遠(yuǎn)程大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)系

1、摘要 本文闡述了發(fā)展教育技術(shù)，營(yíng)造多元化教學(xué)模式的必要性，并且具體闡述了大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)，遠(yuǎn)程大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)系列講座和“物理學(xué)史的啟迪“等課程教學(xué)模式的研究與實(shí)踐。關(guān)鍵詞 教育技術(shù) 多元化教學(xué)模式 仿真實(shí)驗(yàn) 遠(yuǎn)程教學(xué) 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)引言當(dāng)前我國(guó)正面臨大學(xué)從精英教育向大眾教育的改革,這對(duì)教育事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，同時(shí)也面臨著新的挑戰(zhàn)。學(xué)校擴(kuò)大招生必然會(huì)引起從設(shè)備到師資各種教學(xué)資源的緊張，在這樣的形勢(shì)和環(huán)境中如何進(jìn)一步提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量是擺在我們面前急待解決的問(wèn)題。教育資源的缺乏是長(zhǎng)期困擾教學(xué)質(zhì)量提高的難題，也是教學(xué)改革發(fā)展的瓶頸。隨著時(shí)代的發(fā)展，科技進(jìn)步對(duì)教育提出越

2、來(lái)越高的要求，對(duì)人才的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)是一種趨向個(gè)性化的教學(xué)，需要比普通公共教學(xué)占用更多的教學(xué)資源，這些矛盾只能通過(guò)發(fā)展教育技術(shù)、創(chuàng)新教育手段來(lái)解決。近幾年來(lái)，我們從面向21世紀(jì)科技發(fā)展和人才科學(xué)素質(zhì)需求的角度來(lái)考慮，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程體系、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了全面改革。建立了能適合當(dāng)代科技發(fā)展、有利于培養(yǎng)具有深厚基礎(chǔ)知識(shí)的創(chuàng)造性人才的教學(xué)新體系；選擇了與當(dāng)代教育思想和高科技成果相融合教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)發(fā)展教育技術(shù)改革了傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段的單一模式，以滿足不同層次的學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究的需求，采用CAI、Internet網(wǎng)等現(xiàn)代教學(xué)手段，改善教學(xué)條件，營(yíng)造多元化的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)

3、性，提高了物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平。本文著重闡述創(chuàng)建的多元化的教學(xué)環(huán)境和模式。大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)和教學(xué)模式大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為大學(xué)生在進(jìn)校后的第一門科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，不僅應(yīng)讓學(xué)生受到嚴(yán)格的、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技巧，更主要的是要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，特別是與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力，因而實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該面對(duì)時(shí)代的發(fā)展，科技進(jìn)步的新趨勢(shì)和新挑戰(zhàn)，不斷有所創(chuàng)新。但是實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，往往無(wú)法滿足學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)；另一方面，隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的應(yīng)用和一些較復(fù)雜和精密的

4、實(shí)驗(yàn)儀器在實(shí)驗(yàn)中的使用，學(xué)生常常無(wú)法了解儀器的設(shè)計(jì)原理和運(yùn)行機(jī)理，因此學(xué)生往往在老師設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)條件下完成了實(shí)驗(yàn)，并沒(méi)有掌握實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)技能。一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和經(jīng)費(fèi)還緊缺，另一方面，已有的有限的教學(xué)資源沒(méi)有發(fā)揮其最大潛力和作用。因此，我們將人工智能和控制理論和多年來(lái)許多專家、教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，研制和開(kāi)發(fā)了一批物理教學(xué)軟件。其中，96年我們?cè)趪?guó)際上首創(chuàng)開(kāi)發(fā)出第一套仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件；98年升級(jí)為Windows版本，在規(guī)模和虛擬技術(shù)水平上得到進(jìn)一步提高和完善。近年來(lái)我們又推出了大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)的Internet網(wǎng)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，并且 結(jié)合與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的物理實(shí)

5、驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展了其規(guī)模和水平。對(duì)大面積提高物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平，起了一定的作用；在國(guó)際和國(guó)內(nèi)物理教學(xué)界都產(chǎn)生了較大的影響，得到了廣泛應(yīng)用和贊揚(yáng)。它的意義主要在如下三個(gè)方面：開(kāi)創(chuàng)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式，該成果利用計(jì)算機(jī)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容（包括理論教學(xué)）、教師指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考、操作有機(jī)融合為一體，形成一部可操作的活的教科書，為物理實(shí)驗(yàn)改革提供了有力工具，同時(shí)克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期受到課堂、課時(shí)限制的困擾，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在時(shí)間和空間上得到延伸；實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合：將實(shí)驗(yàn)的原理、思想、方法和應(yīng)用與仿真軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)環(huán)境相結(jié)合，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)的融為一體。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)物

6、理概念、思想、方法的基礎(chǔ)上，有目的的去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)；又能通過(guò)實(shí)驗(yàn)深化對(duì)物理概念、思想的理解。利用仿真實(shí)驗(yàn)，在同一個(gè)界面上實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。實(shí)現(xiàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的二段、三段式等的教學(xué)模式：對(duì)一些難度高、復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在通常的34個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理、使用方法、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理、實(shí)驗(yàn)方法難以仔細(xì)消化，對(duì)實(shí)驗(yàn)中所遇到的現(xiàn)象也很難通過(guò)短時(shí)間分析建立起認(rèn)識(shí)，因此復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)不能容許學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，反復(fù)調(diào)整后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。針對(duì)這些問(wèn)題，我們采用虛擬實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程教學(xué)（在校園網(wǎng)上完成虛擬實(shí)驗(yàn)）與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的二段、三段式等的教學(xué)模式，使學(xué)生在課堂外

7、可充分消化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在課堂內(nèi)獨(dú)立完成實(shí)際實(shí)驗(yàn)，有充分的思考與分析的時(shí)間，使學(xué)生真正受益，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平。大學(xué)物理遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)和教學(xué)模式大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)為網(wǎng)絡(luò)教育最難實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)創(chuàng)了一種新的方法和途徑。為使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上得到延伸；同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上師生間、學(xué)生間的實(shí)時(shí)交互教學(xué)，我們建立了大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)的Internet網(wǎng)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，在教學(xué)中取得了很好的教學(xué)效果。大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1 大學(xué)虛擬物理實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。開(kāi)放式教學(xué)模式為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、滿足他們的求知和創(chuàng)新欲望，如何進(jìn)行開(kāi)放性教學(xué)模式是物理實(shí)驗(yàn)教師努力探索和研究的課題，并已經(jīng)積累了一些成績(jī)，但是總體上來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)、求知和創(chuàng)新的欲望。為此，在多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)上，我們努力實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)課程全方位向?qū)W生開(kāi)放，即實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生選課開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)時(shí)間開(kāi)放;教學(xué)模式、考試方式開(kāi)放。這種全面開(kāi)放的形式，能在最大程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，適應(yīng)于不同層次的學(xué)生的需求。實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)必須以多元化的教學(xué)環(huán)境，豐富的實(shí)