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大学物理实验网络课程设计论文

1引言

大学物理实验是面向高等院校理工科专业学生开设的一门必修课程,也是对学生进行科学实验基本训练的一门基础课,旨在使学生获得基本的实验知识、方法和技能方面的训练,激发学生学习物理的兴趣,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生积极探索、团结合作的精神[1].随着多媒体技术和互联网技术的发展和普及,传统的教学方式已不再适应时代要求.教育部印发《教育信息化“十三五”规划》,明确提出“以教育信息化引领教育现代化”的要求,各高等院校正在加快教育信息化基础设施和数字教育资源建设,提高教师信息化应用水平,促进信息技术与教育教学深度融合,不断提高大学物理实验教育教学质量[2].笔者根据学校提供的moodle网络教学平台,设计了符合大学物理实验教学特点的网络课程,并应用于日常教学和管理中,起到较好的教学效果.

2大学物理实验教学存在的问题

大学物理实验的教学对象是大学一、二年级的学生,是物理专业学生进入大学后的第一门实验课程,所以学好大学物理实验对后续其它实验课程的学习至关重要.在多年的传统教学模式下,大学物理实验的教学现状存在以下几方面的问题.(1)教学计划学时数少.受新教学计划和新教学大纲的影响,大学物理实验的学时数减少,实验理论课堂讲授的时间更少,教师与学生的互动很难进行,启发性和探究性教学难以实施[3].(2)学生物理实验基础水平参差不齐.来自城市优质学校的学生动手能力较强,基本上都能够在规定的时间内完成实验.而来自边远农村地区或城市部分面上中学的学生动手能力相对较差,由于这些学校的实验设备不足,学校无法开展物理实验基本技能的训练,所以这些学生很难在规定的时间内完成实验,有些同学连最基本的测量仪表如电压表、电流表都没见过.(3)实验教学效果差,学生做完实验就忘记.由于受实验时间的限制,教师一般采用传统的教学模式,即先集中简要介绍实验原理、实验步骤、仪器操作规程、原始数据记录及数据处理与分析,再让学生独立完成实验操作和实验记录.教师讲授完这些教学内容后,留给学生独立完成实验的时间少,学生怕无法按时完成,产生紧张情绪,对老师的启发性提问不屑一顾,对一些实验现象缺乏思考.虽然按要求完成了实验数据的记录,也只是对老师的实验演示的重现,对实验理解不透彻,做完实验就把操作忘记.等到期末操作考试时,面对曾经做过的实验束手无策.(4)学生实验报告书写潦草,不规范,提交不及时.近年来,随着高校扩招,学生数多,教师队伍建设跟不上,教师的教学工作量大,实验报告无法及时批改,堆积如山.(5)考核制度落后,有待改革.目前的考核方式是根据不同专业采用纸质笔试或操作考试.有了网络课程的试题库后,就可以采用网上抽题网上笔试和网上抽题现场操作考试相结合的方式.

3基于Moodle网络教学平台的优势

Moodle(ModularObject-OrientedDevelopmentLearningEnvironment)是一套公开源代码的网络课程管理系统,Moodle翻译成中文就是“面向对象的模块化开发动态学习环境”.Moodle是以建构主义为教学依据,采用与我国新课程类似的模块教学,它的基本模块有:站点管理模块、用户管理模块、课程管理模块、作业模块、论坛模块、资源模块、测试模块等.Moodle作为网络教学平台具有以下几点优势[4-5]:(1)界面设计简单、高效、安全,绝大部分教学内容、资源等可即时添加、即时显现.(2)支持多种课程形式和灵活多样的学习活动,例如Booking、ForumNG、Journal、Technical、wiki、协作程序教学等.教师能够随时选择合适的标准进行教学评价,并根据学生的学习情况调整生成新的课程目标.(3)教师可以查看成员日志,统计每个学生的活动细节如最后访问时间、阅读次数,汇编每个学生的详细报告.一般访问次数多的学生,学习比较认真,学习成绩也比较好.(4)教师可以布置作业,平台可以自动记录学生上传作业的时间,教师可以随时查看学生的作业,并在平台上进行评定,了解教学效果.平台即时把评判结果反馈给学生,使学生能及时修改并再次提交.(5)支持教师的混合式教学和学生的个性化学习,帮助教师与学生在协助的在线环境中交流.有多种类型的论坛如聊天室、课程新闻讨论区、教学讨论区等供选择,促进了教师与学员、学员与学员、学员与课程之间的交互.(6)支持多种格式文件资源的上传,如Word、Powerpoint、Flash、视频和声音等电子文档.

4《大学物理实验》网络课程的设计

基于大学物理实验的教学特点和Moodle网络教学平台的优势,设计的大学物理实验网络教学课程,可以弥补传统大学物理实验教学中存在的不足.该网络课程的总体设计如图1所示,网络课程主界面截图如图2所示,各主要功能模块介绍如下:(1)用户管理.用户成员包括管理员、课程创建者、教师、无编辑权教师、学生、访客等.教师可以手动添加学生名单,也可以设置“选课密码”让学生自己选课成为该课程学员.(2)课程设置.教师可以对课程名称、课程简介、课程开始时间和结束时间、课程格式、外观、命名角色进行设置.(3)实验教学资源.包括课程基本信息、实验项目、实验讲义下载、实验教学视频、虚拟仿真实••105验、基于Excel的数据处理系统、实验仪器介绍、优秀学生实验报告展示等.课程基本信息:包括课程介绍、实验教学大纲、实验考试大纲、教师队伍介绍、互联网上的其它教学资源链接.实验项目:根据学校开展的实验项目力热、电磁、光学等实验,分别进行独一介绍,介绍内容包括实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、数据记录及处理.实验讲义下载:教师每学期都会对教学内容做适当的修改,提供最新电子版的实验讲义和其它网络上的优秀教材供学生参考.实验教学视频:将教师的课堂教学视频、实验操作视频等通过采集录制、剪辑、字幕后期处理,或针对具体某一实验操作流程、实验现象的观察等制作成微视频、微课上传到该模块,供学生课前预习,课后复习.支持多种视频格式如MP4、FLV等,但为了保证视频能兼容各类终端(如PC、安卓、苹果)系统的各种浏览器,实现视频的在线播放,教师在上传视频之前,应先将视频转换成MP4格式(采用AVC720p或者AVC480p),视频上传后将视频文件名称改为英文名称.虚拟仿真实验:该模块添加了由中国科学技术大学基础物理中心研发的霍尔效应、双臂电桥测电阻、热敏电阻温度特性等部分物理仿真实验和由学校师生自行开发的基于LabVIEW的虚拟示波器、虚拟信号发生器等虚拟仪器.利用虚拟实验或仿真实验辅助实验教学,可以打破传统实验教学的束缚,有利于学生能动性的发挥,让学生有更多的时间讨论和解释实验结果、反思实验过程,同时也能促进同学之间的合作与互动,减少实验设备与空间,节约资金,改善实验条件[6].实验数据处理系统:利用Excel、Origin等软件制作实验数据处理模板,输入原始数据后,便能直接计算出实验结果.该功能应用于实验室,提供给学生检查实验数据是否正确,能减少实验数据处理的时间.实验仪器介绍:该部分包含实验仪器图片和仪器使用说明及注意事项.让学生在做实验之前,先了解和熟悉实验仪器的使用方法,减少实验时间,提高实验质量.优秀学生实验报告展示:教师可以挑选一些优秀的学生实验报告进行展示、表扬,起到示范作用.一些典型错误的学生实验报告,也可以经教师批改指正后展示,防止学生重复错误.教学课件下载:提供教师的课件及教学资料,方便学生自学.基础较差的学生能重新学习掌握基本知识,而优等生则能发现更深层次的问题[7].(4)实验室开放预约:该功能有利于开放实验室的科学管理和方便想补做实验或提高实验的同学预约实验时间.(5)网上考试系统:教师可以对每个实验项目直接添加小测验,也可以利用MQE试题编辑软件制作试题库后,再添加到该模块中.小测验用于课程的正式考试、每一实验项目的测验、使用以往旧题目做练习性测验、提供学生表现立即反馈、让学生自我评价.学生期末考试方式,采用网上随机抽题,网上笔试和实验室现场操作考试,省去了人工纸质抽题的麻烦.(6)实验教学活动.该模块包括实验报告提交、教学讨论区和教学信息发布.实验报告提交模块:对于部分实验项目,鼓励学生利用计算机软件进行数据处理,并完成一份完整的实验报告,通过作业提交功能提交,教师可以随时随地利用移动终端网络设备进行批改和评价.教学讨论区模块:该讨论区的类型有博客形式的标准讨论区、单个简单话题、单个人发表一个话题、问题及解答讨论区和一般问题的标准讨论区.教师提出一些实验中出现的问题,供学生进行讨论、探究.随着学生应用手机微信的普及,教师可以利用微信的群聊功能,在微信中建立群聊,将“群二维码名片”发布到网络课程中,学生通过微信“扫一扫”就能加入群聊,进而开展基于微信的教学互动.教学信息发布模块:利用新闻讨论区发布普通新闻与通告,把学生实验安排表、实验分组情况表,考勤统计表、成绩统计表等发布到网络课程上,方便学生及时掌握课程教学信息.还可以发布本学科学术讲座、学术交流活动、学科最新研究动态、物理实验设计大赛和学生获奖新闻等信息.(7)实验教学评价.评价的类型有反馈、互动评价和投票.反馈可建立自定义的问卷调查;互动评价允许收集、查看以及评价学生的工作;在投票模块中,教师提出一个问题,并给出多个应答选项,由学生在线投票.

5结束语

利用基于Moodle网络教学平台进行物理实验教学,能够有效弥补传统实验教学之不足,能够充分运用以教师为主导和学生为主体的教学活动,有利于加强教师与学生之间的交流和互动,也有利于加快推进学校教育信息化管理和提高实验室信息化管理水平.

作者:黄贤群 石燕飞 刘秋武 单位:韩山师范学院

参考文献:

[1]文亚芹.大学物理实验[M].西安:西安电子科技大学出版社,2010:1-5.

[2]教育部科技司.2016年12月教育信息化工作日报[EB/OL].[2017-02-06].http://www.edu.cn/xxh/focus/201702/t20170206_1486426.shtml

[3]肖立娟.大学物理实验教学的现状与教学改革的探究[J].大学物理实验,2015,6(28):114-116.

[4]谢幼如,柯清超.网络课程的开发与应用[M].北京:电子工业出版社,2005:208-211.

[5]张豪峰,葛晨光.信息技术及其教育应用[M].北京:科学出版社,2008:130-161.

[6]单美贤,李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京:教育科学出版社,2005:118-119.

[7]陈芳林.多媒体课件制作教程[M].北京:电子工业出版社,2003:1-2.

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