大學實驗教學探析（3篇）范文
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【摘要】中國礦業大學2017年首次嘗試了“以學生為中心”的大學計算機基礎實驗教學改革，從自主研發大學計算機基礎實驗課程管理平臺，到錄制實驗微課，最后建設并完善了大學計算機基礎實驗機考題庫系統等系列措施，調動了學生的主體性，適應學生的不同基礎和學習需求。通過中國礦業大學2017級學生與2016級學生的課程成績對比，進一步確立了改革的有效性。
【關鍵字】計算機基礎實驗；教學改革；以學生為中心
當前，隨著高等學校教育改革的深入推進，“以學生為中心”的教育理念在高校人才培養的各個方面得到越來越多的體現。“十二五”以來，教育部出臺多個文件，指出要把實驗教學改革作為專業建設的重要內容。實驗教學作為人才培養中需要關注的重要問題，如何在實驗教學改革中真正落實“以學生為中心”的教育理念，是影響高校教學改革中的重要環節。中國礦業大學近年來緊緊抓住實驗教學這一核心要素，以學校一年級大學生的公共基礎必修課大學計算機基礎實驗課程為突破點，實施課程教學模式改革，建設實驗課程網絡資源等方面入手，全面落實“以學生為中心”的教育理念。
一、問題背景
大學計算機基礎實驗是中國礦業大學計算機科學與技術學院為大學一年級學生開設的一門通識必修課，綜合考慮到理工科、文科、藝術類學生的學習能力、計算思維能力、綜合解決實際問題能力等培養問題，教學內容有所調整，從2009年實施大學計算機基礎分類分層的教學模式，取得了較好的教學效果。但是，隨著計算機基礎教育在中小學的進一步普及，大學生入校后的計算機水平差異趨于逐漸擴大趨勢。因此，傳統的實驗教學模式，單純實驗內容考慮區分理工類、文科、藝術類學生的差異，仍然保留集中統一的實驗課程設置，不利于學生個性化培養，限制了學有余力的大學生計算機水平的進一步提高。因此，2017年中國礦業大學計算機科學與技術學院實施了“以學生為中心”的大學計算機基礎實驗教學改革。“以學生為中心”的教育理念，首先要充分調動學生的主體性，為學生預留更多的時間和空間，引導學生主動參與教學過程；其次，要尊重學生的差異性，適應學生的不同基礎和學習需求，為學生發展提供多元化的選擇。
二、大學計算機基礎實驗課程教學改革舉措
實現“以學生為中心”教育理念，高校在構建整體課程體系時為學生預留更多的自主選擇空間，滿足學生差異化的發展需求，因此需要借助現代信息技術，一方面為學生提供豐富的學習資源，另一方面為學生提供個性化培養方案，實現從教師到學生、從教學到學習的中心轉變，真正讓學生成為學習的主人。因此，中國礦業大學提出了一種“以學生為中心”的創新實驗教學模式：學生自主學習，教師輔導答疑，課程目標化考核。為了實現這種實驗教學改革，中國礦業大學計算機科學與技術學院首先利用專業優勢，自主研發了大學計算機基礎實驗課程管理平臺，學生通過手機或者電腦自主預約大學計算機基礎實驗上課時間，根據教學平臺的預約時間和機房，自主參加上機練習，教師根據學生實驗內容進行個性化指導，不再統一規定教學內容。其次，考慮到大學生計算機基礎差異以及自學能力差異，教師根據實驗教學重點和難點，提前錄制了微課程，到實驗教學平臺供學生課前預習。最后，為了檢驗學生的大學計算機基礎實驗課程掌握進度，建設并完善了機考題庫系統。
1.自主研發大學計算機基礎實驗課程管理平臺創新實驗教學模式目標是適應大學生在不同計算機水平的狀況下，盡量滿足個性化培養的目標，避免重復的大學計算機基礎實驗教學內容，為學生預留更多的時間和空間，充分調動學生的主體性。在每個開課學期初，計算機科學與技術學院為每位大學生安排與課表等量學時的免費實驗上機時間，用于實驗課程自主個性化學習。學生在學期內統一實驗課程考試前，自行分配實驗課程的時間，主動參加實驗上機練習，完成課程的目標學習。教師根據學生上機的內容進行個性化指導，不再統一規定教學內容。在這種創新的實驗教學模式下，需要一個相對完善的課程管理平臺來進行統一的教學管理，方便學生提前預約實驗機房，實驗時間和實驗內容；方便學院安排教師進行課程指導和答疑。課程管理平臺涉及到很多方面，不但需要有很多新開發的內容，而且需要和現有系統進行統一化集成。大學計算機基礎實驗課程管理平臺試用以來，受到學生的一致好評。學生可以隨時隨地打開手機或電腦預約大學計算機基礎實驗課程，自主規定學習時間和學習內容，因此體現了“以學生為中心”的教育理念。
2.錄制實驗課程微課微課是課程改革中建設網絡資源的重要環節。相對于較寬泛的傳統在線學習課程，“微課”的問題聚集，主題突出，適合實驗教學中學生的自主課前預習。因此，課題組教師精心設計的微課堂內容有InternetExplorer的使用，常用軟件的下載、安裝和使用，電子郵件的申請和使用，任務管理器的使用，常用文獻數據庫的檢索和使用，錄取通知書的制作，“互聯網+”時代文檔編輯，郵件合并，畢業論文排版，教材采購清單制作，學生成績單統計，年休假計算，工資管理系統，“唐詩欣賞”演示文稿制作，配樂電子相冊制作，電子賀卡制作，墻紙設計，火焰字設計與制作等。課題組教師將錄制好的視頻上傳至實驗課程管理平臺，學生可以根據自身的計算機水平選擇適合的微課視頻進行觀看學習。同時，在實驗課程中遇到問題還可以隨時打開微課視頻進行參考，即使沒有時間去上實驗課程，還可以視頻下載到自己手機或電腦中隨時進行學習，不受時間地點的局限。微課網絡資源的建設，進一步體現“以學生為中心”的教育理念。
3.建設大學計算機基礎實驗機考題庫系統為了實現大學計算機基礎實驗課程的目標化考核，階段性的檢驗學生實驗課程的學習成果，課題組建設了大學計算機基礎實驗機考題庫系統。機考題庫系統按照知識點劃分，同時題目的難度區分為簡單、中等難度、高難度。題庫分為兩部分內容：一部分是練習題庫，供學生在自主學習一個階段后，管理員開放練習題庫讓學生測試知識點的熟練程度，實驗指導教師也可以后臺查看學生測試結果，及時掌握學生自主學習中存在的問題；另一部分為考試題庫，專門用來實驗課程的目標化考核。
三、大學計算機基礎實驗教學改革實施的效果
經過一年的課程改革前期準備工作，中國礦業大學計算機基礎實驗教學改革進行了2017年度的實踐。課題組2016年與2017年采用同一個機考題庫進行課程目標考核，由圖2可以看出，參加改革后課程學習的2017級學生比未課程改革的2016級學生成績整體成績略微有所提升。因此，“以學生為中心”實驗教學模式的改革取得了一定的效果。
四、結束語
“以學生為中心”的大學計算機基礎實驗課程改革在很大程度上依賴于網絡資源的進一步豐富，為學生預留更多的時間和空間，便于學生個性化的學習，提高了學生自主學習的能力，得到了學生的一致好評。但是，這一教學方式在實驗教學實踐中還存在一些問題，比如實驗課程目標化考核的評價體系需要進一步細化等。
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作者：王新；趙玉鈞；王娟 單位：中國礦業大學計算機科學與技術學院
第二篇：大學物理實驗教學的現實反思
摘要：傳統的大學物理實驗教學存在課時和設備有限、難以滿足專業針對性和研究性需求等問題，教學方式亟待改革．慕課成為大學物理教育新的改革方向．但是慕課教學仍不能代替現場教學，通過合理整合慕課資源，通過O2O慕課教學模式，滿足學生多元化需求，才能實現教學改革的預期效果．
關鍵詞：大學物理實驗；慕課；教學改革
大學物理實驗是理工科學生學習的第一門實驗課程，它作為高等學校基礎實踐學科，有豐富的實驗思想、方法和手段，在培養學生的動手能力、觀察能力、思考能力和科學創新能力方面，是其他課程不具備的．但當前高校在物理實驗教學中常存在資源配比不足、教學方式陳舊、被動學習等問題，隨著新媒體和網絡開放式教學的興起，慕課成為高校教育改革的新方向．在大學物理實驗教學中適當融入慕課，通過開放式的主動學習模式，實現大學物理實驗課程資源的優化利用，是物理實驗教學改革的方向之一．
1大學物理實驗教學的現實反思
1．1課時壓縮與實驗設備有限
大學物理教學中幾乎不可逆轉的趨勢是物理實驗課時被不斷壓縮．在有限的課時內不論是按學生興趣選做實驗，還是按實驗條件開設實驗，課程的知識體系都無法完整建構．同時，在每次有限的實驗時間內，學生因學習能力等原因導致部分人不能完成實驗的整個過程，最終借用同組數據提交，讓學生失去獨立思考的機會，影響后續專業課程的學習．如此，也就很難實現在基礎實驗課程培養學生動手和科學思維能力的目的．在實驗設備上，由于各高校均存在不同程度的資金限制，尤其地方性高校實驗設備套數有限．無法實現每個學生能獨立使用設備儀器等操作完成實驗．因而一部分學生渾水摸魚，出現實驗過程和實驗報告千篇一律．單純看實驗成績，并不能完全反映學生的認知程度．
1．2學生對傳統教學的學習興趣不高
傳統的教學模式是教師“主講”，學生被動學習．但是大學物理實驗的一些理論晦澀難懂，在主體個性被壓制的情況下，學生學習的主動性和積極性大大降低，學習的興趣也越來越低．與此同時，媒介技術的發展尤其是移動互聯網逐漸改變了人們的生活．大學生通過互聯網了解各類信息，開闊了自己的視野．身為網絡原住民的大學生已經對傳統的教學模式不再認為是唯一．他們渴望更加多樣化、便捷的學習方式，來滿足自己對知識多元化的需求．
1．3具備專業特點的物理實驗難以實現
市場對應用型人才的需求越來越大，高校在專業設置上也跟隨市場不斷調整．作為基礎的大學物理實驗，現有的實驗內容和手段較為傳統，驗證性實驗模式較多，缺少和現代科技應用相聯系的內容．因而大學物理實驗急需在實驗內容和教學方式上更新，結合各個理工科的專業制定出有針對性的實驗，跟上與之相關的學科發展的步伐．然而，要把前沿科技應用內容引進到物理實驗中，購買新實驗器材的資金是最大的問題；面向不同專業學生開設跟專業相關的大學物理實驗需要大量的師資力量以及教學時間．因而，具備專業特點的大學物理實驗愿望美好，但實施困難．
1．4基于學生研究性學習的實驗難以滿足
大學物理實驗在培養學生創造精神，用鍥而不舍的精神探索未知世界有引領作用．物理實驗涉及的不少知識很難在短時間內完全理解，而如果通過讓學生動手操作實驗，可使學生從實驗中感知物理現象，再升為理性認識深刻理解物理．鼓勵學生創造性學習，讓他們對世界充滿好奇、不斷探索，是大學物理實驗的積極作用．但是對于有實驗研究興趣的學生，現有的實驗設備很難滿足他們自主自由操作實驗設備的要求．他們渴望在傳統課堂教學之外尋求能滿足他們學習需要的方法．
2大學物理實驗慕課的現狀與價值
2．1大學物理慕課的研究與開設現狀
國內關于慕課的研究，大約起始于2012年．從中國知網學術趨勢的學術關注度檢索關鍵詞“MOOC”和“慕課”發現：2012年的文章收錄量為3篇，2013年121篇，2014年1313篇，2015年3100篇，2016年4182篇．2014～2016年對慕課教育模式的研究成倍增長，一定程度上反映出慕課教學的發展．從慕課對教學的研究看，熱點研究主要集中在：（1）慕課與高等教育改革的影響，較多研究者認為慕課給高等教育帶來機遇和挑戰；（2）慕課與在線教育教學，慕課以學習者為中心，變被動為主動，關注學習者個性化的“學習”．（3）慕課與“微課”、翻轉課堂的教學模式，研究者根據教學實踐設計混合學習模式．大學物理和大學物理實驗慕課的開設方面，目前較有影響力的慕課平臺有網易公開課、慕課學院、中國大學慕課、MOOC中國、學堂在線等，設置物理相關的課程和視頻的數量也較多，截止目前網易公開課有392門、慕課學院有485門、中國大學慕課246門、MOOC中國109門、學堂在線168門．在大學物理實驗課程方面較有影響力的有上海交通大學葉慶好的《大學物理實驗Ⅰ和Ⅱ》、國防科學技術大學何焰蘭、彭剛等的《大學物理實驗》．東北大學王旗、程顯中等的《大學物理實驗》、南京信息工程大學陳玉林的《大學物理實驗》．
2．2慕課為大學物理實驗教學改革提供新契機
2013年被視為中國的慕課元年．到2016年，幾乎所有的知名高校都參與慕課建設，慕課成為社會各界廣泛關注的教學改革方式．傳統的大學物理實驗改革方案較為多見的有：一是通過引入綜合設計實驗進行實驗內容的改革；二是通過實驗教學環節的設計，通過多媒體、儀器設備更新來改善教學效果．但都在教師主動、學生被動的模式下進行．慕課的出現，對改變大學物理實驗教學面臨的困境提供了契機．第一，慕課豐富的內容解決了課時少的難題．慕課通過讓學生課前和課后自學和討論的方式，可以減少單個實驗的授課學時，因而可以增設更多的實驗項目．慕課的實驗內容項目豐富，如南京信息工程大學陳玉林開設的慕課包括30個實驗項目，這在高校是無法實現的．豐富的實驗內容使得結合各個不同專業制定出有針對性的實驗成為可能；第二，慕課課程內容新穎．由于各種原因，很多高校大學物理實驗的設備種類少且落后，而慕課的教學資源豐富，實驗儀器設備齊全，通過慕課可以了解在學校無法見到的實驗儀器和高科技的知識，激發學生的研究興趣；第三，“慕課”的學習是自我選擇學習的模式，這與傳統的被動聽的教學模式相比更能激發學生的學習興趣，因學生的聽課地點和時間都不受限制．學習的進程由自己控制．在自學的過程中發現的問題還可以與教師討論，更有利于培養學生的研究素養．
3慕課背景下大學物理實驗教學改革策略
3．1大學物理實驗課程的O2O慕課教學
大學物理實驗課程具有動手觀察、實踐性強等特點，要求學生具有相應的物理理論知識，還要有較強的動手操作能力，需要學生和教師面對面的溝通與啟發，才能夠實現較好的教學效果．因而，即使慕課資源豐富，但完全依賴慕課來進行教學也是不現實的．對慕課的利用可以嘗試線上和線下互動的O2O慕課教學，實現取長補短的效果．O2O（OnlineToOffline），原本是互聯網的一種營銷方式，強調將線下的營銷機會與線上結合．O2O慕課教學可以借鑒其核心觀點，將原本在現場（即線下）的課堂教學中涉及的理論性強的基礎性知識點，通過慕課的方式（即線上）讓學生在課后自行學習，學習的過程中將自己對知識的見解分享在慕課平臺供教師參考，這要求教師能真正成為學生學習上的朋友和引導者．而需要動手操作的部分放在實驗室中教學（即線下），集中進行實驗操作，這也一定程度上解決了課時少的問題．
3．2整合慕課實驗項目
設計專業特色物理實驗在大學物理實驗教學中，實驗項目是分層次遞進：基礎—綜合—設計性實驗．在資源有限的情況下，物理實驗開設多為基礎性實驗，而綜合設計性實驗較少．在慕課背景下，教師可以整合利用慕課資源，讓學生在理解基礎實驗的基礎上，為學生設計出與專業知識相結合的綜合性或設計性實驗．學生也能根據自己的理解設計興趣型的小實驗，激發他們的學習熱情．同時，為了借助大學物理實驗更好掌握本專業領域的知識，還可以利用慕課資源將實驗項目細分成多個帶有本校典型專業針對性的大學物理實驗項目供學生選擇，并適時對實驗內容進行調整，進一步讓學生知道怎樣利用物理知識來解決專業問題，提升學生綜合素質．
3．3大學物理實驗慕課為研究性學習搭建平臺
大學物理實驗的教學目的之一是培養學生的科學和創新能力，但傳統的教學模式不能勝任．在教學實踐中我們也發現，有些學生在學習專業課程中涉及物理方面問題時，希望通過實驗來驗證；有些學生對物理方面的知識特別感興趣，希望自己能進行趣味性實驗設計，這些都是學生對研究性學習的需求．慕課的出現為這類現實中無法滿足的需求搭建了一個平臺：慕課豐富的資源，有國內外優秀專家教授設計出來的各類虛擬仿真實驗，還有很多一般院校無法見到的高科技大型儀器設備．學生通過在慕課上的學習，更注重能否能利用已學的物理知識對實驗進行分析的體驗性過程．同時，高校教師還可以考慮將自己的科研項目融入到大學物理實驗教學中，利用慕課開設第二課堂，推進大學物理實驗教學與科研的結合，學校還可設立校級基金，鼓勵學生進行課題研究.
作者：崔磊；王帆 單位：宿遷學院信息工程學院
第三篇：大學物理演示實驗教學探討
摘要：針對高校非物理專業大學物理演示實驗教學存在的一些問題，強調學生主體地位，從教學情境、教學方法、教學評價等方面提出如何建立以培養能力為導向的演示實驗教學體系．
關鍵詞：能力導向；演示實驗；教學體系
物理學是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學，物理演示實驗因其現象生動有趣、操作簡易方便、演示方式靈活，助于活躍課堂氣氛，激發學生學習興趣，調動學習積極性，成為非物理專業大學物理的重要教學組成部分．演示實驗不僅能加深感性認識，增強學生對抽象概念和原理的理解掌握，更對培養學生科學素質，培養學生實踐能力，發現、研究和解決問題能力以及創新能力起到潛移默化的作用．我校演示實驗與大學物理課程配套，面向全校大多數非物理專業開設．《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》明確指出，通過大學物理課程教學，應注意培養學生以下能力：獨立獲取知識的能力，科學觀察和思維的能力以及分析問題和解決問題的能力［1］．而演示實驗正適合發揮其情境教學的優勢，以達到對各方面能力培養的目的．然而，在實際教學中存在一些亟待改進的地方．比如對演示實驗沒有足夠的重視，將其看作課堂教學的附屬，教學沒有系統設計；教學方式傳統，沒有創新，不能充分調動學習主動性；教學評價形式單一，學生能力培養得不到體現．目前演示實驗課主要是采取教師先展示，學生后操作的模式，但整個過程仍是以教師為主導，并多是按儀器說明演示，配以對原理簡單陳述．學生學習也多是走馬觀花，直接重復，教學效果差強人意．針對這些問題，本文對以能力為導向的演示實驗教學體系提出了一些淺析和探討．
1建立網絡平臺
結合多媒體演示豐富教學資源建構學習情境建構主義強調學習是獲取知識的過程，是學習者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得［2］．由于演示實驗儀器臺（套）數以及實驗儀器更新有限，并且有些實驗存在操作危險，如電磁學里的高壓帶電作業演示．豐富的多媒體資源可以很大程度彌補實物演示的缺憾，在提升學習興趣的同時，擴大了知識視野，促進舉一反三．教師可以建立一個演示實驗教學資源網絡平臺，在后臺搜集整合教學資源，學生用戶登錄平臺在線使用，除了可供自我學習，還可以邀請學生共建資源庫，啟發學生去尋找和發現反映相應原理的實驗現象，在線上傳，與教師和其他同學互動討論．
2集中演示與開放演示相結合
促進理論與實驗教學銜接滿足個性化學習需求目前高校都配有獨立的演示實驗室，實驗課安排在課堂教學外，由教師在實驗室內集中授課，實驗器材由實驗人員整理維護，實驗內容對應本學期理論課程，從學期開始到學期末按教學班級輪流安排進入演示實驗室上課．這種教學形式集中可控，方便統一管理．但是極易出現實驗與理論內容無法銜接，例如被安排在學期末的教學班級只有在學期快結束時才能進入演示實驗室，教學效果大打折扣．我校演示實驗室現在采取了集中與開放相結合的方式，一方面對全校教學班級集中安排固定時間段，由教師統一授課．另一方面，在空余時間面向全校各專業學生開放，為學生創造學習情境，學生可以選擇自主預習或復習實驗內容，滿足個性化學習需求．此外，對于沒有開設大學物理課程的文科類專業學生，還可獨立選修物理演示實驗，拓寬文科學生的知識視野，培養物理思維．
3傳統教學方法與翻轉課堂相結合
強調學生主導地位啟發學生分析和研究問題在傳統的實驗教學中，教師更多的是作為整個教學活動的主導，以展示的形式來演示實驗．翻轉課堂的理念是以學生為主體，教師起到引導的作用，它是混合了直接講解和建構主義的一種混合教學模式［2］．在教學過程里，教師先提供演示實驗教學相關的文獻、視頻等要求學生課前預習學習，在課堂上再由學生操作實驗并講解，教師整個過程給予指導、解答．在這個過程中，不僅極大地激發了學生的學習熱情和積極性，還培養了學生發現問題、解決問題的能力，同時促進了與同學、老師之間的情感交流體驗．
4教學評價多樣化
個人報告與小組匯報相結合提升教學效果傳統演示實驗教學評價一般采取的是上課考勤結合課后實驗報告，形式單一，要求簡易．由于演示實驗報告幾乎沒有數據處理和分析，學生上交的實驗報告就相當于一個對實驗儀器的簡易說明，沒有深層次的思考和探討，報告上更體現不出學生的能力得到培養和提升．因此教師的評價結果也只能千篇一律，無法做到區分度．評價結果不僅片面籠統，而且無法體現評價體系對教學活動的反饋效果．因此，對于復雜、系統的演示實驗，可以由教師提出課題，通過要求學生組建學習小組，以小組匯報的形式來提交學習成績．比如演示熱聲效應實驗，氣團受聲波振蕩引起膨脹壓縮，相當于起到熱泵的作用，引起上下兩個熱聲堆溫差逐漸增加．學生對演示結果感到有趣好奇，針對實驗提出研究問題：聲波頻率有什么樣的影響，最佳頻率是什么，和哪些因素有關，如何計算？溫度隨時間變化有什么特點？熱聲堆材料一般用什么來制作？熱聲效應有哪些應用等等．將研究任務分派給各學習小組，要求各小組查閱資料，采集實驗數據，以研究匯報的形式提交．這種方式激發學生求知欲，引導自主學習，培養科學研究能力．作為實驗報告的一個補充評價，更能全面體現學生的學習效果并給予有效的學習反饋．
總而言之，應充分認識物理演示實驗教學在物理教學中的地位，以及對培養大學生科學素質和能力的重要作用．通過演示實驗教學，以物理知識點、概念規律為線，物理學習、研究方法為扣，將學生的自學能力、實踐能力、發現和解決問題能力以及科學素質串接．對于非物理專業的學生，也許他們今后并不會從事物理專業的研究和學習，但是在這個過程中的學習體驗和收獲將會使他們終身受益.
作者：唐瓊；李國祥；宋逢泉；徐元英；林輝 單位：合肥工業大學電子科學與應用物理學院
