摘要：通過對傳統大學物理實驗教學現狀的分析與討論，指出了目前大學物理實驗課程的教學方法單一、枯燥，針對大學物理實驗課程的教學方法進行研究，把慕課模式引入大學物理實驗課中，將慕課模式的學習與傳統模式的課堂教學相結合，把學習理論知識放在慕課中，實驗操作部分放在傳統的課堂中，此方法可充分調動學生的積極性與主動性，並能培養學生的科學素養和創新精神，從而提高大學物理實驗課的教學質量．
關鍵詞：大學物理實驗；慕課；教學方法
中圖分類號：Ｇ６４２．４２３ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：１００５－４６４２（２０１６）０５－００２５－０４
在科學技術迅猛發展的今天，高等理工院校人才培養的要求逐漸提高，大學生必須具備堅實的物理基礎、出色的動手實踐能力和勇於開拓的創新精神．大學物理實驗是基礎教學的重要組成部分，是系統地訓練學生掌握實驗方法和實驗技能的開端，這門課程內涵豐富，覆蓋面廣，信息量大，對於激發學生想象力、創造力，培養和提高學生獨立開展科學研究能力具有不可替代的作用，所以學好物理實驗對於廣大理工科學生來説是十分重要的．目前，對於傳統大學物理實驗教學存在幾點問題［１］：１）教學模式呆板，教學內容固定、陳舊，以教師為中心，教師指定學生完成相應的實驗內容，學生被動地按照要求和操作步驟進行實驗，使學生對本來有趣的實驗失去興趣，這種教學模式無法培養學生的創新精神．２）學習時間固定，學生只能在短短的課堂時間內完成教師所要求的實驗內容，這樣就避免不了有些學生為了應付而學習．３）考核制度不完善，一般成績考核都以教師為中心，很難做到公平、公正．近幾年，慕課像一場全球性的數字海嘯，給世界高等教育帶來了巨大的衝擊，引發了一場教育的風暴．慕課（ＭＯＯＣｓ）是Ｍａｓｓｉｖｅｏｐｅｎｏｎｌｉｎｅｃｏｕｒ－ｓｅｓ［２］的簡稱，其意為：大規模開放性的在線課程．慕課不僅是學習內容和學習者的聚集，更是一種通過共同話題或某一領域的討論將教師和學習者連接起來的方式［３］．隨着信息技術的發展和互聯網的普及，慕課受到了ＩＴ精英和教育專家們的高度關注［４］．慕課相對於傳統教學具有如下特點：第一，課程時間較短，這要求課程更突出精華；第二，學生可以隨時隨地去學習，改變了傳統課堂教學模式；第三，將學生從被動學習轉變成主動思考．本文針對現有的大學物理實驗教學模式展開研究，把慕課模式引入大學物理實驗課中，將慕課模式的學習與傳統模式的課堂教學相結合，把學習理論知識放在慕課中，將實驗操作部分放在傳統的課堂裏，這樣學生就可以自行選擇學習時間和學習地點，不受傳統課堂的時間和地點限制，只要有網絡的地方學生均可學習，然後在課堂上進行實驗操作以及數據處理等過程，最後進行課堂討論，這樣既節省了課堂上理論知識的講授時間，又增加了學生的實驗操作時間和討論環節，並且學生有充分的時間來自主設計實驗方案，組裝實驗儀器，從而提高了學生的學習興趣，培養學生的動手能力和創新意識．
１傳統大學物理實驗教學模式分析
對石油工程系、機械自動化工程系的大學物理實驗課的預習情況和實驗操作成績進行統計．表１是石油工程系和機械自動化工程系學生的預習情況，從表中可看出的有５％的學生沒有預習報告，８６％的學生的預習報告照抄實驗教材，只有１０％的學生能夠真正地查文獻找資料，完成預習過程．分析原因有以下幾點：１）由於學生是非物理專業，所以對物理實驗的重視度不夠，學習不積極主動．２）學生不知道應該怎樣預習物理實驗，從而導致預習報告只能照抄教材．３）學生接受了以往的灌輸模式學習，不願意由被動學習變為主動學習，這就造成了學生在課堂上過於依賴教師的講解和演示，而實驗課時不充足，若佔用過多時間進行講解和演示，學生動手的時間就會很少，達不到實驗教學的真正目標與效果［４］．從而導致實驗操作考核成績不及格的人數較多.表２是石油工程系與機械自動化工程系的實驗操作考核成績，從表２能夠看出僅有１８％的學生獲得實驗操作部分的優秀成績，而大多數的學生操作成績達到及格，有２３％的學生在操作部分無法拿到及格的分數．這一結果説明了學生無法獨立地完成整個實驗過程，並且不會進行數據處理、誤差分析，在實驗中出現問題不能獨立解決，只能求助於教師．為了更好地解決以上問題，將“慕課”的教學形式融入大學物理實驗課程．通過慕課，學生在實驗前進行個性化地自主學習完整個實驗課程，避免了學生預習不理想的情況，在課堂上進行有序的實驗，在教師帶領下進行設計實驗方案，動手組裝實驗儀器，討論實驗結果，從而使學生真正地理解實驗的真諦，不會出現考試過程中不會操作，對實驗現象不會分析等情況．
２大學物理實驗課程融入“慕課”的教學形式，改革其教學方法
以增強學生科學素質、提高學生科學思維意識為準則，通過改善教學模式，使學生由被動學習轉變成主動學習，鼓勵學生為自己的學習負責，從而提高大學物理實驗教學質量，改革的課堂教學方案如圖１所示．
２．１慕課模式的學習
學生可以通過在線視頻學習實驗課程，包括學習實驗背景、實驗原理、實驗內容、實驗步驟等，與傳統教學模式相比，慕課模式的優點是學習者可以自行選擇學習時間及學習地點，同時可以針對不懂的部分有針對性地進行回放學習，直到能夠完全看懂、學會為止．這樣不僅可以減少教師在課堂的講授時間，而且能夠提升學生在課堂的自信心，提高了學生的學習效果．視頻可選取國內外著名高校的教學視頻拼接，也可請有經驗的一線教師錄製．學生可以藉助在線習題進行自測以鞏固學習效果、加深理解實驗原理．習題及答案由專家及有經驗的一線教師擬定併發布．當完成此次課程後可進入在線虛擬課堂與其他在線學習者進行交流互動，在進一步加強對本次課程的理解的同時進行實驗內容以及實驗方案的討論，也可將問題以討論帖的形式掛於虛擬課堂的虛擬“黑板”上，待後來的學習者參與分析與討論，同時教師定期或不定期上線給予疑難問題的解答與指導．通過這種慕課模式的學習、討論，學生由被動參與者變成了主動學習者，並且只要有網絡的地方，學生可以隨時隨地學習，解決了課堂教學侷限性的問題．
２．２課堂教學模式改革
通過在線學習，學生對實驗原理、實驗內容、實驗操作步驟已經初步掌握，教師和學生共同走進傳統的課堂進入動手操作環節．１）首先要求學生按實驗教材內容順利完成實驗，並對產生的實驗現象和實驗數據進行分析，判斷實驗結果是否符合理論預期．２）學生完成指定的實驗後，教師引導學生對此實驗進行討論，討論的內容由淺入深，一般包括：出現某種實驗現象的原因，數據中誤差的來源，如何減小測量過程中出現的誤差，計算誤差的不確定度，制定其他可行的實驗方案，等等．３）通過由淺入深地學習，學生能夠自己設定實驗方案，教師對學生設定的實驗方案進行修改，幫助學生順利完成實驗．在設計實驗方案的過程中，學生能夠掌握主動權，有獨立思考的機會，能夠清楚哪些是自己的強項和弱項，從而取長補短，關注如何提高自身學習能力的策略和習慣．４）學生獨立搭建實驗裝置，完成整個實驗過程．在教師的指導下，學生自己搭建新的實驗裝置，並完成實驗數據的測量和處理過程，並進行誤差分析與計算．在這個過程中，學生認為在學習中值得冒險嘗試新方法，他們能夠從錯誤中吸取經驗，舉一反三，從而培養學生的創新精神和對科學的嚴謹態度．在這個過程中，學生與教師的共同學習，減少了距離感，有利於教師因材施教．
２．３成績考核制度改革
嚴格的考核制度是保證優良教學質量必不可少的前提條件［３］．目前，大學物理成績考核制度分為實驗操作與筆試成績，比例分配各佔５０％．為提高學生對實驗的積極性，改變成績考核制度，將成績考核分為線上自測、實驗操作和筆試成績，比例分別為１∶４∶５，滿分為１００分．對於能力較強的學生可以申請期末考試免試，申請免試的學生除要取得平時的基本實驗、綜合訓練、考題討論課等教學環節的優異成績外，學生還要選擇教師設置的'一些創新型實驗，要求學生自己查閲資料、分析理解、制定實驗方案，學生可以在開放的實驗室裏改進或重新制作實驗裝置，設計新的實驗內容，並完成實驗研究論文［４］．
３融入慕課思想的教學實踐
作者於２０１５年３月針對邁克耳孫干涉實驗課對本校２０１４級１４０３０６班採取了試點教學．首先準備預習環節的視頻，視頻內容主要為邁克耳孫干涉實驗的背景、實驗原理以及實驗內容．學生在課下預習視頻，瞭解邁克耳孫干涉實驗的精髓及實驗內容．課堂上教師運用１０ｍｉｎ講解操作實驗儀器的注意事項，留給學生４５ｍｉｎ進行基於邁克耳孫干涉儀的光波長測量實驗，並利用剩餘的３５ｍｉｎ由教師引導學生進行討論．討論題目根據實驗內容預先設計好，例如：最初設計邁克耳孫干涉儀的目的是什麼？現今邁克耳孫干涉儀的應用領域有哪些問題？等等，以此提高學生對邁克耳孫干涉實驗內涵的理解．通過上述教學環節２０１４級１４０３０６班所得成績列於表３，同時將２０１３級１３０３０５班的邁克耳孫干涉實驗課成績作為對比也列於表３．２０１３級１３０３０５班人數為３５人，採用的是傳統的教學模式，２０１４級１４０３０６班的人數是３３人，採用的是本文所述的教學模式．通過表３的數據可以看出：１）預習環節優秀和良好的比例明顯增大，成績提高顯著；２）實驗操作環節的成績提高並不明顯；３）實驗報告成績有所提高．通過課堂狀態分析，實驗操作環節的成績提高不明顯的原因是課堂操作時間短，在增加課堂操作時間的同時需要有針對性地增加學生動手能力的訓練．
４結束語
本文將慕課模式引入大學物理實驗課中，將慕課模式的學習與傳統模式的課堂教學結合，在大學物理實驗課堂充分利用慕課的優勢，縮短了教師講解環節和機械式的重複過程，留出大部分時間用於學生實驗操作時間和討論，有利於激發學生的學習興趣，提高學生的主動性，培養學生的動手能力和創新意識，從而提高了物理實驗教學質量．
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