基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式探究

謝文彬 謝 冰 孫立萍 劉遠(yuǎn)東 楊茹雪 馬 燕

（北部灣大學(xué) 廣西欽州 535011）

“互聯(lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的在線化、數(shù)據(jù)化[1]。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以和互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式相結(jié)合，采取線上線下教學(xué)相互補(bǔ)充的方法，變革教學(xué)模式。也可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作效率。利用新的技術(shù)手段，可以避免以往由于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)操作難度大導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)效率低下的弊端，在新的教學(xué)模式下獲得更好的教學(xué)效果。

在這種背景下，本文主要以基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式探究為主要研究方向，針對(duì)性分析借助“互聯(lián)網(wǎng)+”背景在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新模式，而在研究的過(guò)程中，主要研究的對(duì)象和內(nèi)容涉及了以下幾個(gè)方面，分別是針對(duì)線上與線下教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)有針對(duì)性地建立互聯(lián)網(wǎng)物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，有效整合多渠道教學(xué)資源和加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)考核方式的創(chuàng)新。

通過(guò)這種方式的應(yīng)用，可以滿足大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提升需求，教師不斷利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改革教學(xué)方式，并結(jié)合具體的教學(xué)需要，采取措施對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式進(jìn)行有效創(chuàng)新，這種方式在很大程度上可以滿足學(xué)生在比較便捷的教學(xué)環(huán)境中準(zhǔn)確獲取相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘瑥?qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

一、線上與線下教學(xué)相結(jié)合

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的難度相對(duì)較大，學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)也比較多，所以在有限的課時(shí)量?jī)?nèi)很難保證所有的學(xué)生都能夠?qū)⒄n程內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)完全掌握，學(xué)生通過(guò)單純的線下講授也很難在理解物理概念的基礎(chǔ)上熟練地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。因此，利用網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生提供知識(shí)點(diǎn)的在線講解或課程錄播就變得十分重要。所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，其概念就是要將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入生活的方方面面，利用互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的科技便利創(chuàng)新生活的方式。具體到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)講，“互聯(lián)網(wǎng)+”就是要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的現(xiàn)代化。

從課程特點(diǎn)來(lái)看，物理實(shí)驗(yàn)課有別于其他理論課程，既有理論講解又有實(shí)踐操作[2]；在此種情況下，網(wǎng)課模式的出現(xiàn)為學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)提供了有益幫助，在此模式下，學(xué)生能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，打破了以往物理教學(xué)的時(shí)間和空間限制。例如，在以往的授課模式下，學(xué)生只能通過(guò)教師線下講授和集體實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。但是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助下，教師可以通過(guò)錄播課程，幫助學(xué)生獲取更多的知識(shí)點(diǎn)的講解。學(xué)生如果因事缺席了線下的物理課，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下就很難再跟上課程進(jìn)度，但是有了互聯(lián)網(wǎng)錄播技術(shù)，學(xué)生就可以對(duì)錄播課程進(jìn)行回放，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)學(xué)習(xí)的效果。在教學(xué)效果上，網(wǎng)課除了可以助力學(xué)生查漏補(bǔ)缺，亦可以幫助其溫故知新，復(fù)習(xí)和鞏固實(shí)驗(yàn)課的理論內(nèi)容，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

二、建立互聯(lián)網(wǎng)物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門(mén)鞏固理論知識(shí)和掌握實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)型理工科課程[2]。學(xué)生不僅要對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行深入的掌握，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中還要通過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證探索。從課程屬性來(lái)看，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于課程操作難度比較大，深入掌握課程理論知識(shí)需要學(xué)生反復(fù)進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)操作。但是由于高校的設(shè)備資源有限，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)多名同學(xué)共用同一設(shè)備進(jìn)行操作的情況。這也就導(dǎo)致小組成員中只有部分同學(xué)能夠完整地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，而其他同學(xué)的參與度較低，實(shí)驗(yàn)操作能力得不到完整鍛煉。

針對(duì)這一點(diǎn)，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的操作環(huán)節(jié)，可以采取引入模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的方式為學(xué)生提供更多親自實(shí)踐的機(jī)會(huì)。讓學(xué)生通過(guò)線上模擬的方式，真實(shí)地感知實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)操作狀態(tài)，提高學(xué)生真實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作效率，以保證在真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境下學(xué)生能夠順利地進(jìn)行器械和設(shè)備的操作，節(jié)約調(diào)試和試錯(cuò)的時(shí)間，以最高效的方式達(dá)到物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。借此也可以提高高校物理實(shí)驗(yàn)器材的使用效率，讓更多的學(xué)生完整體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)流程，從頭到尾地動(dòng)手操作整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

例如，在進(jìn)行密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以為學(xué)生提供3D觀感下的電子仿真實(shí)驗(yàn)儀，讓學(xué)生進(jìn)行虛擬的“類真實(shí)”操作體驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，為了測(cè)量單一電子的電荷，學(xué)生需要在重力和電力之間做好平衡。而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，很多學(xué)生因?yàn)槿狈?shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，在操作“密立根油滴實(shí)驗(yàn)儀”時(shí)會(huì)出現(xiàn)操作失誤的情況，很難在第一次操作設(shè)備時(shí)就能做到熟練順暢。學(xué)生首次操作時(shí)，在儀器的調(diào)整和油滴的選擇方面都沒(méi)有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這種無(wú)經(jīng)驗(yàn)直接進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)很可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，難以得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

在此情況下，教師可以依靠網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)設(shè)備操作流程的實(shí)景動(dòng)畫(huà)并為實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)進(jìn)行分動(dòng)作解析。首先，在模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行中，可以為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前提供操作流程的具體展示，將動(dòng)畫(huà)展示和步驟提醒置于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)之前。其次，在學(xué)生的具體實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以將以“密立根實(shí)驗(yàn)滴油儀”為代表的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備通過(guò)3D建模進(jìn)行實(shí)景化，讓學(xué)生感知最接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)備情況。利用可以實(shí)際操作的電子化模擬設(shè)備，讓學(xué)生進(jìn)行“類真實(shí)”的器械操作和調(diào)試訓(xùn)練。

在模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的幫助下， 學(xué)生可以提前熟悉實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范和流程，并且利用網(wǎng)絡(luò)提前對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行操作模擬。這樣在線下的實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生就可以節(jié)省熟悉設(shè)備的時(shí)間，也可以有效避免操作失誤，提高物理實(shí)驗(yàn)的效率，實(shí)現(xiàn)更好的實(shí)驗(yàn)效果。

三、多渠道整合教學(xué)資源

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與資源服務(wù)平臺(tái)可以有效整合實(shí)驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)資源共享[4]。對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)講，充足的實(shí)驗(yàn)資源是保證實(shí)驗(yàn)順利開(kāi)展的重要基礎(chǔ)之一。利用豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，可以幫助學(xué)生在新穎的教學(xué)模式下了解更多的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，“互聯(lián)”一詞指的不僅僅是通信方面的技術(shù)性變革，也包括資源共享意義上的劃時(shí)代改變。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在“互聯(lián)網(wǎng)+”理念下，除了對(duì)教學(xué)地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)做出創(chuàng)造性改變，還應(yīng)該借助互聯(lián)網(wǎng)提供的多渠道資源實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)模式的改變。具體來(lái)講，多渠道整合教學(xué)資源具有多方面的意義。

首先，從更新教學(xué)資源的角度來(lái)講，利用互聯(lián)網(wǎng)渠道可以為講課獲取更多新穎的教學(xué)材料，讓物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊跟時(shí)代步伐。以教學(xué)課件為例，教師應(yīng)該在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中注意對(duì)以往的課件資料進(jìn)行及時(shí)更新。

在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，部分教師由于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)比較豐富，可能會(huì)認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)主要在于實(shí)驗(yàn)操作[5]。因此忽視對(duì)課件的設(shè)計(jì)和更新，故而在教學(xué)課件的準(zhǔn)備工作方面做得不夠充分。實(shí)際上，在教學(xué)過(guò)程中使用陳舊的教學(xué)課件不僅會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)知識(shí)更新不及時(shí)、課件內(nèi)容與實(shí)際操作要求不符等情況，過(guò)于老舊的課件排版模式，還會(huì)降低學(xué)生探索物理知識(shí)的興趣。物理實(shí)驗(yàn)課本身的知識(shí)量就比較龐雜，學(xué)生不僅需要掌握理論知識(shí)還要熟練進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。如果在教學(xué)課件方面可以設(shè)計(jì)得新穎一些，不僅能增加課件內(nèi)物理知識(shí)的外在美感，還能提高學(xué)生進(jìn)行探索學(xué)習(xí)的欲望。

以“第一PPT”為代表的許多網(wǎng)站都為教師提供了免費(fèi)幻燈片模板的下載功能，利用這些資源，教師可以將課件制作得更加精美，起到吸引學(xué)生閱讀的效果。此外，教師還可以整合課件內(nèi)容，在課件中加入視頻動(dòng)畫(huà)演示、背景音樂(lè)、圖片等豐富的知識(shí)展示形式，提高課件的生動(dòng)程度。這樣可以防止教學(xué)課件只做物理知識(shí)的簡(jiǎn)單堆砌而導(dǎo)致的學(xué)生審美疲勞，提高學(xué)生針對(duì)課件要點(diǎn)展開(kāi)學(xué)習(xí)的積極性。

其次，多渠道整合互聯(lián)網(wǎng)資源的重點(diǎn)除了要利用網(wǎng)絡(luò)資源增強(qiáng)課件內(nèi)容的新穎性外，還包括利用資源共享渠道的多元性。例如，多數(shù)高校都會(huì)通過(guò)“慕課”平臺(tái)、微信公眾號(hào)、微博等渠道發(fā)布最新的物理實(shí)驗(yàn)訊息。利用這些網(wǎng)絡(luò)渠道，教師可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)界動(dòng)態(tài)的及時(shí)掌握。并且在資源共享的理念下，多數(shù)高校還會(huì)對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行錄制。如果在正常的課時(shí)安排內(nèi)，學(xué)生無(wú)法對(duì)更多的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際訓(xùn)練，那么這些高校的錄制資源將會(huì)幫助學(xué)生理解和掌握更加全面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在觀看其他同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師還可以對(duì)影像資料中的操作進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行要點(diǎn)。

四、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考核方式

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方式在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下也有待創(chuàng)新，測(cè)試可以將更多的考核模式和測(cè)評(píng)項(xiàng)目引入課程的成績(jī)統(tǒng)計(jì)之中。以微信平臺(tái)為例，實(shí)驗(yàn)課的測(cè)評(píng)可以利用微信平臺(tái)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)的簽到、課中實(shí)踐的監(jiān)督以及課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改等工作。就學(xué)習(xí)過(guò)程來(lái)講，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)主要包括課前預(yù)習(xí)、課中實(shí)踐、課后復(fù)習(xí)這幾個(gè)部分。

以這些環(huán)節(jié)來(lái)看，將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與微信平臺(tái)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度更好的監(jiān)督管理。在微信這一互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的幫助下教師還可以更加高效地獲取學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的反饋結(jié)果，根據(jù)學(xué)生的掌握程度及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。

首先，在課程的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)時(shí)，微信平臺(tái)可以為學(xué)生提供更加便捷的信息獲取渠道。教師可以利用微信的公眾號(hào)功能，創(chuàng)建物理實(shí)驗(yàn)課的獨(dú)立公眾號(hào)。在公眾號(hào)上，教師可以對(duì)學(xué)生需要做的課前準(zhǔn)備工作進(jìn)行信息的編輯和推送，以微信文章或微信公眾號(hào)群發(fā)信息的模式將教學(xué)計(jì)劃及時(shí)地傳遞給學(xué)生，方便學(xué)生在課前進(jìn)行有針對(duì)性的準(zhǔn)備工作。以微信文章的形式發(fā)布課程準(zhǔn)備內(nèi)容還可以為學(xué)生在評(píng)論區(qū)提供留言的機(jī)會(huì)，教師可以讓學(xué)生在閱讀完課前須知后在評(píng)論區(qū)進(jìn)行“打卡簽到”，利用這一功能完成對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)工作的監(jiān)督。

其次，對(duì)于課中的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)講，教師還可以“雨課堂”等比較成熟的公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)課中與學(xué)生的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。舉例來(lái)講，“雨課堂”公眾號(hào)及其同名小程序向使用者提供了課件共享功能，學(xué)生的手機(jī)端幻燈片可以與教師電腦端的課件進(jìn)行同步放映。如果學(xué)生有不理解的地方，還可以利用雨課堂軟件提供的“彈幕”功能進(jìn)行問(wèn)題的發(fā)送。教師可以在講解課件時(shí)即時(shí)看到學(xué)生的“彈幕”信息，這樣一來(lái)也就省去了學(xué)生舉手發(fā)言的時(shí)間，提升了課堂講解效率[6]。這些“彈幕”信息也可以作為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的參考，為成績(jī)的考核增加新的構(gòu)成要素。

最后，互聯(lián)網(wǎng)在課后的溫習(xí)環(huán)節(jié)能起到有益作用。在進(jìn)行課后復(fù)習(xí)時(shí)，學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有沒(méi)有掌握的情況，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于經(jīng)驗(yàn)不足可能也會(huì)出現(xiàn)達(dá)不到實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果的問(wèn)題。對(duì)此，在微信公眾號(hào)上教師可以對(duì)常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要的總結(jié)和解釋，以方便學(xué)生進(jìn)行搜索查詢。

例如，針對(duì)“分光計(jì)”這一關(guān)鍵詞，學(xué)生可以在公眾號(hào)資源檢索中搜到“分光計(jì)的調(diào)整與玻璃三棱鏡的測(cè)量”“分光計(jì)中的綠色十字像”“放置三棱鏡看不到綠色十字像”等相關(guān)文章，幫助學(xué)生更好地理解和進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)[7]。當(dāng)然，課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)除了知識(shí)的再次理解外，還包括了學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。在物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行完畢之后，學(xué)生還需要將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理記錄，形成最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果。利用微信平臺(tái)，學(xué)生可以將自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行上傳，教師可以通過(guò)“批改網(wǎng)”等小程序?qū)W(xué)生的報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行審閱批注。在小程序的幫助下，可以直線式縮短作業(yè)的成績(jī)登記和批改時(shí)間，改變以往的成績(jī)記錄模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生考核的快捷化操作。

五、結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了更多的教學(xué)思路。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)授課、搭建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、多渠道整合教學(xué)資源以及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考核方法等途徑創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式。利用互聯(lián)網(wǎng)的“即時(shí)性”特征，教師可以實(shí)現(xiàn)和學(xué)生的“無(wú)時(shí)差”交流，將教學(xué)的距離縮短，更好地向?qū)W生提供教學(xué)服務(wù)。學(xué)生在“互聯(lián)網(wǎng)+”理念下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也能更有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在信息技術(shù)的支持下隨時(shí)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)研究，收獲更好的實(shí)踐和學(xué)習(xí)效果。