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摘要:目前大學物理實驗教學過程中，學生們普遍反映教學內容與較為前沿的科學技術關聯性不強、未能完全體現最新的研究成果與實驗方法，導致本科階段參與創新項目以及繼續深造時，知識儲備不足、不能學以致用。針對該問題，將創新慕課引入大學物理實驗教學中，利用慕課多樣、靈活的特性對與實驗教學內容相關的原理進行深入剖析，展現多種技術手段與實現方法，尤其是相關原理與技術在已知及預期應用領域進行知識擴展，此方法充分拓寬學生們知識面、提升對創新和設計實驗的興趣、進一步提高大學物理教學質量。
關鍵詞:創新人才培養;大學物理實驗;教學改革;慕課
隨著創新性人才培養要求的逐步提高，創新性實驗項目在高等院校本科生創新和設計能力培養占據重要地位，如在南開大學針對本科生的創新科研計劃項目包括國家級大學生創新訓練計劃(簡稱“國創”)，天津市大學生創新訓練計劃(簡稱“市創”)，南開大學本科生創新科研“百項工程”項目(簡稱“百項”)等。大學物理實驗課程，作為從大一開始開設，學生們最早接觸的實驗類課程，知識涉獵范圍廣，實驗內容及儀器操作方法等信息量大，對于學生們養成良好的實驗素養，培養實驗動手和創新能力，尤其是對于大二開始申請創新科研項目的學生有著非常重要的前期指導與知識儲備作用［1］。慕課作為大規模的在線開放課程，由于其靈活多樣的上課形式、不受空間時間的限制、自由開放的學習模式，自2008年提出以來廣泛地應用于各學科的教學實踐中。尤其在我國“互聯網+”的時代下，慕課教學已成為當前高等學校教育改革的重點，在國內許多高校如北京大學、清華大學、南開大學等相繼開設慕課平臺［2，3］。將慕課應用于大學物理實驗的教學，對于實驗原理及操作過程進行可重復的立體展現，利用動畫視頻、虛擬仿真等技術模擬實驗過程，規避潛在不安全因素，徹底轉變了實驗課程中教師的絕對主導作用。本文針對目前慕課與大學物理實驗教學模式的特點，并結合學生們對于實驗教學過程中創新性實驗技術和方法的教學要求，探索大學物理實驗教學中慕課授課內容的新模式，在基礎理論知識中融入前沿科學發展需要，將較為前沿的實驗操作方法與實驗儀器結合相應的授課內容以慕課的形式予以展現，在不增加課程面授課課時與學生負擔的基礎上，為后期參加創新性的學生提供前沿實驗理論方法與操作技能等方面的知識儲備。
1傳統大學物理實驗教學模式
1．1“什么是”創新，不知如何立題與選題
目前的大學物理實驗內容與實際應用差距較大，學生們只是按照教材要求完成實驗目的和內容，不了解所學實驗知識與技能目前和預期的實驗應用前景，很難根據實際需求提出立題依據。
1．2創新是“干什么”，將所學知識應用于解決新問題的能力較弱
大學物理實驗教學課時有限但實驗數量多、內容量大，有些重要知識點和實驗處理方法等，如最小二乘法擬合曲線的方法等，由于難以反復出現，學生們存在“囫圇吞棗”甚至徹底遺忘的情況，很難將學過的方法移植到解決新問題中。
1．3創新項目“怎么干”，知識儲備量有限，對較為前沿的實驗方法知之甚少
大學物理實驗主要利用實驗操作驗證原理，實驗儀器及操作方法雖然簡單明了但存在儀器體積大、精度不足、受操作者技術水平影響大等劣勢，很難應用于創新項目中。
2利用慕課實現大學物理實驗教學中創新能力培養
2．1保證課堂教學任務，理解實驗原理是完成實驗和后期創新項目的基礎
利用慕課不受場地、時間限制的特點將原理中各個知識點“打碎”，設置為十幾分鐘的“小慕課”，使學生們可利用碎片化的時間對知識點進行反復觀看達到充分理解。
2．2解決“什么是”創新的問題
在實驗目的的完成上，不單純完成書本上的教學目的，著重突出潛在和實際應用，例如在液體表面張力的實驗系列慕課中，單獨錄制“裝滿水的杯子倒置不漏水”的慕課視頻，并提出思考題“水管前端的網狀裝置只是用來過濾嗎?”提升學生們科學實驗興趣的同時，鼓勵積極思考，為創新項目立題奠定基礎。
2．3解決創新是“干什么”的問題
在實驗操作上，利用慕課立體呈現實驗操作過程，在課堂上充分發揮學生們的自主性，將傳統的講授操作過程變為答疑解惑，并在慕課中充分體現新技術新方法的應用。例如在“光的干涉實驗”的系列慕課中，在學生們理解原理并實際操作的基礎上，加入“探測神奇的引力波”的慕課，再次理解干涉原理的基礎上，了解該原理新的實驗方法和技術，同時建立“光的干涉實驗”與“弦振動實驗”的慕課鏈接，學習干涉理論的同時對所學駐波知識進行復習，觸類旁通。
2．4解決“怎么干”創新的問題
在教學內容拓展上，利用慕課的多校共建特色，加入多學科相關專業知識與實驗方法，使學生們多維度了解所學知識的應用領域以及交叉學科發展要求。例如通過學習“光纖光柵原理與實驗”的慕課，鼓勵學生們利用光柵的知識對“冰的熔解熱”和“固體的線脹系數”等實驗進行自主設計;立足南開大學光電專業光纖傳感方向并聯合天津大學生物專業蛋白檢測，開設“光纖傳感在生化傳感中的應用”的慕課，進一步擴展應用領域。
2．5多領域、立體交叉學科，解決“怎么干”創新的問題
在教學內容拓展上，利用慕課的多校共建特色，加入多學科相關專業知識與實驗方法，使學生們多維度了解所學知識的應用領域以及交叉學科發展要求。例如通過學習“光纖光柵原理與實驗”的慕課，鼓勵學生們利用光柵的知識對“冰的熔解熱”和“固體的線脹系數”等實驗進行自主設計;立足南開大學光電專業光纖傳感方向并聯合天津大學生命科學學院生物樣本檢測，開設“光纖傳感在生化傳感中的應用”的慕課，進一步擴展應用領域。
3慕課教學評價與學生考核機制
目前大學物理實驗教學主要考評機制為教師根據學生出勤情況、預習報告、課堂操作表現以及最終實驗報告的完成情況給出實驗課成績，主要以教師作為主導，學生們積極性普遍不高。引入慕課進行評判與考核，有望實現大學物理教學過程中的分級評分標準，根據不同學生的層次以及對實驗的興趣程度進行因材施教。在預習階段開設“熱身實驗”慕課，例如在“液體密度測量實驗”和“液體粘滯系數測量實驗”系列慕課中開設“多彩雞尾酒”和“彩虹糖摩天輪”的預習慕課，使學生們先在直觀對液體密度及流動有一定了解，通過觀看和思考給出對實驗現象的解釋，獲得相應成績;對于“知識點”慕課，如“最小二乘法擬合曲線”等，采用重復觀看成績累加法，同時給教師留言提問也會獲得相應的加分;對于實驗內容感興趣或者有志參加創新項目的學生，在完成教學計劃規定內慕課的學習后，通過獲得的成績積分可以“解鎖”創新慕課相應部分的內容，觀看并完成課后習題將會獲得額外加分，并在創新項目選拔和立項過程中根據該部分成績進行優先立項與資助。這種針對不同學生多方位的考核方式，將有效扭轉學生們對于大學物理實驗只是在教師講授下單純完成任務的觀念，學生自己可以根據興趣點選擇學習方向的深度與廣度，由被動學習轉變為實驗主宰。
4結語
慕課作為一種新形式的教學方式，突破時間地點的限制，以生動活潑的教學形式，越來越多地應用于大學物理實驗教學中。利用慕課的諸多優勢，充分發揮大學物理實驗教學對創新項目以及學生們后續研究生深造的指導作用，拓展教師講授的知識面，弱化單純講授的主導地位，強化學生自主學習深度和廣度，進一步提升大學物理實驗教學水平具有重要指導作用。
參考文獻:
［1］張鳳琴，林曉瓏，王逍．創新人才培養下的大學物理實驗教學改革研究［J］．大學物理，2017，36(3):36-39．
［2］曹顯瑩，曲陽．基于慕課模式的大學物理實驗教學改革與創新［J］．物理實驗，2016，36(5):25-28．
［3］劉春宇，張志穎，趙玉丹，等．“互聯網+”時代下“慕課”對大學物理實驗開放式教學的促進［J］．科技與創新，2017(2):134-135．
［4］肖立娟．大學物理實驗教學的現狀與教學改革的探究［J］．大學物理實驗，2015，28(6):114-116．
［5］倪燕茹．地方本科院校大學物理實驗課程融合“慕課”教學模式必要性的思考［J］．大學物理實驗，2014，27(6):118-120．
作者:劉曉頎 高藝 田浩 劉海鋒 張勃 劉波 單位:南開大學
