大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式預(yù)習(xí)平臺的構(gòu)建與應(yīng)用

楊廣武 朱飛 李靈俠 江越 金玉玲

摘 要：為了進(jìn)一步推進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)的開放式教學(xué)，提高預(yù)習(xí)效果，根據(jù)現(xiàn)有的軟、硬件條件，構(gòu)建了時間、空間、內(nèi)容全方位開放的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)平臺。該平臺包括七個部分：實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、選排課系統(tǒng)、導(dǎo)視導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、視頻循環(huán)播放系統(tǒng)、展板和即時通訊互動系統(tǒng)，各系統(tǒng)以不同形式向同學(xué)提供教學(xué)信息和指導(dǎo)書、PPT課件、教學(xué)視頻、仿真實(shí)驗(yàn)、預(yù)習(xí)題、說明書等教學(xué)資源，該平臺的應(yīng)用豐富了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式，提升了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的信息化程度，有效提高了物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；開放式；預(yù)習(xí)平臺

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-7394（2016）06-0066-05

信息時代的來臨，無線網(wǎng)絡(luò)和移動4G技術(shù)的普及，多媒體技術(shù)飛速發(fā)展以及以微信為代表的一系列跨平臺的即時通訊軟件的出現(xiàn)，為研究性學(xué)習(xí)提供了極大的便利?；诖?，各高校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革日新月異，都在努力構(gòu)建開放式的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。該平臺集教學(xué)資源整合、教學(xué)智能化管理、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)等功能為一體，充分體現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)代化的理念。[1-4]對于剛剛考入大學(xué)的學(xué)生來說，由于動手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，為了保證課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)中，課前預(yù)習(xí)的作用不容忽視。

無論傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是現(xiàn)代開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，預(yù)習(xí)都是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。通過預(yù)習(xí)，可以加深對實(shí)驗(yàn)原理、方法和內(nèi)容的理解，為課上規(guī)范地操作和順利完成實(shí)驗(yàn)提供保證；預(yù)習(xí)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的起點(diǎn)，預(yù)習(xí)質(zhì)量直接影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終效果；通過自主的課前預(yù)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、深入研究、查閱資料的能力，為后繼專業(yè)實(shí)踐課程以及科研實(shí)驗(yàn)工作奠定基礎(chǔ)。

教材是學(xué)生預(yù)習(xí)的必備資料。但受到教材的通用性和嚴(yán)謹(jǐn)性限制，僅憑教材并不能充分地認(rèn)識具體儀器、了解操作過程。網(wǎng)上公開的一些資源并不完全適合本校的具體教學(xué)內(nèi)容、方法和儀器，因而學(xué)生課前預(yù)習(xí)資源受限，有必要建設(shè)適合本校實(shí)際的開放的物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)體系。

1 預(yù)習(xí)資源的建設(shè)

針對實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)問題，為了改變單一的預(yù)習(xí)模式，提升實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，天津城建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心教師根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)體系建設(shè)需要，結(jié)合實(shí)際儀器特點(diǎn)，運(yùn)用多媒體、動畫等技術(shù)，建設(shè)了豐富的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)資源。資源建設(shè)過程中教師組建團(tuán)隊(duì)反復(fù)地研究實(shí)驗(yàn)，調(diào)動喜愛物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)生參與，拍攝了大量的照片和視頻作為基本素材。利用這些素材，制作了圖文并茂的指導(dǎo)書、PPT課件和含有詳細(xì)操作過程的教學(xué)視頻。教師自主開發(fā)了一系列與本校儀器完全對應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件（易靜），這些軟件可以在網(wǎng)上對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬操作。每個實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際過程和學(xué)生易犯的錯誤設(shè)置了有針對性的預(yù)習(xí)題，講課前提問。

2 預(yù)習(xí)平臺的結(jié)構(gòu)和功能

天津城建大學(xué)開放式物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)平臺包括中心網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、選排課系統(tǒng)、導(dǎo)視導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、視頻播放系統(tǒng)、展板和即時通訊系統(tǒng)七個模塊，這些模塊中充分調(diào)用自制的多媒體教學(xué)資源，構(gòu)成了空間上由遠(yuǎn)及近、時間上從前到后、多種手段相結(jié)合的全面開放式多功能的綜合預(yù)習(xí)體系。

2.1 實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站是一個面向公眾開放的門戶網(wǎng)站（見圖1），主要欄目有概況介紹、教學(xué)資料、規(guī)章制度、儀器設(shè)備、下載中心、成果獎勵和通知公告等，其功能是面向包括本校學(xué)生在內(nèi)的所有公眾介紹實(shí)驗(yàn)中心的基本情況，發(fā)布通知消息，提供多媒體教學(xué)資源和資料下載。其中的教學(xué)資料、儀器設(shè)備和下載中心三個欄目，涵蓋了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)使用的所有教學(xué)資料，包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、教學(xué)視頻、PPT課件、預(yù)習(xí)題、仿真實(shí)驗(yàn)、儀器圖片、儀器使用說明書和配套軟件等，可供學(xué)生在線學(xué)習(xí)或下載。通過仿真實(shí)驗(yàn)的在線操作，可以提前熟悉儀器結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)過程，明確注意事項(xiàng)。此外通過網(wǎng)站，可以直接鏈接到學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和實(shí)驗(yàn)中心的選排課系統(tǒng)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是學(xué)校為每門課程設(shè)置的一個內(nèi)部互動式的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，教師和學(xué)生登錄需要系統(tǒng)才能瀏覽資源和進(jìn)行互動。除了擁有中心網(wǎng)站所提供的公開資源之外，網(wǎng)絡(luò)平臺還具有網(wǎng)上問卷、在線測試、離線互動等功能。其中的在線問卷功能為調(diào)查研究提供了極大便利，可以全面了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，聽取學(xué)生的意見和建議（見圖2）。

2.3 選排課系統(tǒng)

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺對課程和每個實(shí)驗(yàn)有了初步的了解，就可以進(jìn)入選排課系統(tǒng)進(jìn)行選課。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)選排課系統(tǒng)是一個專門用于開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的軟件系統(tǒng)，課程負(fù)責(zé)教師可以設(shè)置該學(xué)期開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，上課時間，任課教師等基本數(shù)據(jù)，然后開放系統(tǒng)讓學(xué)生根據(jù)自己的時間進(jìn)選擇每個實(shí)驗(yàn)的上課時間。該系統(tǒng)的應(yīng)用打破了以往以班級為單位在固定時間做固定實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)一排課模式，在實(shí)際教學(xué)中解決了因照顧少數(shù)學(xué)生的重修、選修課時間沖突而無法排課的問題。系統(tǒng)設(shè)置為在上課的當(dāng)天之前任何時間學(xué)生都可以退選和重選，也為臨時有事的學(xué)生提供了便利，避免請假、補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)等一系列問題的發(fā)生，整體上的動態(tài)選課模式也充分利用了教學(xué)資源，保證出勤率。在選排課系統(tǒng)中，任課教師可以發(fā)布通知，對每個實(shí)驗(yàn)提出具體要求供學(xué)生有目的地進(jìn)行預(yù)習(xí)。

2.4 導(dǎo)視導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)

在實(shí)驗(yàn)中心的走廊、大廳等開放區(qū)域，配備了立地式觸屏計算機(jī)點(diǎn)播系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)中心自行開發(fā)了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)導(dǎo)視導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)”，通過界面可以選擇多種預(yù)習(xí)資源，包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、教學(xué)視頻、PPT課件、仿真實(shí)驗(yàn)、儀器圖片和儀器使用說明書等，供上課提前到的和課外來實(shí)驗(yàn)中心的學(xué)生短時預(yù)習(xí)使用。

2.5 視頻循環(huán)播放系統(tǒng)

導(dǎo)視導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)只能供一個人點(diǎn)播，少數(shù)幾個人同時觀看。除此之外，在每層樓的走廊和大廳還配置了大屏幕壁掛平板電視，循環(huán)播放正在開課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻。學(xué)生在任何時間來實(shí)驗(yàn)中心，都可以全面、系統(tǒng)地了解將要做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過視頻真實(shí)地觀察了解實(shí)驗(yàn)儀器和操作過程。

2.6 即時通訊系統(tǒng)

雖然網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)置了答疑討論區(qū)，但還不能實(shí)現(xiàn)即時交流。為此，實(shí)驗(yàn)中心借助于即時通訊軟件分別建立了課代表QQ群和面向全體師生的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微信公眾號（tcuwlsy2016），建起了學(xué)生和老師的實(shí)時交流通道，方便了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和教學(xué)。QQ群由每個班級至少兩位課代表加入組成，同學(xué)們的問題可以通過這兩位負(fù)責(zé)人進(jìn)行傳達(dá)，群公告可發(fā)布重要通知，群文件可及時上傳最新的教學(xué)資料進(jìn)行共享。實(shí)驗(yàn)中心微信公眾號是除中心網(wǎng)站之外學(xué)生完成預(yù)習(xí)另一重要幫手，公眾號的自定義菜單包括各種預(yù)習(xí)資料，同時，也能直接鏈接到中心網(wǎng)站、選課系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，公眾號的管理教師可以隨時將重要通知、預(yù)習(xí)提綱等推送給關(guān)注的每一位同學(xué)，此外，公眾號的后臺統(tǒng)計功能可以掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)資料使用情況以及學(xué)生預(yù)習(xí)人數(shù)。

2.7 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的展板

每個實(shí)驗(yàn)都配備了圖文并茂的展板，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)原理解釋、儀器具體操作過程和注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理要求等。展板除了代替板書輔助教師講課之外，也為實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生結(jié)合儀器進(jìn)行深入預(yù)習(xí)提供了便利。

3 預(yù)習(xí)平臺的運(yùn)行及效果

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心的開放式預(yù)習(xí)平臺是經(jīng)過多年的積累循序漸進(jìn)建設(shè)起來的，各個模塊邊建設(shè)邊試用完善，根據(jù)實(shí)際需要和技術(shù)的發(fā)展再補(bǔ)充新的模塊，目前整套平臺已經(jīng)能夠順暢運(yùn)行，全面服務(wù)于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)以及整個教學(xué)過程。預(yù)習(xí)平臺的時間、空間關(guān)系見圖3。

通過完善的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)綜合平臺各子系統(tǒng)的后臺訪問統(tǒng)計功能，加強(qiáng)了對學(xué)生預(yù)習(xí)的情況了解和監(jiān)控。隨著微信公眾號功能完善，后臺統(tǒng)計功能也可查看使用各預(yù)習(xí)資料的人數(shù)和時間，具備監(jiān)控功能。通過授課教師的正確引導(dǎo)，嚴(yán)格要求，加大預(yù)習(xí)考核，充分發(fā)揮了預(yù)習(xí)平臺的教學(xué)效果，給學(xué)生創(chuàng)造了良好的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)氛圍。

通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺對800多名學(xué)生進(jìn)行了關(guān)于網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)資源利用情況的問卷調(diào)查，結(jié)果顯示（圖4），有82%的學(xué)生利用預(yù)習(xí)平臺進(jìn)行預(yù)習(xí)，而最受歡迎的教學(xué)資源是仿真實(shí)驗(yàn)和教學(xué)視頻，這一結(jié)果也反映出傳統(tǒng)的指導(dǎo)書、PPT靜態(tài)圖文資源已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需求，要適應(yīng)時代前進(jìn)的步伐，不斷地把新技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)手段當(dāng)中。

4 結(jié)語

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)綜合預(yù)習(xí)平臺構(gòu)建，既符合開放式的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，同時，又給學(xué)生提供了一套多渠道、全方位的自主預(yù)習(xí)體系。通過預(yù)習(xí)平臺的構(gòu)建與應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的單一教材預(yù)習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)了預(yù)習(xí)模式多樣化，預(yù)習(xí)渠道網(wǎng)絡(luò)化，預(yù)習(xí)效果可視化，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的主動性，促進(jìn)了學(xué)生自學(xué)能力的提高，提升了教學(xué)效果。隨著信息和編程技術(shù)的發(fā)展，下一步計劃開發(fā)關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的APP，實(shí)現(xiàn)上述預(yù)習(xí)平臺的所有功能，使物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)更加便捷高效。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田維，易靜.基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的構(gòu)建與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（2）：167-169.

[2] 趙顏.《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)操作預(yù)習(xí)系統(tǒng)》網(wǎng)絡(luò)課程的開發(fā)與實(shí)踐[J].高教論壇，2008，12（6）：163-166.

[3] 朱基珍，黃榜彪，莫濟(jì)成，等.基于校園網(wǎng)的開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)與應(yīng)用[J]. 廣西物理， 2012 ，33（3）：41-45.

[4]王豐，李紅梅，池紅巖. 大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)自主學(xué)習(xí)平臺構(gòu)建[J].中國教育信息化，2013（9）：82-83.

[5] 易靜，楊廣武，王娜.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)計算機(jī)輔助教學(xué)課件設(shè)計思路探究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012（6）：103-105.

Construction And Application of Open Preview Platform

in college Physics Experiment

YANG Guang-wu， ZHU Fei， LI Ling-xia， JIANG Yue， JIN Yu-ling

（School of Science， Tianjin Chengjian University， Tianjin 300384， China）

Abstract： In order to further improve the open physics experiment teaching and preview efficiency， the all-round open experiment preview platform with time， space and content is built according to the available software and hardware. This platform is made up of seven parts： experimental center website； teaching platform on Internet； the system of choosing and arranging class； sign system and intelligent tutoring system； the system of video replaying； interactive system of display board and immediate communication. It offers such teaching resources as teaching information， guidebook， PPT， teaching video， dummy experiment， review questions and instructions in different way. The application of this platform will enrich current experiment preview model and improve informatization of experiment preview and teaching effect in physics experiment.

Key words： college physics experiment； open； preview platform

責(zé)任編輯 祁秀春