大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC探究

安文玉 李曉光 王璞玉

摘 ? ?要：文章從“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)普遍存在的問題出發(fā)，提出大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC的設(shè)計(jì)策略，并分析實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC的實(shí)施效果，以此有效地解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)過程中遇到的學(xué)習(xí)困難，幫助學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，提高物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);預(yù)習(xí)MOOC;高校

中圖分類號(hào)：G642.3 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1002-4107（2020）05-0025-02

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課是高等學(xué)校理工科類專業(yè)對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有非常重要的作用[1]。近年來為提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在人才培養(yǎng)方面的作用，國(guó)內(nèi)各高校在物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置、內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)室管理等方面推出多項(xiàng)改革措施，比如開展分層次教學(xué)、開設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)室等等。但從物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)來看，一般包括課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)觀察、操作、測(cè)量、數(shù)據(jù)分析處理和完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告等環(huán)節(jié)，其中課前預(yù)習(xí)是首要環(huán)節(jié)，并且對(duì)后續(xù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生直接的影響，因此，應(yīng)當(dāng)重視實(shí)驗(yàn)課的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。

一、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”預(yù)習(xí)現(xiàn)狀

課前實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)涉及的物理理論方面的知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)原理、測(cè)量方法，熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、調(diào)整方法，了解數(shù)據(jù)處理方法等等。但實(shí)際情況是多數(shù)學(xué)生只是將上述內(nèi)容抄寫在預(yù)習(xí)報(bào)告上，并沒有真正領(lǐng)會(huì)、理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這種現(xiàn)象不僅在我們實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)，在其他高校也普遍存在[2-3]，我們從以下幾方面分析產(chǎn)生的原因。

1.學(xué)生對(duì)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課的學(xué)習(xí)興趣不足。非物理類專業(yè)的學(xué)生普遍認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)與自己所學(xué)的專業(yè)關(guān)系不大，因此對(duì)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”投入的學(xué)習(xí)精力較少，寫預(yù)習(xí)報(bào)告只是為了應(yīng)付教師的檢查。

2.課前預(yù)習(xí)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程，遇到學(xué)習(xí)難點(diǎn)不能及時(shí)得到教師或其他有效的幫助，會(huì)影響學(xué)習(xí)的積極性，出現(xiàn)厭學(xué)情緒，導(dǎo)致終止學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生的物理理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)不同，教師為學(xué)生提供的預(yù)習(xí)資料只有教材，而教材受篇幅限制，對(duì)實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)、實(shí)驗(yàn)裝置、儀器內(nèi)部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容不能作詳細(xì)介紹，不能滿足不同層次學(xué)生的需求。

4.預(yù)習(xí)情況的評(píng)價(jià)方式，一般是通過預(yù)習(xí)報(bào)告來判斷，而不是考查學(xué)生是否真正達(dá)到預(yù)習(xí)的目標(biāo)，這也是導(dǎo)致學(xué)生的預(yù)習(xí)流于形式、抄寫教材的一個(gè)重要原因。

二、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”預(yù)習(xí)MOOC設(shè)計(jì)策略

1. MOOC中設(shè)置的每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，都對(duì)實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)及實(shí)際應(yīng)用方面作了介紹，圖文并茂，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、解決實(shí)際問題、應(yīng)用前景等方面有一個(gè)全面、生動(dòng)的認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)了教材在這方面的不足，有助于拓展學(xué)生的知識(shí)面、提高學(xué)習(xí)興趣。

2.MOOC中對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)，儀器內(nèi)部構(gòu)造細(xì)節(jié)，操作步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等內(nèi)容，通過圖、文、動(dòng)畫等多種手段，形象、生動(dòng)地展示給學(xué)生，使學(xué)生預(yù)習(xí)起來會(huì)比較輕松，降低了學(xué)習(xí)的難度。

3. MOOC將每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中包含的知識(shí)點(diǎn)都拆解成多個(gè)短視頻來講解，每個(gè)視頻的時(shí)間只有幾分鐘，學(xué)生只需花費(fèi)幾分鐘時(shí)間就可以預(yù)習(xí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)時(shí)間靈活，并且對(duì)不清楚的內(nèi)容可以反復(fù)觀看，利于鞏固知識(shí)，提高預(yù)習(xí)效果。

4.MOOC中設(shè)有章節(jié)測(cè)試，幫助學(xué)生了解預(yù)習(xí)的效果，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問題。反過來教師也可以通過學(xué)生的測(cè)試結(jié)果了解學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，在線下的實(shí)驗(yàn)課上有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生。

5.MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)有討論區(qū)，供師生之間、學(xué)生之間學(xué)習(xí)交流。教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容布置思考題，使學(xué)生明確預(yù)習(xí)要點(diǎn)，比如在等厚干涉實(shí)驗(yàn)中布置的問題有：（1）什么是光的相干條件;（2）如何利用牛頓環(huán)獲得相干光;（3）什么是等厚干涉、牛頓環(huán)干涉條紋的特點(diǎn);（4）測(cè)量平凸透鏡曲率半徑的測(cè)量原理及方法;（5）什么是逐差法、為什么要用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;（6）讀數(shù)顯微鏡的結(jié)構(gòu)及使用方法。這樣的問題設(shè)置思路是先介紹實(shí)驗(yàn)涉及的理論背景知識(shí)，然后引入測(cè)量原理、測(cè)量方法，最后是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。通過這樣的思考題可以幫助學(xué)生厘清預(yù)習(xí)思路，明確知識(shí)點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)形成系統(tǒng)、全面的認(rèn)識(shí)。這樣的問題也可以在線下實(shí)驗(yàn)課堂上進(jìn)一步討論，教師通過學(xué)生回答的情況可以了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，然后再評(píng)價(jià)學(xué)生的預(yù)習(xí)成績(jī)。這樣，學(xué)生的預(yù)習(xí)成績(jī)不僅看學(xué)生寫的預(yù)習(xí)報(bào)告，更看重學(xué)生實(shí)際預(yù)習(xí)的效果，這種評(píng)價(jià)方式可以有效引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)。

三、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”預(yù)習(xí)MOOC實(shí)施效果

黑龍江大學(xué)在2018年開展了引進(jìn)優(yōu)質(zhì)MOOC活動(dòng)，并引進(jìn)了國(guó)防科技大學(xué)何焰蘭教授的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”MOOC。由于各學(xué)校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及使用的設(shè)備等有所不同，其中有6個(gè)章節(jié)中39個(gè)視頻內(nèi)容與我們的課程內(nèi)容相近，可直接使用;實(shí)驗(yàn)室自己制作的課程內(nèi)容涉及8個(gè)章節(jié)22個(gè)視頻和6個(gè)章節(jié)測(cè)試。黑龍江大學(xué)開設(shè)的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”預(yù)習(xí)MOOC有10個(gè)章節(jié)，64個(gè)任務(wù)點(diǎn)和6個(gè)章節(jié)測(cè)試，內(nèi)容主要包括誤差理論及數(shù)據(jù)處理方法和9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)），實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本涵蓋了必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和部分選作實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。本課程從2018—2019年度第一學(xué)期開始在黑龍江大學(xué)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)上線，至完成此論文時(shí)已運(yùn)行兩個(gè)學(xué)期。

我們統(tǒng)計(jì)了2018—2019年度第一學(xué)期學(xué)生線上預(yù)習(xí)MOOC學(xué)習(xí)情況，人均任務(wù)點(diǎn)完成52.9個(gè)，任務(wù)點(diǎn)完成百分比82.8%;章節(jié)測(cè)試平均成績(jī)11.0分（滿分20分）;平均綜合成績(jī)76.8分，綜合成績(jī)及格率81%。從匯總的數(shù)據(jù)來看，學(xué)生能夠較好地完成線上預(yù)習(xí)MOOC的學(xué)習(xí)內(nèi)容。我們從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC的學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)效果、對(duì)線下實(shí)驗(yàn)課的影響以及對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC的建議等方面做了問卷調(diào)查，參與調(diào)查的學(xué)生212人，調(diào)查內(nèi)容及結(jié)果如下表。

從問卷調(diào)查結(jié)果可以看到多數(shù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC的學(xué)習(xí)目的很明確，學(xué)習(xí)過程中能夠自覺地保質(zhì)保量地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并且對(duì)線下的實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了積極的影響。教師上課時(shí)也感受到學(xué)生的變化，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、測(cè)量方法及儀器結(jié)構(gòu)等方面有較清晰的認(rèn)識(shí)，課堂討論也很活躍，實(shí)驗(yàn)效果明顯提高。

針對(duì)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”預(yù)習(xí)方面出現(xiàn)的問題，國(guó)內(nèi)各高校都提出了很多有效的解決辦法[4-6]。黑龍江大學(xué)采用的線上開設(shè)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC，在一定程度上解決了學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的困難，收到了較好的教學(xué)效果，也得到了學(xué)生的認(rèn)可。同時(shí)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC提出了更多的要求，促使實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)MOOC在課程內(nèi)容、制作技術(shù)等方面進(jìn)一步完善，使其更適合學(xué)生預(yù)習(xí)，給予學(xué)生更有效的幫助。

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