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

關(guān)鍵詞：物理實驗；虛實結(jié)合；模式

隨著我國大學(xué)的快速發(fā)展，大學(xué)教育進入大眾化階段，大學(xué)教學(xué)改革一直伴隨著大學(xué)的發(fā)展。大學(xué)教學(xué)改革中大學(xué)物理教學(xué)實驗教學(xué)改革一直是教學(xué)改革的重點和難點，大學(xué)物理實驗是大學(xué)物理配套實驗課程，是理工類院校、農(nóng)業(yè)院校、醫(yī)學(xué)類院校及院校新工科專業(yè)的必修實驗課程。大學(xué)物理實驗，主要承擔(dān)著培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)態(tài)度，解決專業(yè)問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的科學(xué)素養(yǎng)，以及大學(xué)生動手能力培養(yǎng)等任務(wù)，通過大學(xué)物理實驗，培養(yǎng)大學(xué)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(shù)的發(fā)展，尤其是我國５Ｇ網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬實驗教學(xué)平臺，虛擬仿真實驗教學(xué)，平臺直播教學(xué)飛速發(fā)展等，理工類、農(nóng)業(yè)類院校正在積極構(gòu)建全新的大學(xué)物理實驗教學(xué)體系。各種大學(xué)物理實驗教學(xué)正在被積極摸索或試用，為形成一套虛實結(jié)合的線上線下大學(xué)物理實驗教學(xué)作準備。為此，我們課題組結(jié)合２０１９年底親冠疫情爆發(fā)前后大學(xué)物理實驗教學(xué)變化的實際情況，對“線上線下混合式”，即“虛實結(jié)合”的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式進行探討。

一、大學(xué)物理實驗室教學(xué)的短板

（一）大學(xué)物理實驗場地的制約

大學(xué)物理實驗通常是在固定的實驗室內(nèi)開展，線下實驗首先要有充足的實驗室，大學(xué)物理實驗室的建設(shè)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(xué)物理實驗固定教學(xué)實驗室，很難滿足當前高等學(xué)校專業(yè)發(fā)展對大學(xué)物理實驗教學(xué)的要求，部分高等院校已經(jīng)開始新建工程實驗中心來統(tǒng)籌高校各類實驗教學(xué)資源，以滿足大學(xué)物理實驗等理工類實驗教學(xué)的需要。但因大學(xué)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(xué)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(shè)的實驗進行布局，或者工程中心不規(guī)劃物理實驗教學(xué)。尤其是高等農(nóng)業(yè)院校近些年專業(yè)發(fā)展相對滯后，條件建設(shè)沒能跟上學(xué)校發(fā)展速度，大學(xué)物理實驗的建設(shè)就更是滯后。進入十四五時期，高等農(nóng)業(yè)院校加快了新專業(yè)的建設(shè)和傳統(tǒng)專業(yè)升級的步伐，但新專業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用對大學(xué)物理實驗室的規(guī)劃建設(shè)也提出了新要求。

（二）大學(xué)物理實驗設(shè)備的制約

隨著高等院校新工科、新專業(yè)的開設(shè)，原有的大學(xué)物理實驗承載的培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)精神的任務(wù)實現(xiàn)起來越來越難。因為實驗設(shè)備比較陳舊，實驗誤差相對較大，實驗結(jié)果失真失效的概率較高，嚴重影響大學(xué)物理實驗設(shè)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(shè)變得越來越難，有的只能將就著做，嚴重影響大學(xué)物理及大學(xué)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(jié)合的新大學(xué)物理實驗設(shè)備正在被研制出來，這些新研制的大學(xué)物理實驗設(shè)備能很好地解決新專業(yè)與大學(xué)物理實驗的教學(xué)關(guān)系，能夠適應(yīng)學(xué)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(shè)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(jīng)費，這對于當前快速發(fā)展的高等農(nóng)業(yè)院校而言無疑提出了新的挑戰(zhàn)。

（三）大學(xué)物理實驗教學(xué)難以形成閉環(huán)

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)通常包括實驗預(yù)習(xí)—實驗準備—教師課堂講授—學(xué)生動手實驗—學(xué)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(xué)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(xué)過程，大學(xué)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(xué)習(xí)中糾正，容易形成錯誤慣性，對于提高實驗實習(xí)效果作用非常小。大學(xué)物理實驗室教學(xué)是固定時間、固定場所、固定人員、固定設(shè)施的實驗教學(xué)，而隨著學(xué)分制的普遍實施，大學(xué)生分散式學(xué)習(xí)成為新常態(tài)，對傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。

二、物理實驗教學(xué)虛實結(jié)合的利與弊

（一）有利于實現(xiàn)課時精簡

隨著高等農(nóng)業(yè)院校新專業(yè)新工科新課程的開設(shè)，大學(xué)物理實驗課程已經(jīng)被大大壓縮，高等農(nóng)業(yè)院校大學(xué)物理實驗已經(jīng)從原來的３２學(xué)時壓縮至１６學(xué)時，壓縮５０％，而且開設(shè)的大學(xué)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(shè)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(jié)合開設(shè)大學(xué)物理實驗，就能夠大大提高線下實驗室實驗課程教學(xué)的效率，縮短線下教學(xué)時間，如采用虛實結(jié)合的實驗教學(xué)模式，就現(xiàn)在的１６學(xué)時，也可以在現(xiàn)在開設(shè)８個實驗的基礎(chǔ)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(xué)物理課程教學(xué)目標的實現(xiàn)。

（二）有利于克服場地的受限

大學(xué)物理實驗虛實結(jié)合可以大大縮短大學(xué)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(xué)生可以通過虛擬實驗教學(xué)平臺自主地根據(jù)虛擬實驗熟悉實驗設(shè)備進行實驗預(yù)習(xí)、掌握實驗原理；在線下實驗室實驗學(xué)習(xí)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(jié)束后如發(fā)現(xiàn)實驗中還存在疑問，或?qū)嶒炛杏绣e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(xué)懂弄通大學(xué)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(xué)生嚴謹?shù)膶嶒灳?，實現(xiàn)大學(xué)物理和大學(xué)物理實驗在所開設(shè)專業(yè)的學(xué)科建設(shè)和專業(yè)建設(shè)中的課程培養(yǎng)目標。

（三）有利于提高實驗教學(xué)效果

線上線下虛實結(jié)合的大學(xué)物理實驗教學(xué)，能夠有效克服大學(xué)物理實驗的單向性，大學(xué)生在大學(xué)物理實驗學(xué)習(xí)中可以自主地根據(jù)實驗學(xué)習(xí)的需要進行實驗線上預(yù)習(xí)，實驗操作和線下實驗后的實驗溫習(xí)等。在得出實驗結(jié)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(xué)物理實驗學(xué)習(xí)過程形成閉環(huán)。因此，可以提升大學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高大學(xué)物理實驗的教學(xué)效果，提供教師指導(dǎo)大學(xué)物理實驗的平臺，為師生在實驗教學(xué)中增強互動，提升實驗教學(xué)的效能提動了有益的平臺，同時為大學(xué)物理實驗改革提供了途徑。

（四）有利于提高設(shè)備的效能

大學(xué)物理實驗教學(xué)中教學(xué)設(shè)備是主要因素之一，然而新設(shè)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(xué)物理實驗面對的學(xué)生非常之多，需要設(shè)備及耗材的數(shù)量較大，很難一次性配置大量的新設(shè)備。而線上線下虛實結(jié)合的物理實驗教學(xué)形式，可以大大提高大學(xué)生對實驗設(shè)備的認識程度，縮短線下熟悉實驗設(shè)備的時間，從而讓大學(xué)生在較短的時間內(nèi)，高效地完成實驗。通過線上線下虛實結(jié)合的實驗形式，提高實驗設(shè)備使用效能，以達成用較少的設(shè)備，較短的時間，高效地實現(xiàn)大學(xué)物理實驗教學(xué)的目的，從而實現(xiàn)當前大學(xué)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(xué)虛實結(jié)合的難點

線上線下虛實結(jié)合的實驗教學(xué)與混合式教學(xué)形式上是一樣的。所不同的是物理實驗教學(xué)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(xué)的效果。但虛實結(jié)合的實驗教學(xué)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(xué)物理實驗教師不僅要能熟練開展線下實驗教學(xué)，還必須熟悉線上實驗教學(xué)，掌握線上實驗的技能，線上教學(xué)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(xué)生需要筆記本電腦，軟件是學(xué)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(xué)生來說無形中增加了經(jīng)濟壓力，學(xué)校應(yīng)適當增加圖書館或公共機房的機位，以保證大學(xué)生線上學(xué)習(xí)的基本條件。學(xué)校還需要要購買相關(guān)的實驗教學(xué)軟件，但這種投入相對購買新設(shè)備而言是非常值得的。

三、線上線下虛實結(jié)合物理實驗教學(xué)的模式探究

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

（一）創(chuàng)造條件開展虛實結(jié)合的混合式實驗教學(xué)

當前國際社會的競爭日趨激烈，科學(xué)技術(shù)的競爭已成為大國競爭的主戰(zhàn)場，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)滲透到每個角落，大學(xué)校園承擔(dān)著培養(yǎng)接班人的任務(wù)，因此，給大學(xué)生創(chuàng)造條件進行線上實驗實習(xí)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，開展線上教學(xué)實踐的條件是比較成熟的，國內(nèi)線上教學(xué)的資源已經(jīng)比較豐富。然而物理實驗課程有具有它的特殊性，線上教學(xué)無法替代線下實驗操作，因此線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式很適合大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)。

（二）加快線上教學(xué)資源建設(shè)

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

（三）建設(shè)線上線下混合式教學(xué)師資隊伍

線上實驗教學(xué)與線下實驗教學(xué)無論是形式和方法都有著本質(zhì)的區(qū)別。農(nóng)業(yè)院校物理實驗線上教學(xué)，需要根據(jù)農(nóng)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(jù)線上物理實驗教學(xué)的實際，根據(jù)青年教師學(xué)習(xí)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(xué)實踐。其次是經(jīng)驗豐富的老教師要開展線上實驗教學(xué)的基本培訓(xùn)，線下實驗教學(xué)教師學(xué)習(xí)和掌握線上實驗教學(xué)的基本情況，以利于線下實驗教學(xué)的開展，提升線下物理實驗教師隊伍主動適應(yīng)線上線下混合教學(xué)的能力，提高線下教學(xué)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(xué)科師資隊伍組合，組建線上物理實驗教學(xué)軟件開發(fā)團隊。農(nóng)業(yè)院校物理實驗的開設(shè)要結(jié)合專業(yè)特點和線上教學(xué)的特點，組合計算機專業(yè)、學(xué)校特色專業(yè)及物理實驗等方面的師資，組成線上教學(xué)資源開發(fā)隊伍，對學(xué)校購買線上實驗教學(xué)平臺進行審核把關(guān)，以及組隊自主進行學(xué)校的線上實驗教學(xué)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(xué)的線上線下，根據(jù)團隊建設(shè)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(xué)機房，保障混合式教學(xué)開展

根據(jù)農(nóng)業(yè)院校學(xué)生來自農(nóng)村生源比較多，貧困生比率比較高的特點。學(xué)校在開展線上線下虛實結(jié)合的混合式實驗教學(xué)的同時，需要重點考慮教學(xué)設(shè)施中學(xué)生的環(huán)節(jié)，部分家庭條件較好的同學(xué)能夠自置筆記本電腦，但也有相當一部分大學(xué)生連學(xué)費都是貸款交的，是很難添置筆記本電腦的。學(xué)?？梢越Y(jié)合校內(nèi)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(xué)習(xí)，當然其他需要的同學(xué)也可以使用，這就能夠保證線上實驗教學(xué)的“末端”通暢，從而保障線上線下虛實相結(jié)合的物理實驗教學(xué)的順利開展。利用現(xiàn)有機房建設(shè)適量的線上教學(xué)實驗室，供需要在公共教學(xué)區(qū)開展線上學(xué)習(xí)的同學(xué)使用，其他線上教學(xué)也可以在此類機房中實現(xiàn)資源共享，開展線上教學(xué)。農(nóng)業(yè)院校的大學(xué)物理實驗教學(xué)，具有鮮明的專業(yè)特色。開展線上線下虛實結(jié)合的混合式大學(xué)物理實驗教學(xué)。除了要加強線上教學(xué)師資隊伍的培養(yǎng)、平臺資源建設(shè)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)設(shè)備配置等外，還需要在農(nóng)業(yè)院校的大學(xué)物理實驗教學(xué)改革中注意以下幾點。一是注重大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，線上學(xué)習(xí)能夠很好地提供大學(xué)生自主學(xué)習(xí)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(xué)能力的學(xué)習(xí)，強化團隊精神，提高合作意識。三是需要兼顧教學(xué)中的各個環(huán)節(jié)。大學(xué)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(xué)時注意個體差別帶來的影響。四是努力提高虛實結(jié)合的混合式物理實驗教學(xué)的效果，以彌補現(xiàn)有實驗教學(xué)中的不足，以期達到提高大學(xué)物理實驗的效果，達到強化大學(xué)生科學(xué)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(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 南昌師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院