZHU Dao-yun WU Fu-gen FENG Jun-qin

（Experimental Teaching Department， Gungdong University of Technology， Guangzhou Guangdong 510006， China）

【Abstract】Based on the analysis of the problems existing in the classroom teaching of college physics experiments in domestic engineering universities， this paper introduced the reform and exploration about the teaching mode of college physics experiment based on Internet technology in College Physics Experiment Teaching Demonstration Center in Guangdong University of Technology， and summarized the multiple functions of the new teaching model supported by the Internet assisted teaching system. The experiences obtained in this teaching reform introduced in this paper has important reference and guiding significance for the teaching of college physics experiment teaching in some colleges in which there are undergraduates in a large scale.

【Key words】College Physics Experiment;Internet;Assisted teaching system;Teaching mode

1 工科院校大学物理实验课程及其教学现状

大学物理实验是高等院校理工类本科生的一门必修基础课程。该课程在提高学生科学素养、创新能力及创新意识等方面起着至关重要的作用。如何提高该课程的教学效果，一直是大学物理实验课程教学研究的努力方向[1-4]。

以广东工业大学为例，该校是一所以工为主、工理经管文法艺结合的、多科性协调发展的省属重点大学，是广东省高水平大学重点建设高校。该校实验教学部大学物理实验教学示范中心自组建以来，承担了全校理工类大学本科生的大学物理实验教学任务，每年进入该中心学习大学物理实验课程的人数超过8000人，约180个教学班，每班人数平均为45人。规模之大，教学任务之重，在全省乃至全国尚属罕见[5]。在如此大规模教学条件下，如何保证大学物理实验的教学效果和教学质量，值得任课教师和教育工作者深思。

目前，我校大学物理实验课程教学过程中存在的一些急待解决的问题。首先，在授课方式上，大多数老师重视知识的传授，轻视对于学生自学能力和动手能力的培养。久而久之，学生对老师的讲授有了依赖心理，课前的预习就大打折扣，完全依赖于老师课堂的讲解，极大减少了动手实践的时间。其次，在实体空间和设备有限的情况下，需要开发一个开放的学生预习资源平台。在工科大规模本科生进入实验室的情况下，实验室的利用率很高，虽然说实验室对于全体本科生在课余时间是开放的，但是并不是所有学生都有时间和机会进入实验室进行提前预习，学生课前的预习只能依赖于教材和实验报告册。因此，设置网络教学资源，为学生的预习提供方便显得尤为重要。再次，缺乏对于学习预习效果的监督考核机制。我校本科生每班人数平均为45人，任课教师逐一检查学生的预习情况需要话费大量的精力和时间，也需要建立一套监督与督促预习机制，以便教师随时掌握学生的预习情况。

基于以上教学现状，在大规模工科教学背景下，探索新的教学模式和教学手段势在必行。近年来，我校大学物理实验教学示范中心充分利用互联网的强大功能，建立了互联网辅助教学体系[6-8]。中心引进了科大奥锐公司的物理实验预习与判卷系统，同时丰富了网站资源，建立了微信公众平台，以辅助实验教学，取得了很好的教學效果。下面将对这一探索进行介绍，并对使用效果进行探讨。

2 物理实验预习与自动判卷系统

图1是物理实验预习自动判卷系统教师登录界面，教师以管理员身份登录后，可以发布中心通知、设置教师帐号、导入班级及学生名单、导入预习题库、导出学生成绩等。以任课教师身份登录后可以安排预习、输入学生的操作成绩以及数据处理成绩（预习成绩由系统直接给出），系统根据三项成绩按指定的权重计算每次实验的总评成绩。所有实验完成以后，任课老师可以导出全部实验的总评成绩，据此可以确定大学物理实验课程总评成绩。

图2是物理实验预习大厅学生登录界面。学生用户登录后，可以看到任课老师发布的预习通知。进入预习以后，学生会看到一系列关于实验模块化小视频。每个小视频时长10-20分钟，介绍实验思想方法、实验原理、实验步骤、实验注意事项等。学生必须全部观看每个实验的全部小视频之后，才可以进行预习测试。预习测试题从题库中随机抽取、组合使用。

3 网页和微信公众号所提供的预习资源

除了网上预习大厅提供的预习资源以外，我们还积极开发了其他网络资源供学生随时随地进行课前预习[9]。我们在实验教学部部门主页上增加了网络资源一项（图3），把全部的预习视频资料等上传到网上，供学生进行网上预习。另外，我们也开设了一个微信公众号，供学生关注并利用其中的视频资料进行课前预习。

网页和微信公众号提供的预习资源虽然不能有效的督促学生使用，但是给学生预习提供了更为方便快捷的途径，学生可以通过手机随时随地观看预习视频，了解实验原理、步骤、注意事项等。

4 课堂教学模式的改进

为学生创建了良好的网络预习资源和环境，建立了有效的督促机制之后，我们着手进行了实验教学模式的改革。中心倡导全体实验教师进行实验教学改革方面的有益尝试，改变大学物理实验课堂原有的填鸭式教学方式，在预习系统及网络资源完备与丰富的条件下，教师尽量在课堂上少讲，留更多的时间给学生动手操作[10]。大学物理实验每个实验安排3个学时进行，改革以前，教师通常要讲授1到1.5个学时，留给学生进行操作和探索的时间相对较少。新的教学模式下，要求教师讲授时间一般为10-15分钟，最多不超过30分钟。内容上，要求教师不能面面俱到的讲授实验原理，而是要强调该实验所能体现的科学方法和科学思想，最后涉及一些最基本的实验注意事项。

5 互联网辅助教学体系的功能

预习系统、中心网站和微信公众平台三位一体的互联网辅助教学体系，已在我中心运行超过三年时间。该体系对于大学物理实验课程教学效果的提高起到了积极的推动作用。

首先，提高了学生的自学能力。学生的最终课程成绩与每一个实验的每一个环节都直接相关，预习系统成绩占总评成绩的20%，这一成绩分配办法使得学生必须重视预习。从实施效果看，学生预习测试题的完成情况很好，完成率在99%以上。另外，系统设置为学生必须观看完实验视频以后才可进入预习测试，限定了学生必须先观看预习视频才能完成预习测试，且预习测试题目为题库随机分配，一定程度上杜绝了学生相互抄袭的情况。这一预习系统，在一定程度上要求学生为了在预习测试中取得好成绩，除了通读实验讲义、观看教学视频之外，还要通过网络搜索阅读相关知识，这无形中增强了学生的自学能力，提高了预习的效果。采用预习与评价系统以后，教师的授课模式从多讲变为少讲，就可以节省出更多的时间加强对于学生操作情况的考察。学生了解到教师在课前是不会讲授太多实验细节的，失去了对教师填鸭式教学的依赖，为了不在操作环节出现困难，必须加强课前预习，因此自学能力也会获得明显的提高。

其次，增强了学生的动手能力和独立思考能力。采用预习与评价系统后，学生最终实验课程成绩的确定方式十分明确，学生要想获得好的最终总评成绩，必须重视每一次实验课，必须重视每次实验课的每一个环节（预习、操作和实验报告），环环相扣。预习做好了，学生在课堂上就可以在很短的时间里迅速完成必需的实验内容，剩余时间可以对于实验仪器和实验内容进行更深层次的探讨，从而提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。采用新系统后，教师讲授时间大大缩短。教师有更多的时间检查和督促学生的操作情况。对于操作较差的学生提出批评，对于实验中勤于思考，勇于提出问题并分析解决问题的学生适时提出表扬和鼓励。这样可以带动更多的学生加强预习，课堂上的任务是独立完成实验并进行更深层次的思考。例如在旋光性溶液的测量实验中，有学生提出设想：如果把电子和场实验中所用的螺丝管套在旋光性溶液的试管外围，通电螺丝管产生的磁场会不会对于旋光现象产生影响。在迈克尔逊干涉仪的实验中，有学生提问，为什么在玻璃板上看到的是两排红点而不是两个红点[11]。这些问题的提出和思考，提高了学生的独立思维能力、提出问题和分析解决问题的能力。同时，这也是在预习系统发挥作用，学生能更快的完成实验，有更多的时间进行思考的结果。

再次，减轻了教师的工作量。在没有建立预习和评估系统之前，学生的预习完全靠自觉。教师清楚知道只有极少数学生会认真预习，所以担心学生对于实验内容不了解，实验步骤不清楚，实验完成不顺利等问题，在课前进行大量时间的讲授。在新的预习系统实施之后，教师不必再担心学生不预习。教师完全可以在课堂上实现少讲[12]。因此，预习系统的建立，大大减少了老师的讲授工作量，把更多的精力与时间投入到对学生的指导中去。

最后，可以充分提高学生的科技创新能力。学生在课前经过了充分的预习和思考，教师在课堂上真正实现了少讲。学生在课堂上可以更快的完成必需的实验内容，也有更多的剩余时间可以对于实验内容进行更深层次的思考和探索。部分学生善于观察和思考，常常可以发现和提出一些新奇的问题并尝试解决。教师节省了课堂讲授时间，也就有更多的时间对于学生的操作情况进行检查和指导。教师完全有时间和精力对学生的操作情况进行评价，对预习好、操作好、勤动手、善思考的同学提出表扬，对于预习不足、动手能力差、对老师等靠要、提出低级弱智问题的学生提出批评。这显然可以极大的提高学生学习大学物理实验的热情。另外，教师也可以有时间和精力发现部分科技创新能力较强的学生，充分发掘他们的学习和创造潜力，积极引导他们参加课外科技创新小组、申报大学生创新创业训练项目等。显然，这对于我校本科教学质量的提高会起到潜移默化的作用，也会为我国的研究生教育提供优质生源。

6 结语

工科大规模教学环境下，加强大学物理实验的课前预习，提高大学物理实验课堂教学效果尤为重要。我们建立的基于互联网的大学物理实验辅助教学体系可以有效督促学生进行课前预习，提高学生的自学能力;提高学生独立思维能力、发现问题分析问题和解决问题的能力;可以帮助老师减少讲授工作量，使老师在课堂上有更多的时间对学生的操作进行指导;可以充分培养和提高学生的科技创新能力，提高本科教学质量，并为研究生教育培养优质生源。因此，我中心近年来在基于互联网的工科院校大学物理实验教学方面所进行的改革与探索对于类似拥有大规模本科生的工科院校的大学物理实验课程教学具有重要的借鉴和指导意义。

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[10]唐秀凤，曾庆光，罗坚义.大学物理实验教学过程中任课教师角色的讨论[J].2017，37（Supp.）：32-36.

[11]向泽英，罗浩，马婷婷，等.基于迈克尔逊干涉仪的系列拓展实验研究[J].大学物理实验，2016，29（2）：121-124.

[12]牟中飞，吴福根，万频.大学物理实验课堂教学的多讲和少讲[J].中国现代教育装备，2018，（285）：44-45.