基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的工科大學(xué)物理實驗探究性教學(xué)設(shè)計

【摘 要】物理實驗在大學(xué)工程教育中具有不可撼動的基礎(chǔ)性地位。為改革工程教育和創(chuàng)新工科人才培養(yǎng)，需要改進(jìn)大學(xué)物理實驗教學(xué)?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”，對教學(xué)方式、課程體系等方面進(jìn)行改革，能夠提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和科學(xué)探究能力的人才。

【關(guān)鍵詞】“互聯(lián)網(wǎng)+”;新工科;大學(xué)物理實驗

科技創(chuàng)新推動著人類社會的發(fā)展，隨著社會的發(fā)展，一些新的概念逐漸被提出，如“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能等。在知識快速更迭的時代，社會對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學(xué)知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強(qiáng)烈[1]。這就使得改革人才培養(yǎng)模式成為了工科院校（專業(yè)）的迫切需求，工科院校（專業(yè)）肩負(fù)著培養(yǎng)人才，支撐信息技術(shù)、高端制造、數(shù)字創(chuàng)意、生物技術(shù)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的任務(wù)。物理實驗在工科專業(yè)的教學(xué)中有著重要的地位?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”代表一種新的社會形態(tài)，即充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在社會資源配置中的優(yōu)化和集成作用。將物理實驗教學(xué)與“互聯(lián)網(wǎng)+”結(jié)合，能顛覆傳統(tǒng)課堂，讓學(xué)生在更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境中學(xué)習(xí)知識。

1? ?大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀及問題

大學(xué)物理實驗在工程教育中具有不可撼動的基礎(chǔ)性地位?！陡叩裙こ探逃芯俊?017年第1期的《加快發(fā)展和建設(shè)新工科 主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)》一文中，“新工科”概念被正式提出，引起了工程教育界的廣泛關(guān)注，其被稱為我國工程教育的“新革命”[2]。隨著社會的加速發(fā)展，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命即將到來，許多顛覆性的技術(shù)問世，產(chǎn)業(yè)將發(fā)生重大變革。加快工程教育改革，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才，才能在國際競爭中贏得主動。物理實驗是許多工科院校（專業(yè)）的基礎(chǔ)課，注重的是物理基本理論和基本知識的傳授，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、動手操作和分析解決問題的能力[3]。工科物理實驗教學(xué)比較重視鞏固基礎(chǔ)知識、練習(xí)基本操作等方面，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)探究能力上則有一些不足，主要表現(xiàn)為：只注重實驗的數(shù)量、動手能力的訓(xùn)練、實驗的操作或演示、獲得實驗結(jié)論等，不注重實驗教學(xué)的質(zhì)量、學(xué)生思維能力的培養(yǎng)和實驗過程中的問題設(shè)置等[4]。太過收斂的實驗教學(xué)過程，降低了學(xué)生的興趣，使得教學(xué)效果不理想。而“互聯(lián)網(wǎng)+”與教育的深度融合，為工科大學(xué)物理實驗教學(xué)改革帶來了新的機(jī)遇。

2? ?“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式的優(yōu)勢

目前部分學(xué)校已經(jīng)開展“金課”建設(shè)，打造高品質(zhì)的線上課程體系，但是大部分集中于理論課程，對實驗課程的設(shè)計較少。因此要基于“互聯(lián)網(wǎng)+”，對目前的實驗課程重新進(jìn)行設(shè)計。“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式可以實現(xiàn)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，其教學(xué)環(huán)境是自由的、開放的，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，使學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性得以發(fā)揮，達(dá)到讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我管理的效果?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的開放性使得其在教學(xué)資源整合這方面具有很大的優(yōu)勢，能豐富教學(xué)情境。部分物理實驗原理較為晦澀難懂，而利用“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式，整合慕課、微課等資源，向?qū)W生傳送文字、圖片、視頻等相關(guān)的教學(xué)資源，創(chuàng)造教學(xué)情境，能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。同時，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”，可以更方便地實現(xiàn)交互式教學(xué)，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，激發(fā)其學(xué)習(xí)欲望，發(fā)揮其主觀能動性。

3? ?基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的工科大學(xué)物理實驗教學(xué)設(shè)計

根據(jù)“互聯(lián)網(wǎng)+”和物理實驗教學(xué)的特點，教師需要改革教學(xué)方式，建立能適應(yīng)社會需求的教學(xué)體系，更好地承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的責(zé)任。首先，實驗教學(xué)是讓學(xué)生掌握并靈活運用理論知識，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到鍛煉、創(chuàng)新意識得到培養(yǎng)的手段。實驗教學(xué)要將探索能力的培養(yǎng)作為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目的。要堅持理論和實踐相結(jié)合，能力和素質(zhì)培養(yǎng)相結(jié)合，課堂內(nèi)外相結(jié)合，從而協(xié)調(diào)知識的傳授和能力的培養(yǎng)之間的關(guān)系。當(dāng)前工科大學(xué)物理實驗教學(xué)存在著很多的不足，所以要優(yōu)化物理實驗教學(xué)資源，提高教學(xué)資源利用率。要結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，將實驗劃分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗等，優(yōu)化實驗內(nèi)容，使其適合線上教學(xué)。要堅持課內(nèi)和課外的統(tǒng)一，課內(nèi)讓學(xué)生自主操作實驗，自主發(fā)現(xiàn)問題并嘗試解決問題，教師起輔助指導(dǎo)作用;課外讓學(xué)生發(fā)揮能動性，查閱相關(guān)書籍與網(wǎng)絡(luò)資料，掌握實驗原理，了解實驗?zāi)康募耙?還可以讓學(xué)生與同學(xué)討論，實現(xiàn)自主預(yù)習(xí)。同時要開放學(xué)校的實驗室，供全校學(xué)生開展創(chuàng)新性科技實驗，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。其次，要采用多種教學(xué)方式。如利用視頻開展教學(xué)，這樣有助于拓展知識，實現(xiàn)對課本知識的補(bǔ)充。對于物理實驗教學(xué)來說，視頻詳細(xì)記錄了物理實驗的操作步驟與細(xì)節(jié)，利用這種教學(xué)方式，更容易使學(xué)生理解物理知識。也可以選擇翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，該模式的重點是先思后學(xué)，其在學(xué)習(xí)時間與空間兩方面很靈活。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，能讓學(xué)生自己掌握學(xué)習(xí)節(jié)奏，發(fā)揮學(xué)習(xí)能力，利用身邊的資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。最后，可以基于互聯(lián)網(wǎng)對課堂效果進(jìn)行雙向的評價。評價可以分為教師對學(xué)生實驗情況的評價和學(xué)生對教學(xué)的反饋兩個方面。教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)平臺，掌握學(xué)生情況，對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實驗操作情況、課后作業(yè)情況等進(jìn)行打分?？梢?，互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了一個全方位的立體評價模式，解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式中評價形式單一的問題;同時減少了教師的工作量，提高了教師的工作效率和工作質(zhì)量。

總之，要基于“互聯(lián)網(wǎng)+”，重新設(shè)計大學(xué)物理實驗教學(xué)方案，以順應(yīng)時代潮流。各學(xué)校要根據(jù)自身實際情況，嘗試建立一個有效的網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺，從而提升大學(xué)物理實驗教學(xué)水平和教學(xué)效率，在基礎(chǔ)的實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張映輝.大學(xué)物理實驗（2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[2]吳愛華等.加快發(fā)展和建設(shè)新工科 主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)[J].高等工程教育研究，2017（1）.

[3]張艷亮.大學(xué)物理實驗實施探究式教學(xué)的探索[J].大學(xué)物理實驗，2009（3）.

[4]何光宏，韓忠.大學(xué)物理實驗探究式教學(xué)的思考[J].實驗室研究與探索，2011（7）.

【作者簡介】

李凌超（1987～），男，河南鄭州人，博士，講師。研究方向：量子光學(xué)。