基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的物理實(shí)驗(yàn)多維教學(xué)模式研究與實(shí)踐

洪煒寧，錢(qián)良存，劉家菊，黎 珉

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，安徽 合肥 230036）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)課程的發(fā)展很快，網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)和應(yīng)用已經(jīng)成為推動(dòng)教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分.與此同時(shí)，在新的人才培養(yǎng)方案中,我校的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程課時(shí)數(shù)又有不同程度的減少.在這種新的形勢(shì)下，為了保證教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)要加強(qiáng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng),我們考慮把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)中.2011年，我們建設(shè)了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)課程.含實(shí)驗(yàn)課件，教學(xué)視頻，仿真實(shí)驗(yàn)等豐富的課程資源.為師生提供了現(xiàn)代化輔助手段和良好的多維學(xué)習(xí)平臺(tái).通過(guò)一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)果表明該課程在老師輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)上發(fā)揮了很大的作用，學(xué)生可以從容地坐在自己的位置上觀看老師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加了教學(xué)的直觀性和趣味性，教學(xué)效果得到了很大的提高，受到了老師和學(xué)生的一致好評(píng).而該平臺(tái)在學(xué)生網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)上卻沒(méi)有充分發(fā)揮其重要功能，大部分學(xué)生并沒(méi)有自覺(jué)地按照老師的上課要求，先通過(guò)網(wǎng)上預(yù)習(xí)后，再到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)物實(shí)驗(yàn).原因是由于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)課程不能有效監(jiān)管學(xué)生學(xué)習(xí)效果，全靠學(xué)生的自覺(jué)和興趣學(xué)習(xí).從多數(shù)學(xué)校了解到，網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)情況與我校相似，其網(wǎng)絡(luò)課程大部分用于老師助教，而如何督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)研究比較少，大部分學(xué)校都只重視網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，而未有將課程建設(shè)的成果切實(shí)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，也沒(méi)有有效的評(píng)價(jià)機(jī)制.基于上述情況，為了充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課程的作用，提升網(wǎng)絡(luò)課程的功能，有效地督促學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)課程自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能力，切實(shí)提升教學(xué)質(zhì)量.在現(xiàn)有的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)課程基礎(chǔ)上，我中心開(kāi)發(fā)了學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)成績(jī)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，并重新整合課程資源，形成了由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)二個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，含基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性與研究性四個(gè)層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系下的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)一體化》教學(xué)平臺(tái)，并建立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)相結(jié)合的多維教學(xué)模式，將學(xué)生的網(wǎng)上學(xué)習(xí)成績(jī)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)成績(jī)能得到有效管理，有效督促學(xué)生更好地利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，以保證網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的監(jiān)督性更加有效，切實(shí)發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課程的“助教”、“助學(xué)”和“助管”等多種功能.力在通過(guò)對(duì)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)課程的優(yōu)化和功能的提升來(lái)探索出一條切實(shí)提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平的可行性道路.

2 構(gòu)建了兩個(gè)模塊和四個(gè)層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

農(nóng)業(yè)院校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程普遍存在課時(shí)少，學(xué)生多，設(shè)備不足，教學(xué)效果不佳的現(xiàn)狀.以“夯實(shí)基礎(chǔ)、加強(qiáng)應(yīng)用、培養(yǎng)能力、突出特色”為指導(dǎo)思想，將舊教學(xué)體系中的綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)按照學(xué)科方向分別整合，把老師的教科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)體現(xiàn)農(nóng)林特色的綜合、設(shè)計(jì)、研究于一體的逐層提高的專(zhuān)題物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，形成由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)二個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，含基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性與研究性四個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，在滿(mǎn)足基礎(chǔ)技能訓(xùn)練培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，將有限的教學(xué)時(shí)間集中到一個(gè)專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，避免了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)于分散而導(dǎo)致的教學(xué)效果不佳的局面，力在通過(guò)專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)的分層教學(xué)，逐層訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力與創(chuàng)新能力，新體系如圖1.

圖1 兩個(gè)模塊和四個(gè)層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系結(jié)構(gòu)圖

3 建設(shè)了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)一體化》教學(xué)平臺(tái)

該平臺(tái)含學(xué)習(xí)系統(tǒng)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)兩部分內(nèi)容：

3.1 新體系下的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)

學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目含有：學(xué)習(xí)要求、實(shí)驗(yàn)課件、教學(xué)視頻、虛擬操作、在線(xiàn)測(cè)試等九個(gè)子模塊.提供給學(xué)生網(wǎng)上預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、系統(tǒng)化學(xué)習(xí)、探究式和合作性的學(xué)習(xí)，使教學(xué)內(nèi)容在時(shí)間和空間上得到很大的延伸，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)不足的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的深度和廣度比沒(méi)有減課時(shí)的時(shí)候反而有了明顯的增加.

3.2 成績(jī)管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)

由專(zhuān)門(mén)的管理員負(fù)責(zé)，以師生交互為主體，形成多維的教學(xué)-考核-評(píng)價(jià)體系.

（1）學(xué)生：學(xué)生可以通過(guò)本系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)試和期末考試并查看測(cè)試成績(jī).實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)試前，系統(tǒng)設(shè)置了學(xué)生必須先通過(guò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的預(yù)習(xí)要求、實(shí)驗(yàn)原理、儀器介紹、虛擬操作等每個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)環(huán)相扣學(xué)習(xí)，最后才能進(jìn)入到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試.學(xué)生每次獲取的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)試題是隨機(jī)產(chǎn)生的，每個(gè)項(xiàng)目測(cè)試次數(shù)最多三次，最高分作為該項(xiàng)目的預(yù)習(xí)成績(jī).期末考試，每位學(xué)生的期末考試題是隨機(jī)產(chǎn)生的且只能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)打開(kāi)試卷進(jìn)行考試，考試時(shí)間到，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉.系統(tǒng)根據(jù)老師擬定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)閱卷和評(píng)分.

（2）教師：老師能查看自己名下學(xué)生的項(xiàng)目測(cè)試成績(jī)和期末考試成績(jī)，教師可以調(diào)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目試題庫(kù)中的題目組成期末考試卷，也可以新增題目組成考試試卷，并提交至試卷庫(kù)備用.每場(chǎng)考試可以使用試卷庫(kù)中的多份試卷，實(shí)現(xiàn)不同的學(xué)生使用不同的試卷.課程成績(jī)包含預(yù)習(xí)測(cè)試成績(jī)、課堂操作成績(jī)以及期末考試成績(jī).其成績(jī)分別占課程總成績(jī)的20%、50%、和30%，預(yù)習(xí)測(cè)試成績(jī)和期末考試成績(jī)由系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生測(cè)試成績(jī)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，老師只需填報(bào)50%課堂操作成績(jī)，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每位同學(xué)的總成績(jī)，最后由老師將每位同學(xué)的成績(jī)提交到教務(wù)處

（3）管理員：管理員可以在系統(tǒng)中對(duì)用戶(hù)的各種基本信息進(jìn)行授權(quán)管理.管理員具有系統(tǒng)中的所有權(quán)限，包括試題庫(kù)建設(shè)、試卷庫(kù)數(shù)據(jù)的維護(hù)，用戶(hù)信息的維護(hù)等，同時(shí)還具有發(fā)布公告、出題、組卷、安排考試、成績(jī)管理等功能.

4 構(gòu)建了多維教學(xué)模式

4.1 “必修項(xiàng)目”和“選修項(xiàng)目”相結(jié)合

精選5個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為學(xué)生必修的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而以綜合性、設(shè)計(jì)性以及研究性實(shí)驗(yàn)為主的專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為可選項(xiàng)目.可選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)分根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度有所不同，由中心給出可選項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的學(xué)分菜單，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)興趣和專(zhuān)業(yè)需求，自由選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，只要完成實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)分并通過(guò)期末考試就能獲得相應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)，已對(duì)全校50多個(gè)專(zhuān)業(yè)的3000多名學(xué)生進(jìn)行了全面開(kāi)放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的試點(diǎn)，很受歡迎，滿(mǎn)足了不同學(xué)科，不同專(zhuān)業(yè)，不同層次學(xué)生的需要.避免了過(guò)去不同專(zhuān)業(yè)上相同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，避免了相同專(zhuān)業(yè)上相同實(shí)驗(yàn)并在同一上課時(shí)間而相互抄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)老師的全開(kāi)放，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.

4.2 “網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)”和“課堂教學(xué)”相結(jié)合

依靠《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)一體化》教學(xué)平臺(tái)，規(guī)定學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)物操作前必須先通過(guò)網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)和測(cè)試后,才能進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作，同時(shí)網(wǎng)上預(yù)習(xí)測(cè)試成績(jī)納入實(shí)驗(yàn)課程總成績(jī)中，并規(guī)定沒(méi)有進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)習(xí)的，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成績(jī)以零分處理.此方法極大地提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，強(qiáng)化了預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的目的.

4.3 “傳統(tǒng)教學(xué)”與“開(kāi)放教學(xué)”相結(jié)合

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)仍然采用傳授和指導(dǎo)的教學(xué)方法，老師借助網(wǎng)絡(luò)課程的多媒體課件向?qū)W生講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，由學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)；專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)根據(jù)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方法，例如在研究性實(shí)驗(yàn)中，采用討論互動(dòng)式的開(kāi)放式教學(xué)方法，把一個(gè)實(shí)驗(yàn)班分成若干個(gè)研究小組，老師上課前提出實(shí)驗(yàn)要求，由學(xué)生們課前查找相關(guān)資料、確定研究實(shí)驗(yàn)方案等；上課時(shí)，各小組匯報(bào)自己的實(shí)驗(yàn)方案，老師組織學(xué)生進(jìn)行討論和綜合評(píng)價(jià)，最終確定最佳方案.專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用小論文或?qū)嶒?yàn)總結(jié)等形式.此舉改變了以往學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的能力.

4.4 “傳統(tǒng)考核”與“網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)”相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式包括課程網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)，課堂教學(xué)，期末考試等，學(xué)生成績(jī)由教師根據(jù)網(wǎng)上預(yù)習(xí)測(cè)試、課堂實(shí)驗(yàn)完成情況及期末考試成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).

5 實(shí)踐效果

（1）《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)一體化》教學(xué)平臺(tái)的建立，給學(xué)生提供了自我學(xué)習(xí)，自我評(píng)價(jià)的學(xué)習(xí)環(huán)境，給老師提供了學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的監(jiān)管功能，開(kāi)創(chuàng)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)新手段，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理水平.

（2）將《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)一體化》教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用于教學(xué)中，采取課前網(wǎng)上預(yù)習(xí)、課中課堂操作、課后深化三維一體以及多重結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，教學(xué)效果顯著.轉(zhuǎn)變了教育觀念，將老師“教”轉(zhuǎn)變到學(xué)生自主“學(xué)”，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)的主體作用.學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和積極性大幅提高，物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)顯著提升，期末考試的不及格率大幅下降.

（3）經(jīng)過(guò)3個(gè)輪次的教學(xué)實(shí)踐，新體系極大提高了學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的效果，提高了學(xué)生協(xié)作能力，提高了學(xué)生的綜合能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?學(xué)生學(xué)習(xí)積極性大為提高，抄襲和偽造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象大大減少.此外，由于學(xué)生課前網(wǎng)上預(yù)習(xí)和仿真操作，使實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間大大縮短，原需3個(gè)課時(shí)完成的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，現(xiàn)在2個(gè)課時(shí)就能完成，使得有更多的時(shí)間用于專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí).

本中心所構(gòu)建的基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的多維教學(xué)模式，以師生交互為主體，讓學(xué)生真正主動(dòng)地參與到實(shí)驗(yàn)中去.將“多層次”教學(xué)融入到專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，由淺入深，由基礎(chǔ)到創(chuàng)新，學(xué)生在完成一套實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，能夠熟練掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的操作并掌握初步的設(shè)計(jì)創(chuàng)新技能，從而達(dá)到真正的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，而不是純粹地為了教學(xué)而教學(xué)，為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)的割裂式，分散式的教學(xué).多層次教學(xué)理念的推行和嘗試，是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的一次升華，我中心會(huì)繼續(xù)以學(xué)生為主體，實(shí)驗(yàn)思想為靈魂，創(chuàng)新為目的，為更多的師生提供平臺(tái)，也為農(nóng)業(yè)類(lèi)高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式探索提供重要參考.

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