云中探物，线上求理

为响应教育部“停课不停学，停课不停教”的教学政策，中原工学院学校教务处发布了《中原工学院2020年春季学期新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控期间网上教学工作方案》，迅速组织开展各项线上教学工作。全体师生以积极昂扬的精神面貌和端正的教风学风，开启了一场前所未有的“云”教学、“云”学习，真正做到“疫”不容辞，“课”不容缓。

一、案例背景：停课不停学，停课不停教，学习不延期

中原工学院物理实验中心在普通物理及实验党支部的带领下，认真贯彻落实学校的教育政策，在开学之前经过多次视频会议研讨，确立了尽可能按照原有实验教学安排进行教学设计的基本原则，以前期已有的虚拟仿真实验项目为主体，设计了“超星学习通+录播+虚拟仿真实验平台+全天候QQ群互动答疑”的新型教学模式。以学生为中心，立德树人，根据疫情发展情况、学校政策和学生学习情况反馈，做到教学方法阶段式调整和改进，紧抓教学质量，目前已经顺利运行10周时间，学生已逐步适应在线教学方式。

课程名称：大学物理实验

课程类型：公共必修基础课

课程特点：如何将“课堂的实”化为“线上的实”，保证线上教学顺利实施和学生学习自主性是新难点。

学情分析：大学物理实验课程的受众是理工科各专业大二学生，约2000多人，学习的积极性有，但是需要老师督促，注意力集中的时间偏短。学习硬件方面，手机的使用率100%，网络覆盖率和电脑可用率大约只占70%。

针对学生基本情况的了解和分析之后，物理实验中心团队给出了如下教学思路：启动虚拟仿真实验平台，精心挑选出8个仿真实验，涉及力学、光学、电磁学和近代物理方面的知识，内容尽可能全面。8个仿真实验与线下实物实验基本贴合，以便做到随时开学的无缝衔接，做到延期开学，如期开课。学生分为两个批次，前1-8周和9-16周完成教学任务。结合在线慕课学习，录播的教学方式，虚拟仿真平台的实践和全天候QQ群互动答疑等多种形式，确保线上教学平稳有效进行。学生返校后，由于实验仪器数量和学生人数的限制，考虑到防疫因素，前1-8周的学生因学习硬件问题导致在家不能完成实验的学生，继续补做虚拟仿真实验，9-16周的学生按照课表上课，鼓励学生提前完成虚拟仿真实验，以便减小实际教学和防疫的压力。

二、课程教学实施

（一）前期准备

1. 根据教学计划，本学期开设8个仿真实验，开课前，老师们集体备课，对于每个实验流程统一部署。

2. 制作课件，录制短视频，结合自建的慕课，对教学资源进行整合，严格把关，保证教学质量。

3. 每位老师将负责实验的课件、数据记录标准、数据处理要求等资料发在教师研讨群里，如此做到了在互动答疑QQ群里，每位老师都可以为同学们第一时间解答疑惑。

4. 开课前一周时间，发布虚拟仿真软件安装教程，QQ群指导学生遇到的安装问题。

    图1 虚拟仿真实验平台

图2 大学物理实验慕课自建资源

图3 老师们备课情况

图4 虚拟仿真软件安装步骤

（二）教学设计

根据制定的培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学素养，创新意识，健全学生人格的教学目标，来设计实验课程的教学过程。整个教学设计注重细节问题、关怀学生，减少条件差异、网络拥堵等因素造成的学习不公平问题。以调查问卷的形式定期检测教学效果，及时督促学生学习，并根据学习情况对教学方法进行调整和改进。

预习通过学生自主学习实验课件、录制的视频、虚拟仿真实验平台操作视频、学习通预习测试题等环节来完成；

在课中综合提升，通过微课自主学习、师生互动、实践等环节促进学生深度学习的目的；

在课后进行总结，完成实验报告。整个教学过程贯穿思政教育和互动答疑，实现多手段互动、全天候答疑、三段式能力评价的教学设计思路。

1. 教学过程

现阶段实验教学具体过程如下表。

图5 线上教学过程

图6 QQ互动答疑群师生互动和生生互动

2.     考核方式

整个实验过程中实行三段式能力考核，预习考核、实验操作考核、实验报告考核。根据8周实验教学情况，加强和探索实验的过程性考核，及时调整和改进教学方法，促进学生学习的积极性。因此从第9周开始，启用虚拟仿真实验平台的预习系统，加强学生实验过程中的仪器规范性操作考核。

图7 学生的实验报告

图8 学生在虚拟仿真实验平台学习

图9 虚拟仿真平台新加实验预习系统，可检测学生实验过程中仪器操作的规范性

三、实际成效

1.     学生多参与，学习出实效

第一批1000多名学生对实验的访问人次最高达到了4016人次，说明学生在反复的做实验，反复的学习，并且很认真，最终直到成功，学生可以从实验的过程中获得极大的成就感和满足感。

图10 虚拟仿真实验访问人次

2.     师生多互动，感情更融洽

一天内师生互动信息最多高达8299条，学生数千条线上实验记录，保证了《大学物理实验》课程达到较高的完成率。师生互动较线下教学更频繁、学生之间主动答疑讨论更热烈。

图11 QQ互动答疑群成员活跃数据

3.     老师真投入，学生更满意

图12 问卷调查学生的学习情况

四、《大学物理实验》线上教学特色

在整个的线上教学过程中，我们不断探索，不断改革，形成如下特色：

（1）教育理念：思政结合、混合培养、注重能力、提高素养。

（2）紧密联系实际，将课堂思政引入到线上教学的实践中，以物理学家的生平经历，鼓励学生积极学习，勇于探索和创新。

（3）团队协作能力的培养。实验教学的特点之一就是学生团队协作能力的培养，QQ答疑群中互学互教，达到一定程度上团队协作能力的培养。

（4）教育方式的转变，全程采用问题引导式教学，有助于提高学生的自主学习能力和科学创新意识。

五、反思总结

疫情期间，给实验教学带来了挑战，也给学生自主学习的能力带来了考验，同时大规模的线上实验教学无经验可循，从前10周的实验教学情况来看，“超星学习通+录播+虚拟仿真实验平台+全天候QQ群互动答疑”的新型教学模式运行良好，学生反馈比较正面。尤其是线上实验打破了时间和空间的限制，学生做实验的自由度提高，而且学生不再受实验仪器数量的限制，虚拟仿真实验平台可容纳几百人同时做实验，相对实物实验而言，虽然人身安全和仪器损坏问题不需要再担心，但是仪器的规范使用和实验结束后的仪器整理习惯同样是老师着重强调的。与传统教学不同，老师对线上教学平台、网络和软件状况、录视频等信息技能掌握，都成为了新的要求和挑战，但是这些都没有让我们退缩，反而提高了我们的线上教学素养和经验，这些收获会对以后的实验教学提供有益帮助，帮助我们深入探索教学模式改革，推进线上线下混合式一流课程的建设，促进教学的高质量、高效发展。