编者按：

2020年初，突如其来的疫情，打破了原有的生活、学习和工作秩序，国内各大高校不得不推迟开学时间。根据教育部“停课不停学”的要求，各高校利用线上资源开展了不同形式的在线教学。这种脱离“教室”和“讲台”，特别是物理实验课程，脱离了“实验室”，能不能进行在线教学？怎样进行在线教学？在线教学效果如何？对于学生和老师，都是一种考验和新的体验。四川师范大学物理实验中心结合前期课程资源基础和课程自身特色，制定了物理实验线上教学实施方案，全面有序地开展了实验在线课程教学，并取得了预期的教学效果。

一、开展实验课程在线教学的背景

1月30日，学校按照教育部和四川省统一部署，根据《四川省教育厅关于调整大中小学幼儿园2020年春季学期开学时间的通知》精神，要求老师们作好网络教学平台在线教学准备工作。2月9日，在接到学校下达的理论课程必须开展在线教学的通知后，对于实践实训类课程是否开展在线教学？怎样开展在线教学？围绕这些问题，物理实验中心老师进行了多次沟通交流、讨论分析后认为，我们应该结合本学期物理实验中心承担的实验课程类型及前期建设的资源基础，制定教学方案。

二、实验课程教学的特色和前期基础

实验课程具有项目多和老师多的特色。2020年春季学期，物理实验中心共承担了四门实验课程，分别是：专业实验课，包括《近代物理实验》（2017级物理学专业）、《大学物理实验1》（2019级物理学专业）、《大学物理实验3》（2018级物理学专业）和公共实验课《大学物理实验一》。共涉及38个实验项目和16位实验老师。由于2017级学生在本学期将进行为期五周的专业实践训练（见习），同时他们的实验课程涉及的老师多，所以安排补课是不现实的。另外，由于多方因素，2018级和2019级的实验课程要补课也是很困难的。

前期线上课程资源建设为疫情期间全面开展线上教学提供了重要保障。无论是大学物理实验还是近代物理实验，都具有一定的前期建设基础。

大学物理实验课程：上学期，大学物理实验已经建设了13个实验项目的所有在线资源，包括55个视频、13个电子教案、13章章节测试题和所有的实验讲义。并在全校开展了在线开放课程，共计2500多人加入到该课程的学习中。根据学生的课堂表现及作业反馈情况可知，该实验类课程开展线上和线下教学相结合是可行。

对于近代物理实验：近代物理实验课程具有实验原理晦涩难懂、涉及到的知识面广，实验仪器结构复杂，调节难度大和调节时间长等特点，仅仅依靠课堂上的时间，学生很不容易弄明白，学习效果不理想，因此，教授该课程的老师们决定，该课程也应该建设在线开放课程，以便提高教学水平，提升教学质量。所以，上学期，实验中心的老师已经拍摄了14个实验项目的实验仪器结构介绍和实验内容操作演示视频。寒假里，大家又编制实验讲义、对实验原理进行讲解录屏、制作电子教案、和章节测试试题等。通过所有老师们的共同努力和反复打磨，这学期开学前在超星学银在线平台上建成了各种资源齐全的《近代物理实验》在线课开放程。这些前期工作为本学期顺利开展线上教学提供了有力保障。

三、全面开展实验在线开放课程

基于上述原因，物理实验中心分课程和分时段制定了四门实验课程的在线教学方案，具体安排如表1所示。对于近代物理实验和另外的三门大学物理实验课程，分别自开学第一周起（2月20日）和第四周起（3月9日）在超星“学银在线”网络平台上，进行线上“夯实实验原理+掌握实验内容+了解实验步骤”的线上教学和线下的“到校实验操作”。正式开学后，学习过的实验项目原则上不再进行实验原理讲解，直接进入实验操作和数据处理阶段，可适当缩短每个实验项目的课程时间。

表1 物理实验中心线上教学课程第一轮安排表

    确定了教学方案后，各位老师做好在线课程教学的充分准备，包括参加课程平台使用培训，作好网络课程教学资源完善；对于资源不全的实验项目，补充包括实验讲义、PPT、测试试题或录课等资源。通过老师们精心准备，在超星学银在线平台建成了近代物理实验和大学物理实验在线课程，其课程部分目录如图1和图2所示。然后各位老师反复试课，不断调整和优化教学方法，使学生“宅”在家里也能顺利开展实验课程的学习，希望通过在线教学方式能达到在学校学习的效果，甚至更好。

图1 近代物理实验在线课程部分目录

图2 大学物理实验在线课程部分目录

下面是老师们全面有序开展物理实验课在线教学时，在课前、课中和课后采取的具体措施。

    1、课前准备

建好课以后，对于老师，课前还需要进行三项任务的准备，分别是：问题的准备、熟悉超星平台、熟悉教学流程等。

    （1）问题的准备

实验课程的在线教学有别于理论课，课堂上的讨论和互动很关键，一方面是为了提高学生学习积极性和主动性，另一方面，也是为了督促学生提高学习质量，还有，也需要防止学生早退。因此，除了单元测试客观题外，课前还需准备用于讨论互动和检查学习效果的主观题。

比如：下面是为“光泵磁共振”实验准备的主观问题：

           问题1：在这个实验中，铷灯发出几条谱线？我们选择的哪一条谱线？为什么？

          问题2：该实验影响铷原子偏极化的因素有哪些？在实验中分别采取了哪些措施进行预防偏极化的失去？

          问题3：该实验用到几种磁场，磁场方向是怎样的，每一种磁场的作用是什么？

          问题4：根据磁共振公式，测量g因子有几种方法？我们采取的哪一种方法？怎样来判断是铷85的还是铷87的信号？

          问题5：实验中加入了扫场，请思考一下，加入扫场的作用是什么？

          问题6：铷85的和铷87的的g因子的理论值分别是多少？如果加在水平线圈上的电流为0.2A，水平线圈的各个参数请参照PPT上面的数据，请计算其射频场的频率分别应该是多少？

          问题7：我们为什么要选择铷作为研究对象？在这个实验中，铷灯发出2条谱线，我们选择D1谱线不选择D2谱线？为什么？

          问题8：什么是光抽运？用左旋圆偏振光照射样品时，将铷原子抽到哪条能级，如果用右旋圆偏振光照射呢，又会抽到哪条能级呢？为什么？

          问题9：光磁共振实验中铷灯发出的谱线有哪些作用？

          问题10：光磁共振实验主体单元由哪几部分组成，功能分别是什么？

          问题11：铷灯发出两条谱线，波长分别是多少？我们选择的哪一条谱线？为什么？

          问题12：本实验测量产生误差的原因有哪些，是否有减小误差的方法？怎样减小误差？

   （2）熟悉超星平台的准备

物理实验中心老师们通过观看超星培训视频和参加唐明君老师分享的“关于在线课程上课的有关事宜”的QQ屏幕介绍。扫描学习通二维码、下载app、注册和登录到超星“一平三端”的手机端和电脑端，对平台中的“签到”、“选人”、“抢答”等功能进行熟悉并掌握其操作。

   （3）熟悉教学流程的准备

同时，老师们课前还需熟悉实验在线课程教学中的“课前”、“课中”、“课后”的各个流程。图3表示该课程的教学流程图

图3 物理实验在线课程教学流程图

    2、课中实施

在教学实施过程中，有序组织学生进行线上教学尤其重要，是在这种特殊形式下，采用特色教学模式，实现实验教学任务的关键。每位老师用心准备，根据不同的实验项目，在教学过程中适时调整，基本上形成了各自有效的教学模式。比如，李玲老师采用三阶段教学法，第一阶段为“自主学习”，该阶段的学习任务（任务和要求以文件的方式提前上传到群聊）包括：阅读讲义、观看原理和操作视频、完成单元测试，以及思考问题，并以上传学习笔记打卡方式监督学习；第二阶段为“直播讲解+回答问题”，主要围绕提前发放给学生的问题展开讲解和讨论；第三阶段为“互相提问+共同讨论”，实施过程如图4所示。唐明君老师和闫从华老师采取的是四阶段教学法，分别是“讲义学习”、“电子教案和音视频资料学习”、“问题讨论及回顾”和“一对一问题回答”阶段，具体实施过程如图5所示。

                                                                                图4 三阶段教学法

                                                                                    图5 四阶段教学法

为了考查学生的学习情况，老师们都设置了提问环节，分别采用“点对点”、“选人”或者“抢答”等方式发放问题。图6表示部分老师发放主观题的方式及部分同学的作答结果，从回答情况来看，同学们在几个学习阶段都是很认真、仔细和投入，对这种在线学习方式充满激情的，并且，学习效果也比较好。

                                                                            图6 问题发放及学生作答片段

虽然每位老师采取的具体教学手段略有差别，但是从实施过程和达到的总体目标来看，都实现了“夯实原理”，“熟悉仪器结构及各个部件的功能”，“掌握实验内容和操作步骤”等老师们事先设想需要达到的效果。

    3、课后总结

    每堂课结束后，每位老师都会到平台上去导出学生的实时学习数据，如果有

某些同学的某些任务点未完成，或者完成得不够理想，比如，单元测验不及格等。老师都会敦促学生在规定时间内及时完成任务点，或者再复习讲义和其他学习资料，重新进行单元测验，直到达到实验室的准入标准为止。

    4、取得的教学效果

   根据统计数据显示，前五次近代物理实验课已经有165名同学参加学习，这些同学总的任务点完成率为98.2%，其中，118位同学单元测试在90-100分之间，占比为71.52%；80-89分之间有26位同学，占比为15.8%；60-79分之间有16位同学，占比为9.7%；5位同学不及格，不及格率为3.0%。因此，从学习的效果来看，如果结合线下实验操作，这种线上线下混合式实验教学模式会让学生思路清晰的、目的明确的进入实验室，并且安全规范的开展实验操作，获得准确完整的实验数据和实验结论。从而提高实验课堂教学效率、提升学生自我学习、终身学习的能力。

总之，虽然突如其来的疫情打乱了学生的生活和学习节奏，但是，四川师范大学物理实验中心面对疫情，却做到了有条不紊、按部就班的进行实验课程的在线教学，这与实验中心一直以来都致力于实验教学模式的改革分不开。当然，我们还需要进一步借鉴和学习国内外同行的一些好的经验和做法，加强沟通交流，及时总结，努力去完善、充实和调整实验教学手段、教学方法及教学模式。

物理实验中心

2020年3月25日

编辑：梁晨晨