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摘要：隨著新冠疫情的影響深入，線上線下結合、虛實相結合的實驗教學模式越來越被重視，農業(yè)院校的大學物理實驗要緊跟時代的步伐。要通過加強線上教學師資隊伍的培養(yǎng)、平臺資源建設、學生自主學習設備配置等方法，開展線上線下虛實結合的混合式大學物理實驗教學。

關鍵詞：物理實驗；虛實結合；模式

隨著我國大學的快速發(fā)展，大學教育進入大眾化階段，大學教學改革一直伴隨著大學的發(fā)展。大學教學改革中大學物理教學實驗教學改革一直是教學改革的重點和難點，大學物理實驗是大學物理配套實驗課程，是理工類院校、農業(yè)院校、醫(yī)學類院校及院校新工科專業(yè)的必修實驗課程。大學物理實驗，主要承擔著培養(yǎng)大學生學習的科學態(tài)度，解決專業(yè)問題的能力，培養(yǎng)學生分析問題的科學素養(yǎng)，以及大學生動手能力培養(yǎng)等任務，通過大學物理實驗，培養(yǎng)大學生“發(fā)現(xiàn)－分析－解決”問題或驗證問題的能力。隨著我國通信技術的發(fā)展，尤其是我國５Ｇ網絡技術的快速發(fā)展，虛擬實驗教學平臺，虛擬仿真實驗教學，平臺直播教學飛速發(fā)展等，理工類、農業(yè)類院校正在積極構建全新的大學物理實驗教學體系。各種大學物理實驗教學正在被積極摸索或試用，為形成一套虛實結合的線上線下大學物理實驗教學作準備。為此，我們課題組結合２０１９年底親冠疫情爆發(fā)前后大學物理實驗教學變化的實際情況，對“線上線下混合式”，即“虛實結合”的大學物理實驗教學模式進行探討。

一、大學物理實驗室教學的短板

（一）大學物理實驗場地的制約

大學物理實驗通常是在固定的實驗室內開展，線下實驗首先要有充足的實驗室，大學物理實驗室的建設通常在２０世紀末已基本配齊，隨著高等教育在２１世紀的快速發(fā)展，原有的線下大學物理實驗固定教學實驗室，很難滿足當前高等學校專業(yè)發(fā)展對大學物理實驗教學的要求，部分高等院校已經開始新建工程實驗中心來統(tǒng)籌高校各類實驗教學資源，以滿足大學物理實驗等理工類實驗教學的需要。但因大學物理實驗涉及的項目類型多，實驗器材種類既有傳統(tǒng)的驗證性實驗耗材，也有創(chuàng)新類實驗器材，種類多，還需要定期的更新。也有部分高等院校對大學物理實驗室仍然保留了原來的實驗室，新建的工程中心只對新增設的實驗進行布局，或者工程中心不規(guī)劃物理實驗教學。尤其是高等農業(yè)院校近些年專業(yè)發(fā)展相對滯后，條件建設沒能跟上學校發(fā)展速度，大學物理實驗的建設就更是滯后。進入十四五時期，高等農業(yè)院校加快了新專業(yè)的建設和傳統(tǒng)專業(yè)升級的步伐，但新專業(yè)的發(fā)展，新技術的應用對大學物理實驗室的規(guī)劃建設也提出了新要求。

（二）大學物理實驗設備的制約

隨著高等院校新工科、新專業(yè)的開設，原有的大學物理實驗承載的培養(yǎng)大學生科學精神的任務實現(xiàn)起來越來越難。因為實驗設備比較陳舊，實驗誤差相對較大，實驗結果失真失效的概率較高，嚴重影響大學物理實驗設備的使用效果。而且傳統(tǒng)實驗器材的配件補充非常困難，造成很多物理實驗課程開設變得越來越難，有的只能將就著做，嚴重影響大學物理及大學物理實驗課程培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。但與此同時與專業(yè)相結合的新大學物理實驗設備正在被研制出來，這些新研制的大學物理實驗設備能很好地解決新專業(yè)與大學物理實驗的教學關系，能夠適應學科及專業(yè)發(fā)展需要，有效實現(xiàn)課程培養(yǎng)目標。但要上新設備不僅需要增加實驗場地，還需要源源不斷地增加購置和維護經費，這對于當前快速發(fā)展的高等農業(yè)院校而言無疑提出了新的挑戰(zhàn)。

（三）大學物理實驗教學難以形成閉環(huán)

傳統(tǒng)的大學物理實驗教學通常包括實驗預習—實驗準備—教師課堂講授—學生動手實驗—學生撰寫實驗報告—老師批改—實驗報告歸檔—實驗成績告知等教學環(huán)節(jié)，這一傳統(tǒng)延續(xù)幾十年。但隨著信息化時代的到來，高等教育的信息量也已大幅提升，課堂課程在逐步壓縮，這種傳統(tǒng)單向性流程的實驗教學過程，大學生在知道實驗成績后，對物理實驗中自己存在的不足難以充分認識，對于實驗中錯誤也很難在后續(xù)實驗學習中糾正，容易形成錯誤慣性，對于提高實驗實習效果作用非常小。大學物理實驗室教學是固定時間、固定場所、固定人員、固定設施的實驗教學，而隨著學分制的普遍實施，大學生分散式學習成為新常態(tài)，對傳統(tǒng)的大學物理實驗教學提出了新的挑戰(zhàn)。

二、物理實驗教學虛實結合的利與弊

（一）有利于實現(xiàn)課時精簡

隨著高等農業(yè)院校新專業(yè)新工科新課程的開設，大學物理實驗課程已經被大大壓縮，高等農業(yè)院校大學物理實驗已經從原來的３２學時壓縮至１６學時，壓縮５０％，而且開設的大學物理實驗也從原來的１６個實驗壓縮到現(xiàn)在的８個實驗。這其中主要的原因是課時的不斷壓縮和實驗設備耗材保供率不足等造成的。然而，如果采用線上線下虛實結合開設大學物理實驗，就能夠大大提高線下實驗室實驗課程教學的效率，縮短線下教學時間，如采用虛實結合的實驗教學模式，就現(xiàn)在的１６學時，也可以在現(xiàn)在開設８個實驗的基礎上增加４個實驗，提高實驗數(shù)量５０％，這樣既能提高實驗的廣度，也能提高實驗的效能，有利于保證大學物理課程教學目標的實現(xiàn)。

（二）有利于克服場地的受限

大學物理實驗虛實結合可以大大縮短大學生線下實驗的時間，提高實驗效率，從而提高實驗室場地的使用效率，有利于克服場地不足的限制。大學生可以通過虛擬實驗教學平臺自主地根據虛擬實驗熟悉實驗設備進行實驗預習、掌握實驗原理；在線下實驗室實驗學習中能很快地進入角色，開展實驗，提高實驗效果效率和效能，在實驗結束后如發(fā)現(xiàn)實驗中還存在疑問，或實驗中有錯誤，可以利用課余時間在線上虛擬進行再次實驗，以進一步學懂弄通大學物理實驗的原理。對實驗報告中老師提出的批改意見也可以通過線上虛擬實現(xiàn)再現(xiàn)實驗情景，查找問題原因，以培養(yǎng)大學生嚴謹?shù)膶嶒灳?，實現(xiàn)大學物理和大學物理實驗在所開設專業(yè)的學科建設和專業(yè)建設中的課程培養(yǎng)目標。

（三）有利于提高實驗教學效果

線上線下虛實結合的大學物理實驗教學，能夠有效克服大學物理實驗的單向性，大學生在大學物理實驗學習中可以自主地根據實驗學習的需要進行實驗線上預習，實驗操作和線下實驗后的實驗溫習等。在得出實驗結論、提交實驗報告后，對實驗中存在的誤差甚至是錯誤，可以通過線上虛擬實驗重做實驗進行驗證，將大學物理實驗學習過程形成閉環(huán)。因此，可以提升大學生物理實驗學習的主觀能動性，提高大學物理實驗的教學效果，提供教師指導大學物理實驗的平臺，為師生在實驗教學中增強互動，提升實驗教學的效能提動了有益的平臺，同時為大學物理實驗改革提供了途徑。

（四）有利于提高設備的效能

大學物理實驗教學中教學設備是主要因素之一，然而新設備的購置一是周期長，二是費用高，三是占地多。當前高校發(fā)展普高缺錢，然而大學物理實驗面對的學生非常之多，需要設備及耗材的數(shù)量較大，很難一次性配置大量的新設備。而線上線下虛實結合的物理實驗教學形式，可以大大提高大學生對實驗設備的認識程度，縮短線下熟悉實驗設備的時間，從而讓大學生在較短的時間內，高效地完成實驗。通過線上線下虛實結合的實驗形式，提高實驗設備使用效能，以達成用較少的設備，較短的時間，高效地實現(xiàn)大學物理實驗教學的目的，從而實現(xiàn)當前大學物理實驗課時壓縮后，盡量保證實驗開足率。

（五）物理實驗教學虛實結合的難點

線上線下虛實結合的實驗教學與混合式教學形式上是一樣的。所不同的是物理實驗教學不能僅在線上虛擬操作，而不進行線下實驗，否則很難達到實驗教學的效果。但虛實結合的實驗教學對線上線下各個環(huán)節(jié)都提出了更高的要求。首先是對師資提出了要求，要求大學物理實驗教師不僅要能熟練開展線下實驗教學，還必須熟悉線上實驗教學，掌握線上實驗的技能，線上教學易錯點，誤差元素等等，這對于部分年齡偏大的實驗教師更是嚴峻的挑戰(zhàn)。其次是線上虛擬實驗需要硬件及軟件支持，硬件是大學生需要筆記本電腦，軟件是學校需要購買實驗平臺。購置筆記本電腦對于家庭困難的大學生來說無形中增加了經濟壓力，學校應適當增加圖書館或公共機房的機位，以保證大學生線上學習的基本條件。學校還需要要購買相關的實驗教學軟件，但這種投入相對購買新設備而言是非常值得的。

三、線上線下虛實結合物理實驗教學的模式探究

線上線下虛實結合的物理實驗教學區(qū)別區(qū)其他理論教學的線上線下混合教學。實驗教學承載著科學實踐精神的培養(yǎng)和塑造功能，線上實驗教學在虛實結合的物理實驗教學中主要承擔預習、熟悉、復習等任務，而不能替代線下實驗教學。而２０１９年的新冠疫情爆發(fā)，也把線上教學全部趕上了架，成熟不成熟的一起上了網，在網上進行優(yōu)勝劣汰，在后疫情時代，線上教學將會長期成在。因此，開展物理實驗線上線下混合式教學，課題組通過實踐研究，認為應注重以下幾方面。

（一）創(chuàng)造條件開展虛實結合的混合式實驗教學

當前國際社會的競爭日趨激烈，科學技術的競爭已成為大國競爭的主戰(zhàn)場，網絡技術的發(fā)展已經滲透到每個角落，大學校園承擔著培養(yǎng)接班人的任務，因此，給大學生創(chuàng)造條件進行線上實驗實習非常之必要。隨著我國大眾創(chuàng)新萬眾創(chuàng)業(yè)的深入開展，隨著國家５Ｇ網絡技術的發(fā)展，開展線上教學實踐的條件是比較成熟的，國內線上教學的資源已經比較豐富。然而物理實驗課程有具有它的特殊性，線上教學無法替代線下實驗操作，因此線上線下相結合的教學模式很適合大學物理實驗課程的教學。

（二）加快線上教學資源建設

物理實驗的線上線下混合式教學的開展時間不長，線上教學資源比較缺乏，然而線上教學開展是以線上教學資源為基礎的，沒有線上教學資源，線上教學更是無從談起。因此，學校一是可以購買一部分線上教學資源；二是對購買的線上教學資源進行本土化和專業(yè)化修正，以滿足專業(yè)教學的需要，以提供線上教學資源的運用使用效果；三是進行校本資源庫建設，因為高校辦學都有各自的獨特性，專業(yè)特點等，因此校本線上實驗教學資源庫的建設顯得尤為重要；四是加強學校教學網上平臺建設。線上教學不僅僅是線上單個的實驗教學，需要有教學平臺支撐，不然很難達到線上教學的效果，通過平臺建設，為實驗教學提供共享的大數(shù)據信息，以提高學校線上實驗學習的積極性和主動性，提高學生線上實驗學習的能動性。

（三）建設線上線下混合式教學師資隊伍

線上實驗教學與線下實驗教學無論是形式和方法都有著本質的區(qū)別。農業(yè)院校物理實驗線上教學，需要根據農業(yè)院校的特點和物理實驗教師隊伍的實際情況，進行線上線下分層師資隊伍培養(yǎng)。首先是根據線上物理實驗教學的實際，根據青年教師學習能力強，易于接受新知識的特點，動員青年實驗教師開展線上教學實踐。其次是經驗豐富的老教師要開展線上實驗教學的基本培訓，線下實驗教學教師學習和掌握線上實驗教學的基本情況，以利于線下實驗教學的開展，提升線下物理實驗教師隊伍主動適應線上線下混合教學的能力，提高線下教學的效率，以達到線上線下相促進相補充的效果。再次要進行跨學科師資隊伍組合，組建線上物理實驗教學軟件開發(fā)團隊。農業(yè)院校物理實驗的開設要結合專業(yè)特點和線上教學的特點，組合計算機專業(yè)、學校特色專業(yè)及物理實驗等方面的師資，組成線上教學資源開發(fā)隊伍，對學校購買線上實驗教學平臺進行審核把關，以及組隊自主進行學校的線上實驗教學軟件開發(fā)等。這樣可以將現(xiàn)有的師資隊伍力量合理地分配到混合式實驗教學的線上線下，根據團隊建設的實際，合理安排物理實驗室的進人計劃等。

（四）提供線上教學機房，保障混合式教學開展

根據農業(yè)院校學生來自農村生源比較多，貧困生比率比較高的特點。學校在開展線上線下虛實結合的混合式實驗教學的同時，需要重點考慮教學設施中學生的環(huán)節(jié)，部分家庭條件較好的同學能夠自置筆記本電腦，但也有相當一部分大學生連學費都是貸款交的，是很難添置筆記本電腦的。學校可以結合校內現(xiàn)有實際機房的容量情況，合理安排機時供貧困生在機房進行線上物理實驗學習，當然其他需要的同學也可以使用，這就能夠保證線上實驗教學的“末端”通暢，從而保障線上線下虛實相結合的物理實驗教學的順利開展。利用現(xiàn)有機房建設適量的線上教學實驗室，供需要在公共教學區(qū)開展線上學習的同學使用，其他線上教學也可以在此類機房中實現(xiàn)資源共享，開展線上教學。農業(yè)院校的大學物理實驗教學，具有鮮明的專業(yè)特色。開展線上線下虛實結合的混合式大學物理實驗教學。除了要加強線上教學師資隊伍的培養(yǎng)、平臺資源建設、學生自主學習設備配置等外，還需要在農業(yè)院校的大學物理實驗教學改革中注意以下幾點。一是注重大學生自主學習能力的培養(yǎng)，線上學習能夠很好地提供大學生自主學習的平臺。二是教師自主改革創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。線上線下分層師資的培養(yǎng)，有利于激發(fā)青年教師加強教學能力的學習，強化團隊精神，提高合作意識。三是需要兼顧教學中的各個環(huán)節(jié)。大學生剛剛從成人，需要自主面對的事情很多，但家庭條件各異，個人成長環(huán)境不同，心理承受能力千差萬別，需要我們在開展線上線下混合式教學時注意個體差別帶來的影響。四是努力提高虛實結合的混合式物理實驗教學的效果，以彌補現(xiàn)有實驗教學中的不足，以期達到提高大學物理實驗的效果，達到強化大學生科學精神，提高科研能力的效果。

作者:胡秀霞 涂海華 胡國進 單位:江西農業(yè)大學工學院 南昌師范學院物理與電子信息學院