地方高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式探究與實(shí)踐

(湖南理工學(xué)院，湖南 岳陽(yáng) 414000)

1 引言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高校理工科實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面起著其它實(shí)驗(yàn)不可替代的作用。不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)精神，在提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力也起到獨(dú)特的作用，而且能夠最大限度的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新活力，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力[1]。

2 傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式弊端

近幾年來(lái)隨著信息技術(shù)迅速發(fā)展和高校擴(kuò)招學(xué)生人數(shù)迅猛增加，傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在新形勢(shì)下面臨各種各樣的問(wèn)題[2]。主要體現(xiàn)在：（1）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)費(fèi)用高昂。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要依賴費(fèi)用高昂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，存在投入大、維護(hù)費(fèi)用高，開展過(guò)程受時(shí)間、地點(diǎn)、人力、物力、財(cái)力等限制問(wèn)題，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法有效開展，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量；（2）教師指導(dǎo)難以到位。有限的教師很難在有限的時(shí)間內(nèi)細(xì)致地指導(dǎo)大批的學(xué)生，教學(xué)目標(biāo)難以達(dá)到。設(shè)計(jì)性和探究性試驗(yàn)更是難以開展；（3）教學(xué)目標(biāo)難以落實(shí)。 培養(yǎng)動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)。但是目前學(xué)生主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，有些實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練不足，創(chuàng)新能力難以提升。

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的教學(xué)方法單一，知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作相互分離，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性等問(wèn)題，我們提出了開放式虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的解決方案。

3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拓展教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段是教育發(fā)展的一種趨勢(shì)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式日益受到人們的重視。大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為依托，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，可有效地解決高校物理實(shí)驗(yàn)室資源不足、實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)空間限制等問(wèn)題，吸引學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)“提出問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題”的興趣和思索能力、辨析能力和探索求知精神，發(fā)展學(xué)生的個(gè)性，挖掘?qū)W生的潛質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的目的。

根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的基本要求，結(jié)合我校的實(shí)際情況，本文對(duì)大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式進(jìn)行了有益的探索。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

我校的大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)主要由4部分構(gòu)成，如圖1所示。

3.1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)資管理系統(tǒng)

資源管理系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)課堂、教學(xué)課件和信息發(fā)布三個(gè)部分，學(xué)生在上課之前，可以通過(guò)對(duì)儀器的圖片簡(jiǎn)介和視頻資料的操作演示，在教學(xué)課件的幫助下，對(duì)該大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有一個(gè)初步的了解和認(rèn)識(shí)。進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和熟悉操作流程。

3.2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)

針對(duì)傳統(tǒng)的手工安排課表方式工作量大、排課效率低、容易出錯(cuò)等問(wèn)題，我們實(shí)施了網(wǎng)絡(luò)預(yù)約開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一新的教學(xué)模式，這樣學(xué)生可以靈活安排大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的上課時(shí)間，根據(jù)需要選做自己感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有利于發(fā)展學(xué)生的個(gè)性和潛質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)的目的[3,4]。

3.3 大學(xué)物理仿真系統(tǒng)

大學(xué)物理仿真系統(tǒng)是利用仿真虛擬技術(shù), 將實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容(包括理論教學(xué))、教師指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考、操作有機(jī)融合為一體, 模擬學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的整個(gè)過(guò)程, 從而構(gòu)成全新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。大學(xué)物理仿真系統(tǒng)為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)，是我們開放實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)重要組成部分[5]，大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期受到課時(shí)、場(chǎng)地和設(shè)備限制的困擾，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能

3.4 在線交流答疑系統(tǒng)

在線交流、答疑系統(tǒng)是師生之間進(jìn)行溝通的橋梁和討論問(wèn)題的有效方法，學(xué)生對(duì)大學(xué)物理知識(shí)疑問(wèn)和實(shí)驗(yàn)室的意見(jiàn)及對(duì)老師教學(xué)方法的建議都可以在在線交流系統(tǒng)中提出。管理員亦可以客觀地進(jìn)行回復(fù)。通過(guò)在線交流、答疑系統(tǒng)我們可以進(jìn)一步了解學(xué)生的上課情況并對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化，督促學(xué)生自主地進(jìn)行設(shè)計(jì)和探討。

4 網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式的探索

我校于2003年對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革，向網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，依托大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，在湖南省高等學(xué)校示范實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和湖南省教育廳教學(xué)改革的資助下，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和優(yōu)化，進(jìn)行了有益的探索。

4.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)排課依靠管理員手工進(jìn)行，不能根據(jù)學(xué)生的課程靈活安排，不僅制約了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，而且管理員必須花費(fèi)大量的時(shí)間和精力來(lái)處理學(xué)生的預(yù)約、違約調(diào)課事件。我校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)2007年開始籌劃，2008年正式運(yùn)行?？紤]到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程特殊情況，我們?cè)谠械幕A(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，使得該系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的選課情況智能地提示是否漏選、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)間沖突和選課時(shí)間是否在節(jié)假日等，特別是對(duì)于學(xué)生的違約情況或因事假、病假而不能按預(yù)約時(shí)間上課的同學(xué)，自主開發(fā)了調(diào)課信息化系統(tǒng)，能夠通過(guò)違約申請(qǐng)、審核、調(diào)課流程進(jìn)行自主調(diào)課，不僅大大減輕了管理員的工作量，提高了效率，而且學(xué)生調(diào)課也更加方便、快捷，更加人性化。

4.2 將虛擬仿真系統(tǒng)引入課堂，營(yíng)造多元化教學(xué)方法

科技發(fā)展日新月異, 實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備也必須不斷更新才能跟上時(shí)代的步伐 但是高精尖的儀器設(shè)備價(jià)格十分昂貴，而且某些實(shí)驗(yàn)要求配套儀器和專業(yè)的管理、技術(shù)人員，受資金的限制，許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法拓展。而大學(xué)物理虛擬仿真系統(tǒng)可以將虛擬技術(shù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容(包括理論教學(xué))、教師指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考、操作有機(jī)融合為一體, 構(gòu)成全新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

4.3 自主制作多媒體網(wǎng)絡(luò)資料

為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，挖掘?qū)W習(xí)的潛力，我們大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)組組織拍攝了與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的圖片、視頻資料并整理發(fā)布在資源管理系統(tǒng)上，這樣學(xué)生可以在上課之前可以通過(guò)信息資源管理系統(tǒng)更加充分的了解到該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的相關(guān)信息，相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生掌握的知識(shí)面更加全面。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器介紹和圖片展示，讓學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有一個(gè)初步的了解；通過(guò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目原理、操作過(guò)程的視頻簡(jiǎn)介，可以進(jìn)一步熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作流程，從而達(dá)到事半功倍的效果。

5 總結(jié)

依托大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合我校的具體情況，對(duì)地方高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式進(jìn)行了探討，在實(shí)踐過(guò)程中優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)，將虛擬仿真系統(tǒng)引入網(wǎng)絡(luò)課堂，營(yíng)造了多元化、信息的教學(xué)方法，并且自主制作、整理、發(fā)布了多媒體網(wǎng)絡(luò)資料，實(shí)踐結(jié)果表明，相對(duì)傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式能有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。

[1]梅孝安,蘇卡林,周菊林,李蓓,周華林.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革研究[J].大眾科技,2009,04(116):175-176.

[2]霍劍青,王曉蒲.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2007,05:78-81.

[3]蔣蕓,周惟公,劉永剛.實(shí)驗(yàn)物理中的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與管理[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(7):72-73.

[4]王月明,劉官元,董大明.網(wǎng)絡(luò)背景下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn).2010,23(3):85-87.

[5]韓志達(dá).網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)踐教育教學(xué),2009,10(146):151-152.