?大学物理实验信息化教学改革探索
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作者:陆萍 吴杰
摘 要 分析当前大学物理实验教学存在的问题，构建大学物理实验信息化教学体系并对该体系的教学效果进行分析，为大学物理实验教学改革提供参考和借鉴。
关键词 大学物理实验;信息化教学平台;信息化资源;大数据;素质教育;实验仪器
中图分类号：G652 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2020）07-0116-02
1 前言
近年来，随着素质教育的不断深入推进，学生的综合实践能力培养越来越受到学校及教师的重视。随着信息技术发展不断加快，教育领域也越来越重视信息化技术在教学过程中所发挥的重要作用。对于理工科大学生而言，大学物理实验课程是非常重要的实践类课程，该课程环节的学习对提升学生的实践动手能力、培养科学素养有着重要意义，可帮助学生提升创新思维能力、理论与实践融合能力。
传统教学模式一般包括课前预习、课堂教学、学生实践操作、汇总实验数据，并由教师进行批阅等环节。近年来，随着社会的不断进步，学生的学习习惯也在逐渐发生改变，传统教学模式也存在诸多问题，例如：课前预习不够充分，缺乏理论基础作为铺垫，在具体实验过程中缺乏规范化管理等;在课后，师生之间缺乏有效的沟通交流。这些问题导致大学物理实验教学质量不高，学生的学习兴趣不高。随着信息化技术的应用和普及，通过信息化平台获取知识信息已经逐渐成为当代大学生学习的重要方式之一。因此，如何高效利用信息化教学方法提升物理实验教学整体水平，成为摆在一线教师面前的重要课题。
2 大学物理实验教学存在的问题
某校主要通过随机抽取的方式，从3000名学生中抽取250名学生进行问卷调查，对传统教学模式中的不同教学实验环节进行数据调研分析，数据结果能够反映出以下几个方面存在的相关问题。
课前预习问题 数据显示在预习环节，绝大多数学生是在课堂中进行预习的，只有少部分学生理解实验内容和涉及的环节，大多数学生在预习过程中并不能全面理解实验具体内容和不同环节[1]。此外，教学设备以及相关实验硬件套数缺乏，导致学生在预习过程中不能接触到相关实验仪器，使得学生所接受到的知识不够具体化，也不能很好地将理论和实践结合起来。在具体的预习方式上，大多数学生只是以教材为基础，进行内容方面的预习，未结合相关网络数据和知识作为辅助。
再者，在教学过程中，因为课前预习不全面，大多数学生希望在课堂上由教师对实验仪器的具体操作方法进行示范与讲解，这样既会导致学生在未全面理解与掌握实验原理的状况下，不断重复教师的操作环节，占用课堂教学时间，也会导致学生的学习兴趣逐渐降低，无法有效培养学生的实践能力。此外，在学生获取实验数据时，教师通常凭借自身经验对学生的实验数据结果的精准性进行判断，但是当实验数据比较复杂时，很难发现其中的错误，导致不能及时对学生给予相应的指导和解答。因此，学生只有在充分了解和掌握实验原理、方案以及相关仪器的基础上，才能够在实验过程中得心应手，发挥动手实践能力，从而提升实验教学效率;否则便会导致学生在具体实验过程中遇到各种各样的问题，无法按时完成教学任务。此外，学生在对实验仪器不了解的情况下，也很容易造成仪器损坏。
课堂时间分配不科学 在物理实验课堂教学过程中，通常主要是由学生独立自主完成相关操作任务，教师负责对学生进行指导和解答，学生需要独立进行实验，因此，教师在课堂中的讲解时间应当控制在合理范围内。目前，在大多数学生进行实验前，教师要花20分钟去讲解实验的原理、具体操作和相关注意事项，主要的教学目的是引导学生逐渐掌握相关实验仪器的具体操作方式，进一步明确实验内容、实验方法和技巧、对于数据的处理等，因此，课堂时间是非常有限的。如果教师讲解的时间过长，导致学生的实验时间会相应减少，影响实验教学的效果。因此，教师在教学前一定要根据学生的实际情况合理分配时间，才能够更好地完成课堂实验教学相关任务。
课后复习条件有限 理论课相关知识点能够在资料书或课本上查阅到，且非常详细，因此，学生在认真阅读和学习的情况下便能够全面理解和掌握知识内容。此外，网络上的相关资料信息也非常丰富和全面。实验课则不同，大学物理实验应以实验仪器测量数据为基础，并在整理实验报告、得出实验结论之后由教师进行批阅。复习时理论知识可以查阅，但是在看不到仪器的情况下，无法得到实际的实验操作结果。即使部分学生想好好学习，也会因为条件有限而受到限制[2]。
3 大学物理实验信息化教学体系
针对当前大学物理实验教学存在的相关问题，采用信息化技术手段，开发出完整的物理实验信息化教学平台，主要由实验中心网站与数据采集系统组成，结构如图1所示。
对当前实验教学中存在的相关问题，笔者采取以下相应措施予以解决。
1）结合学生的生活习惯，采用微信二维码技术，将实验难点与学习内容进行压缩并链接在二维码上。学生可以随时扫描二维码以获取相关学习视频，找到实验仪器的相关资料信息，获取更加全面的学习方法，开阔视野，进一步了解所学习的内容与实验环节，达到事半功倍的效果。
2）在網站教学文件中逐渐加入不同的实验重点和难点。这样一来，学生在预习过程中能够做到有的放矢，对重点知识进行重点复习，有效节约时间，从而避免预习的盲目性。
3）在网站中可以设置相应的共享视频，包括实验课程教学视频。通过观看视频，学生在预习或者复习的时候，能够及时掌握理论知识与仪器的结构状况。
4）网站中的相关虚拟实验系统主要涉及实验环节。学生可以自由支配自己的时间，根据需要，登录实验平台，及时全面地了解实验原理和仪器的结构等相关数据信息。
5）学生可以通过门户网站中的留言板，上传自己遇到的相关问题，并及时与教师进行沟通，这样也能够增强师生之间的沟通效果。 在课堂教学过程中，为了能够有效检测学生的实际预习状况，且提升师生之间的有效互动，可以在课前预习环节设置相关问题，教师在临近上课前五分钟，针对本节课的实验内容与知识点随机提出相关问题，从而进一步考察学生的实际预习状况。教师可以及时解决预习存在的问题，进行批改并反馈成绩结果，也能够对学生起到一定的督促作用。教师充分掌握学生的实际学习状况，并进行具有针对性的讲解和教学，有助于提升实际教学效率。
为了进一步解决对实验数据进行控制等问题，笔者设计了“教师学生数据采集软件”，学生能够免费获取该软件，并将其安装于自己的手机等终端设备上。学生登录软件之后，可以把课堂实验过程中所收集到的相关数据及时输入进软件，对结果进行一定验证[3]。此外，计算的结果还能够通过Wi-Fi直接传送到课堂教学计算机上。计算机上有图形界面程序，在该界面上，当学生传输正确的数据时，实验台的按钮会显示绿色，否则便会显示红色。教师可以点击实验台按钮，查找学生的原始数据以及计算具体结果，以此为基础，给予学生具有针对性的帮助与指导。
4 教学效果分析
采用信息化技术进行物理实验教学，学生的课前预习质量、学习兴趣、课堂教学效率等方面获得显著提高，主要表现在以下几个方面。
1）学生在实验过程中，对于实验仪器的具体操作方法、实验基本原理有了更加全面深入的了解。在实际教学过程中，教师不用再像以往一样对每一个操作步骤进行演示，这样能够节省大量的时间，从而提升课堂教学效率。如果学生对实验原理一无所知，在课堂中也只是粗略地听教师讲解，不会进行深入思考，这样是很难达到良好的教学效果的;而运用信息化教学手段能够帮助教师全面掌握和了解学生的实际预习状况，并督促学生掌握实验原理与方法，从而不断提升课堂教学质量。
2）在课堂教学过程中，学生和教师间的互动显著增多。学生勇于和教师进行深入探讨，有助于培养思维能力，思考模式和学习方法也会逐渐发生改变，能够充分重视预习并深入思考，认真观察实验现象。
3）学生在实验数据采集质量方面显著提升，开始注重数据的真实合理性，注意实验过程中可能存在的相关因素对实验结果所产生的影响。此外，学生所犯错误也会逐渐减少，有助于更加深入地思考实验的目的。
5 结语
信息化教学是教育教学改革的主要方向，通过建设物理实验信息化教学平台，在提升教学效率的同时，也有助于培养学生的创新能力与思维能力。当前大学物理实验教学对于信息化资源以及大数据的利用仍处于探索实验阶段，因此需要进一步深化改革，从而全面提升大学物理实验教学水平。
参考文献
[1]罗道斌，周利斌，刘建科，等.大学物理实验课程信息化教学的探索与创新：以陕西科技大學为例[J].传播力研究，2019（5）：183.
[2]王小兰，戴亚文.信息化环境下大学物理实验教学新模式的研究与实践[J].大学物理实验，2013（3）：114-118.
[3]包斯琴高娃，马占英，马占新.基于信息化技术的大学物理实验教学改革与探索[J].大学物理实验，2013（2）：100-103.
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