基于网络平台的物理实验多维教学模式研究与实践

洪炜宁，钱良存，刘家菊，黎 珉

（安徽农业大学 理学院，安徽 合肥 230036）

基金项目：2014年教育部高等学校大学物理课程教指委教学研究立项项目（DWJZW201435hd）；2014年安徽省教育厅重大教改研究项目（2014zdjy031）；2013年安徽省教育厅省级质量工程项目（2013sxzx009）

1 引言

近年来，我国网络课程的发展很快，网络课程的建设和应用已经成为推动教学改革，提高教学质量的重要组成部分。与此同时，在新的人才培养方案中，我校的《大学物理实验》课程课时数又有不同程度的减少。在这种新的形势下，为了保证教学质量，同时要加强学生自主创新能力的培养，我们考虑把网络技术引入辅助实验教学中。2011年，我们建设了《大学物理实验》网络课程。含实验课件，教学视频，仿真实验等丰富的课程资源。为师生提供了现代化辅助手段和良好的多维学习平台。通过一个学期的教学实践，结果表明该课程在老师辅助实验教学上发挥了很大的作用，学生可以从容地坐在自己的位置上观看老师的实验教学，增加了教学的直观性和趣味性，教学效果得到了很大的提高，受到了老师和学生的一致好评。而该平台在学生网上自主学习上却没有充分发挥其重要功能，大部分学生并没有自觉地按照老师的上课要求，先通过网上预习后，再到实验室做实物实验。原因是由于现有的网络课程不能有效监管学生学习效果，全靠学生的自觉和兴趣学习。从多数学校了解到，网络课程的教学情况与我校相似，其网络课程大部分用于老师助教，而如何督促学生自主学习研究比较少，大部分学校都只重视网络课程的建设，而未有将课程建设的成果切实应用到实验教学中，也没有有效的评价机制。基于上述情况，为了充分发挥网络课程的作用，提升网络课程的功能，有效地督促学生利用网络课程自主学习，培养学生能力，切实提升教学质量。在现有的《大学物理实验》网络课程基础上，我中心开发了学生网上学习成绩管理数据库，并重新整合课程资源，形成了由基础实验和专题实验二个实验模块，含基础性、综合性、设计性与研究性四个层次实验教学新体系下的《大学物理实验网上学习与评价一体化》教学平台，并建立网络学习与课堂教学相结合的多维教学模式，将学生的网上学习成绩进行有效评价，使学生在网络课程的学习成绩能得到有效管理，有效督促学生更好地利用网络教学资源进行学习，以保证网络教学的监督性更加有效，切实发挥网络课程的“助教”、“助学”和“助管”等多种功能。力在通过对《大学物理实验》网络课程的优化和功能的提升来探索出一条切实提高物理实验教学质量和水平的可行性道路。

2 构建了两个模块和四个层次实验教学新体系

农业院校的大学物理实验课程普遍存在课时少，学生多，设备不足，教学效果不佳的现状。以“夯实基础、加强应用、培养能力、突出特色”为指导思想，将旧教学体系中的综合性实验，设计性实验和研究性实验按照学科方向分别整合，把老师的教科研成果转化为实验教学内容，建设体现农林特色的综合、设计、研究于一体的逐层提高的专题物理实验项目，形成由基础实验和专题实验二个实验模块，含基础性、综合性、设计性与研究性四个层次的实验教学新体系，在满足基础技能训练培养的基础上，将有限的教学时间集中到一个专题实验项目中进行系统学习，避免了实验项目与实验时间过于分散而导致的教学效果不佳的局面，力在通过专题实验的分层教学，逐层训练学生的实验应用能力、分析问题和解决问题的综合能力与创新能力，新体系如图1.

3 建设了《大学物理实验网上学习与评价一体化》教学平台

该平台含学习系统和评价系统两部分内容：

3.1 新体系下的网络学习系统

学习系统中的每个实验项目含有：学习要求、实验课件、教学视频、虚拟操作、在线测试等九个子模块。提供给学生网上预习和复习，丰富的网络学习资源，有利于学生的自主学习、系统化学习、探究式和合作性的学习，使教学内容在时间和空间上得到很大的延伸，弥补了实验课学时不足的问题，实验内容的深度和广度比没有减课时的时候反而有了明显的增加。

3.2 成绩管理评价系统

由专门的管理员负责，以师生交互为主体，形成多维的教学-考核-评价体系。

（1）学生：学生可以通过本系统进行实验项目测试和期末考试并查看测试成绩。实验项目测试前，系统设置了学生必须先通过学习系统的预习要求、实验原理、仪器介绍、虚拟操作等每个环节的环环相扣学习，最后才能进入到相应实验项目的测试。学生每次获取的实验项目测试题是随机产生的，每个项目测试次数最多三次，最高分作为该项目的预习成绩。期末考试，每位学生的期末考试题是随机产生的且只能在规定的时间内打开试卷进行考试，考试时间到，系统自动关闭。系统根据老师拟定的评分标准进行自动阅卷和评分。

（2）教师：老师能查看自己名下学生的项目测试成绩和期末考试成绩，教师可以调用实验项目试题库中的题目组成期末考试卷，也可以新增题目组成考试试卷，并提交至试卷库备用。每场考试可以使用试卷库中的多份试卷，实现不同的学生使用不同的试卷。课程成绩包含预习测试成绩、课堂操作成绩以及期末考试成绩。其成绩分别占课程总成绩的20%、50%、和30%，预习测试成绩和期末考试成绩由系统根据学生测试成绩自动统计，老师只需填报50%课堂操作成绩，系统自动统计每位同学的总成绩，最后由老师将每位同学的成绩提交到教务处

（3）管理员：管理员可以在系统中对用户的各种基本信息进行授权管理。管理员具有系统中的所有权限，包括试题库建设、试卷库数据的维护，用户信息的维护等，同时还具有发布公告、出题、组卷、安排考试、成绩管理等功能。

4 构建了多维教学模式

4.1 “必修项目”和“选修项目”相结合

精选5个基础性实验为学生必修的实验项目，而以综合性、设计性以及研究性实验为主的专题实验项目为可选项目。可选实验项目的学分根据实验内容的难易程度有所不同，由中心给出可选项目所对应的学分菜单，在教师指导下，学生根据兴趣和专业需求，自由选择实验项目和实验时间，只要完成实验课程的学分并通过期末考试就能获得相应的物理实验课程成绩，已对全校50多个专业的3000多名学生进行了全面开放式物理实验教学的试点，很受欢迎，满足了不同学科，不同专业，不同层次学生的需要。避免了过去不同专业上相同实验项目，避免了相同专业上相同实验并在同一上课时间而相互抄实验数据的情况，实现了实验内容、实验时间和实验老师的全开放，激发了学生学习物理实验的兴趣，提高了实验教学效果。

4.2 “网络学习”和“课堂教学”相结合

依靠《大学物理实验网上学习与评价一体化》教学平台，规定学生在进入实验室实物操作前必须先通过网上教学平台相应实验项目各个环节学习和测试后，才能进实验室进行实物实验项目的操作，同时网上预习测试成绩纳入实验课程总成绩中，并规定没有进行网上预习的，该实验项目的成绩以零分处理。此方法极大地提高了学生自主学习的积极性，强化了预习实验的目的。

4.3 “传统教学”与“开放教学”相结合

基础性实验仍然采用传授和指导的教学方法，老师借助网络课程的多媒体课件向学生讲解实验原理和实验方法，由学生完成实验；专题实验根据不同层次的实验内容，采用不同的教学方法，例如在研究性实验中，采用讨论互动式的开放式教学方法，把一个实验班分成若干个研究小组，老师上课前提出实验要求，由学生们课前查找相关资料、确定研究实验方案等；上课时，各小组汇报自己的实验方案，老师组织学生进行讨论和综合评价，最终确定最佳方案。专题实验的实验报告采用小论文或实验总结等形式。此举改变了以往学生被动学习的模式，培养学生独立思考和创新的能力。

4.4 “传统考核”与“网络评价”相结合

实验课程成绩评价方式包括课程网络预习，课堂教学，期末考试等，学生成绩由教师根据网上预习测试、课堂实验完成情况及期末考试成绩进行综合评价。

5 实践效果

（1）《大学物理实验网上学习与评价一体化》教学平台的建立，给学生提供了自我学习，自我评价的学习环境，给老师提供了学生通过网络课程学习的监管功能，开创物理实验课程教学新手段，提升实验教学管理水平。

（2）将《大学物理实验网上学习与评价一体化》教学平台应用于教学中，采取课前网上预习、课中课堂操作、课后深化三维一体以及多重结合的实验教学模式，教学效果显著。转变了教育观念，将老师“教”转变到学生自主“学”，充分发挥学生自主学习与探究学习的主体作用。学生学习物理实验的兴趣和积极性大幅提高，物理实验成绩显著提升，期末考试的不及格率大幅下降。

（3）经过3个轮次的教学实践，新体系极大提高了学生预习实验的效果，提高了学生协作能力，提高了学生的综合能力和实验能力。学生学习积极性大为提高，抄袭和伪造实验数据的现象大大减少。此外，由于学生课前网上预习和仿真操作，使实物实验操作时间大大缩短，原需3个课时完成的基础实验项目，现在2个课时就能完成，使得有更多的时间用于专题实验项目的学习。

本中心所构建的基于网络平台的多维教学模式，以师生交互为主体，让学生真正主动地参与到实验中去。将“多层次”教学融入到专题实验项目中，由浅入深，由基础到创新，学生在完成一套实验项目后，能够熟练掌握相关实验仪器的操作并掌握初步的设计创新技能，从而达到真正的实验教学目的，而不是纯粹地为了教学而教学，为了实验而实验的割裂式，分散式的教学。多层次教学理念的推行和尝试，是大学物理实验教学理念的一次升华，我中心会继续以学生为主体，实验思想为灵魂，创新为目的，为更多的师生提供平台，也为农业类高校大学物理实验的教学模式探索提供重要参考。

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参考文献：

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