基于在線平臺的大學物理實驗課程探討

劉 英

(江西理工大學 能源與機械工程學院，江西 南昌 330000)

大學物理實驗[1]是培養(yǎng)學生基本實驗技能，增強學生應用實踐能力的基礎性課程. 在新時代信息技術的沖擊下，傳統(tǒng)大學物理實驗課程的教學面臨著多方面的挑戰(zhàn)，其不足之處體現(xiàn)在教學方式單一、枯燥. 教師講解實驗原理，演示實驗步驟，學生機械式地模仿實驗操作，抄寫實驗報告，這種方式對于培養(yǎng)學生的動手能力以及實驗操作能力的效果微乎其微[2]. 另一方面各個高校做實驗的學生數(shù)量龐大，教師批改實驗報告的精力有限，導致教學效率低下[3]. 隨著通信技術和網絡技術的發(fā)展，在線教育平臺正受到越來越多的關注[4-6]. 在線教育是一種新的學習模式[7-9]，可以使學習者不受時間和空間的限制，并根據(jù)自己的需要隨時隨地學習，同時在線教育平臺上的在線評分系統(tǒng)能自動記錄教學情況，在很大程度上提高教師的教學效率. 本文借助學習通在線教育平臺，結合OBE先進的教學理念，在教學過程中采用BOPPPS教學模式[10-12]，探索互聯(lián)網下大學課堂自主學習的教學改革.

1 學習通在線教育平臺和BOPPPS教學模式

1.1 學習通在線教育平臺

超星學習通在線平臺是面向智能手機、平板電腦等移動終端的專業(yè)學習平臺. 用戶可以在超星學習通上自助完成圖書館藏書借閱查詢、電子資源搜索下載、圖書館資訊瀏覽、課程學習，小組討論，同時，該學習平臺擁有電子圖書、報紙文章以及中外文獻元數(shù)據(jù)，為用戶提供方便快捷的移動學習服務.

1.2 BOPPPS教學模式

OBE(Outcomes-based education)即基于學習產出的教育模式，也叫成果導向教育，最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎教育改革. 在OBE教育模式中，學生學到了什么和是否成功遠比怎樣學習和什么時候學習重要. OBE關注以下5個問題：1.讓學生取得什么樣的學習成果？2.為什么要讓學生取得這樣的學習成果？3.如何有效地幫助學生取得這些學習成果？4.如何知道學生已經取得了這些學習成果？5.如何保障學生能夠取得這些學習成果？因此對于當前的教育模式，引入OBE教學理念，具有重要意義，通過科學設置教學內容、方法，保證學生掌握大學物理實驗原理，熟練使用實驗儀器，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力，并促進學生適應新世紀人才培養(yǎng)目標.

基于OBE教學理念，在具體課堂教學中利用BOPPPS模式來進行. BOPPPS教學模式是由加拿大教師培訓工作坊ISW提出的，強調以學生為中心的模塊化教學，該教學模式能夠提高學生學習的自主性和課堂教學的有效性. BOPPPS教學模式主要分為6大模塊，即：導入(Bridge-in)、目標(Objective)、前測(Preassessment)、參與式學習(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)和總結(Summary ).

導入環(huán)節(jié)主要用來提高學生的學習興趣，激發(fā)學生學習知識的求知欲，通過視頻、課堂演示、生活實例等引導學生們進入課堂，目標環(huán)節(jié)是教師強調本實驗的教學目的，強調重難點以及達到的結果，讓學生明確本次實驗課需要掌握的知識和期望達到的目標任務. 前測環(huán)節(jié)是了解學生提前預習實驗報告，以及是否掌握本次實驗的目的、原理、方法、步驟和需要做的數(shù)據(jù)處理，從而有針對性地進行相應教學內容的調整. 參與式學習環(huán)節(jié)注重師生互動，教師通過問答、討論充分發(fā)揮學生的主觀能動性，使學生勤于思考，勇于創(chuàng)新. 同時教師可以及時了解學生的課堂學習情況，以便對教學內容、教學方式等做出適當?shù)恼{整. 后測環(huán)節(jié)主要考察學生學習效率是否達到預期目標，比如大學物理實驗中的彈性模量測定實驗，通過檢驗學生測量計算得到的楊氏模量值來確定學生實驗操作以及數(shù)據(jù)處理的正確性. 總結環(huán)節(jié)是對課堂教學進行歸納梳理，強化學生對本節(jié)課知識點的掌握. 6個環(huán)節(jié)既有獨立性又相互聯(lián)系、有機結合，從而更好地提高學生學習的效率，及大學物理實驗課程的教學效率.

2 BOPPPS模式+學習通在線平臺下大學物理實驗課程研究與實踐

2.1 BOPPPS模式+學習通在線平臺下大學物理實驗課的課程設計

2.1.1 B(Bridge-in)導入環(huán)節(jié)

學生在手機上下載學習通APP，教師在學習通平臺上傳慕課視頻，學生通過觀看視頻做好課堂準備工作，同時學生可以通過平臺進行提問和討論.

2.1.2 O(Objective)目標環(huán)節(jié)

教師在學習通上發(fā)布預習報告、上傳任務及對學生進行隨機分組實驗，旨在學生通過提前預習實驗報告明確即將進行的實驗項目的目的、原理和方法. 隨機分組實驗避免學生產生依賴性心理，讓每個學生都參與實驗.

2.1.3 P(Preassessment)前測環(huán)節(jié)

在前測環(huán)節(jié)中，學生需要觀看學習通上的緒論課講解視頻，及實驗課介紹視頻. 學習通平臺會進行記錄和統(tǒng)計(圖1)，教師根據(jù)統(tǒng)計情況可實時了解學生學習進展，并對還沒完成觀看視頻任務的學生給予提示(圖2). 在進行實驗前學生在學習通平臺上傳實驗預習報告，以避免學生在實驗室抄寫實驗報告的現(xiàn)象，同時教師可以在學習通上對學生上傳的實驗預習報告打分(圖3)，了解學生對該實驗的掌握程度，以便于在后續(xù)課堂教學中能夠適當調整課堂內容及教學方法.

圖1 班級學習內容統(tǒng)計表

圖2 學生視頻學習統(tǒng)計表

圖3 實驗預習報告批閱

2.1.4 P(Participatory Learning)參與式學習環(huán)節(jié)

實驗操作前教師先對實驗進行講解，在講解過程中充分發(fā)揮學生的主體地位，通過問答、討論等方式充分調動學生思考問題的能力，讓學生通過課堂的學習掌握專業(yè)知識，并培養(yǎng)學生各方面的能力. 實驗操作過程中，讓學生分組實驗，根據(jù)學生所掌握的知識進行實驗儀器調節(jié)、實驗步驟操作以及實驗數(shù)據(jù)記錄.

2.1.5 P(Post-assessment)后測環(huán)節(jié)

后測環(huán)節(jié)是學生對實驗操作獲得的數(shù)據(jù)進行處理，計算實驗值與理論值的誤差，分析結果的不確定度，最后在學習通上上傳數(shù)據(jù)處理部分，教師根據(jù)學生上傳的數(shù)據(jù)處理結果進行評分(圖4).

圖4 實驗數(shù)據(jù)處理結果批閱

2.1.6 S(Summary )總結環(huán)節(jié)

總結環(huán)節(jié)要求學生上傳全部實驗報告，每個實驗報告需要包括實驗名稱、實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗內容、數(shù)據(jù)處理結果、思考與討論. 此時學生對實驗已經大致掌握，同時也收獲了專業(yè)知識和提高了實驗能力，課堂教學效果顯著提升.

2.2 BOPPPS模式下學習通在線平臺大學物理實驗課程考核

在線教育平臺的發(fā)展減少了教師統(tǒng)計成績的任務量，實驗成績權重設置為：實驗預習報告占15%，簽到占5%，視頻占10%，分組任務占30%，章節(jié)測試占40%(圖5). 這樣設置既能讓學生重視課前預習，又能加強學生的動手操作技能，激發(fā)學生的學習興趣，充分體現(xiàn)了以學生為主體的課堂教學模式.

圖5 實驗成績權重比

3 BOPPPS模式下學習通在線平臺大學物理實驗課程設計

彈性模量的測定實驗是理工科學生必做的基礎性實驗，彈性模量是表征物質材料在彈性限度內抗拉或抗壓的物理量，是工程設計選用材料時常涉及的參數(shù)之一. 本節(jié)彈性模量的測定實驗課將基于學習通在線平臺結合BOPPPS教學模式進行，教學設計如圖6所示.

圖6 BOPPPS教學模式設計圖

4 BOPPPS模式下學習通在線平臺大學物理實驗課程教學評估

4.1 轉變教學模式，提高學生學習主動性

傳統(tǒng)的實驗課堂教學是教師講解理論知識，演示實驗過程，學生進行實驗，這種傳授式教學過程單一而枯燥. 基于BOPPPS模式下的學習通在線平臺大學物理實驗課程，非常重視學生的課前預習、課上參與性學習以及課后鞏固復習，讓學生充分認識到實驗的重要性，同時在課堂上激發(fā)學生的主觀能動性并培養(yǎng)學生動手操作能力，以達到最佳的學習效果.

4.2 改變課堂考核模式，提高教學效率

BOPPPS模式下的學習通在線平臺大學物理實驗課堂的成績評判都是系統(tǒng)根據(jù)成績權重比自動統(tǒng)計的，減少了教師的教學任務量，一定程度上提高了教學效率.

4.3 優(yōu)化教學環(huán)境，提高學生學習興趣

傳統(tǒng)教學授課形式具有一定的空間局限性和時間局限性，而在線教育平臺，可以在手機、電腦、平板等設備上隨時隨地學習，且內容豐富，學生可以根據(jù)自身的學習興趣，觀看相關的教學視頻，多方面提升自身能力.

5 結束語

隨著互聯(lián)網+教育的發(fā)展，傳統(tǒng)教育受到以大數(shù)據(jù)、人工智能、5G技術為代表的信息技術的巨大沖擊，BOPPPS教學模式結合學習通在線平臺教學具有一定的時代性和前沿性，這種教學模式強調以學生為中心的教學理念，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，全面培養(yǎng)學生的實驗操作能力、動手能力、團結合作能力、自主創(chuàng)新能力以及加強了學生對理論知識的學習與掌握.