2020年,一場突如其來的新冠肺炎疫情打破了全國乃至全球的正常秩序,同時也給高校實驗實踐教學帶來了前所未有的挑戰。大學物理國家級實驗教學示範中心作為西安交大重要的實踐教學基地之一,每年承擔全校近4000名本科生的物理實驗教學工作。疫情發生以來,中心堅持「停課不停教、停課不停學、停課不停研、停課不停工」的總體要求,積極探索疫情新常態下實驗教學新模式,藉助思源學堂、騰訊課堂、中國大學MOOC等在線平臺,採取「實驗理論教學+虛擬仿真實驗教學+線下自主實驗」等多樣化教學形式,按照原有教學計劃準時向全校3945人次本科生開展實驗教學工作,保障了大面積基礎實驗課的教學秩序和教學質量。
疫情期間線上實驗教學紀實
虛擬仿真平臺保障教學質量。為了保障大學物理實驗課程線上教學質量,中心充分利用虛擬仿真實驗平臺,依託虛擬實境、人機互動和網絡通信等技術,為學生構建了高度仿真的虛擬實驗環境,提供了詳盡、開放、共享的虛擬仿真實驗資源。線上教學過程中,將課程內容與虛擬仿真實驗平臺密切聯繫,面向學生全面開放力、熱、光、電、近代物理以及學科特色自主實驗內容,在幫助學生完成既定課程內容之餘,也為其自主學習、實驗探究及科技創新提供了便利。
慕課輔助實驗原理理解。為了充分輔助同學們理解並完成好課程,中心精心籌備製作了《大學物理實驗》慕課,並且在開課時間準時在中國大學MOOC上線。學生們能夠通過課程視頻學習實驗原理,了解實驗操作,也可在討論區頭腦風暴,溫故而知新。課程內容全面精煉,鼓勵同學們自主學習並進行更深層次的思考。
線下自主實驗培養探索精神。學生自主居家實驗的設計同樣凝聚了物理實驗中心所有教師的心血:既要保證實驗在家庭環境中便於操作,又要鍛鍊學生的動手動腦的能力。事實證明,線下自主實驗極大地激發了學生的創造和探索熱情,絕大部分同學通過線下自主實驗與線上實驗教學的融合加深了實驗內容的理解。
教輔工具加強師生聯繫。為加強師生間聯繫,中心在思源學堂中設置了大學物理實驗合班。依託於此,學生能夠更加便捷地獲知教學通知及計劃、下載講義和實驗報告模板等。
得益於前期充分的準備工作,大學物理實驗課程的線上教學成果顯著。截至2020年5月26日,虛擬仿真實驗平臺登入量已超四萬人次,熱門實驗如液體表面張力係數測定、示波器綜合實驗的瀏覽量達到1.1萬人次。由西安交通大學物理實驗中心自主設計並錄製的慕課課程,目前在線學習人數超過萬人,廣受好評,同學們普遍評價「講得很清晰很透徹,特別好地指導了我們手裡沒有實驗儀器的同學們」「內容十分嚴謹,課程精簡清晰,老師講的也有趣」。學生們的學習熱情空前高漲:課程群內,教師和學生的互動答疑貫穿整日;在課下,學生也更願意投入時間去設計自主實驗,撰寫報告。有人拿起刻刀米尺,自主製作遊標卡尺;有人逐光捉影,拉上窗簾研究虛像實像;更有人看向了頭頂的藍天,利用各地太陽高度角的差異測量地球半徑。
停課不停學,實驗出新篇。對於線上教學的一系列調整,確保了大學物理實驗課程的如期開展,也保障了返校後學生實驗操作的專業性。近百天的線上實驗教學,定會在不久後的將來澆灌出更加成熟的教學成果。
學生返校後線下實驗教學紀實
4月30日上午,校黨委書記張邁曾和校長王樹國帶隊檢查理學院物理實驗中心疫情防控及實驗室複課準備相關工作。理學院院長高宏、副院長李宏榮和物理實驗中心主任張沛就中心疫情防控和春季學期複課等工作進行了匯報。
張邁曾一行實地查看了中心防疫防控措施,詳細詢問中心開學準備工作的具體落實情況,對學生防疫宣傳視頻、實驗室師生準入要求、防疫物品配備情況、實驗室通風、實驗儀器紫外消殺、突發情況應急處置、線上實驗教學開展及進行情況等進行了解。張邁曾對物理實驗中心疫情防控和複課準備工作給予了充分肯定,並指出要確保學生明確知曉進入實驗室的要求,做好實驗室定期通風和消殺工作,保障實驗教學工作的順利開展。
積極準備學生返校後線下實驗教學工作
在疫情特殊時期,為讓學生順利參加返校後的線下實驗,物理實驗中心提前兩周就著手做好消殺防疫工作。物理實驗中心制定了《物理教學實驗室疫情防控措施》,為每個教室配置測溫儀、洗手液、紙巾等,製做疫情期間物理實驗中心的宣傳片發至各物理實驗班QQ群,重新安排每一間實驗教室的人數,添加實驗臺隔板等。除了基本的實驗說明,還特別制定了應對突發狀況的系列措施,為線下實驗課程的順利、安全開展打好了堅實的基礎。
在學生返校前,相關教師已通過思源平臺發布線下物理實驗安排,包括線下上課時間地點、部分實驗相關講義、線下實驗循環表等,使學生可以儘快適應和投入線下物理實驗課程中。學生返校後,為了保證安全距離,實驗室保證學生一人一臺儀器。在授課前,老師組織學生測量體溫,要求學生先洗手再實驗,並保證實驗全程佩戴口罩。經過師生的共同努力,大學物理實驗已在線下順利進行,實驗室又恢復了往昔的熱鬧和生氣。
師者,所以傳道授業解惑也。面對此次疫情,大學物理實驗教學中心的老師們不僅向學生們傳授著專業的知識和共克時堅的勇氣,更用實際行動塑造出新常態下實驗教學的新模式、新態勢。
物理實驗中心副主任高博說,「此次突發疫情使得我們對線上實驗教學進行了一次難得的探索。大學物理實驗課程作為一門實驗課,課程本身有大量的實際操作環節,為保證線上教學順利開展,老師們經過充分討論一致決定利用現有資源,不單純依賴於虛擬仿真實驗、慕課教學或自主實驗,而是將這幾部分內容充分結合起來。總體來看,我們的線上教學,既有完善的實驗基礎理論部分,也有虛擬仿真實驗,還有自己動手操作的部分,整體的教學效果無論是老師本身還是學生反饋都是相當滿意的。在後續的教學中,我們會將線上比較好的經驗融合在線下,真正做到線上線下有機融合。」回顧整個疫情期間的工作,高博表示:「我們所有的工作做得還是很妥善的,不管是線上還是線下的教學,都開展得很順利。這是一次難得的師生共同努力、共克時艱的教學活動。」
高博老師(左)與俞曉紅老師(右)開展實驗教學
俞曉紅是物理實驗中心的資深教師,多年來耕耘在教學一線。常年線下教學的她,在疫情期間發現了線上教學的獨特魅力,獲得了意想不到的收穫。「這次的線上教學讓我有意想不到的感受。以前總是線下教學,線上只是作為補充。但經過這次的線上實驗讓我認識到我們以前教學的不足:第一就是動手動腦能力。在這次的自主實驗中我們著重培養了學生的創造性和自主實踐能力,這是在日常線下實驗中很難做到的。第二是翻轉課堂,我們有兩次自主實驗,先由教師介紹引入,然後由學生自己來設計實驗、做實驗、講解實驗。日常的線下教學是沒有時間與平臺做這種嘗試的。這兩點是線上教學比較突出的地方。」
未來已來,疫情防控期間實驗實踐教學的「線上+線下」教學嘗試,既是應急變通之舉,更是面向未來實驗實踐教學模式改革的創新之策。突如其來的疫情雖然帶來挑戰,但這也激發了共克時堅的勇氣,更凝聚了變軌超車的動能。