談光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

梁 楓楊 倩宿文玲李松權(quán)莫杰雄鄒長(zhǎng)偉

1.嶺南師范學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣東湛江 5240482.哈爾濱信息工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150000

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談光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

梁 楓1楊 倩1宿文玲2李松權(quán)1莫杰雄1鄒長(zhǎng)偉1

1.嶺南師范學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣東湛江 524048
2.哈爾濱信息工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150000

摘 要：提出分層次光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與微課、慕課相結(jié)合，綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相結(jié)合，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)與期末測(cè)評(píng)及比賽相結(jié)合的混合式教學(xué)模式；以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能及基本教學(xué)技能的目的。

關(guān)鍵詞：微課；慕課；分層次教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；光學(xué)實(shí)驗(yàn)

當(dāng)今世界，“科技興國(guó)”已成為世界發(fā)展的主旋律。隨著激光科技的出現(xiàn)，光學(xué)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的新局面，光學(xué)在應(yīng)用技術(shù)方面的發(fā)展，已成為衡量一個(gè)國(guó)家先進(jìn)程度的指標(biāo)之一。

光學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的：（1）鞏固和拓展學(xué)生的光學(xué)知識(shí)，使學(xué)生了解光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)，并熟練儀器的調(diào)節(jié)及應(yīng)用；（2）培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、理解能力、分析與解決問(wèn)題的能力、收集信息與處理信息的能力等；（3）使學(xué)生掌握一定現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，了解光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，做到“與時(shí)俱進(jìn)”。但是傳統(tǒng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，不能激發(fā)學(xué)生的興趣，更不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。因此光學(xué)實(shí)驗(yàn)面臨新的挑戰(zhàn)，需要我們不斷地探索和改進(jìn)。

近年來(lái)慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂風(fēng)日盛，將光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程融合分層次實(shí)驗(yàn)、微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，進(jìn)行混合式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，令學(xué)生利用本領(lǐng)域的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约盎镜慕虒W(xué)技能。

1　光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容實(shí)行分層次教學(xué)

目前，很多高校都在實(shí)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)行分層次教學(xué)［1］。在完成一定數(shù)量的基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)后，開(kāi)展綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。綜合型實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用某一課程或多種課程的綜合知識(shí)，進(jìn)行的復(fù)合型實(shí)驗(yàn)。它著重培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)處理能力等［2，3］。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并獨(dú)立完成的一種具有一定探索性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料獲得信息的能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的能力和創(chuàng)新能力以及組織管理能力等［4，5］。因此，適當(dāng)增加綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是很有必要的。

從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，最后開(kāi)展開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)難度逐步提升，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，開(kāi)闊學(xué)生的視野，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神［6］。

2　光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及教學(xué)手段的改革

按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，教師講授實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒑?jiǎn)介實(shí)驗(yàn)原理、詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)及使用方法、演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程及提出數(shù)據(jù)測(cè)量要求，講解結(jié)束，學(xué)生按照教師的要求按部就班地操作。光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)節(jié)要求較高，往往在規(guī)定時(shí)間之內(nèi)，部分學(xué)生完不成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課延時(shí)。學(xué)生反映，光學(xué)實(shí)驗(yàn)課很累，就是一個(gè)機(jī)械重復(fù)的過(guò)程，動(dòng)手能力雖得到了較好的鍛煉，對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生即使有想法，課堂上也沒(méi)時(shí)間探究、思考。因此翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式將解決這一現(xiàn)狀。學(xué)生通過(guò)優(yōu)質(zhì)的慕課資源、微課視頻觀看、閱讀教材及文獻(xiàn)，進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，帶著問(wèn)題和想法到課堂上，與教師進(jìn)行探討，動(dòng)手實(shí)踐。充分提高課堂效率與質(zhì)量。

2.1微課、慕課與基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

結(jié)合微課、慕課等教學(xué)資源，高效開(kāi)展基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)。微課教學(xué)時(shí)間較短，教學(xué)內(nèi)容少，突出某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或技能點(diǎn)，較適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)。光學(xué)的基本儀器有：分光計(jì)、讀數(shù)顯微鏡、光具座、邁克爾遜干涉儀、阿貝折射儀、生物顯微鏡等，將每種光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)介紹及使用方法拍成微視頻，即微課，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)，若一遍不能理解，可針對(duì)這一部分內(nèi)容，反復(fù)觀看。同時(shí)提供給學(xué)生優(yōu)質(zhì)的慕課資源，自學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)于不理解的地方，學(xué)生帶著問(wèn)題上實(shí)驗(yàn)課，大大豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，這樣在極大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng)［7］。學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂。

以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為題材，要求學(xué)生設(shè)計(jì)并錄制微課。我校為師范院校，注重培養(yǎng)學(xué)生的教學(xué)技能和技巧。學(xué)生從基本知識(shí)的學(xué)習(xí)開(kāi)始、設(shè)計(jì)教案、微課錄制、點(diǎn)評(píng)，學(xué)生參與整個(gè)過(guò)程，有利于加深學(xué)生對(duì)光學(xué)知識(shí)的理解，鍛煉了學(xué)生的教學(xué)技能，規(guī)范學(xué)生的儀態(tài)儀表，為培養(yǎng)優(yōu)秀的物理教師奠定基礎(chǔ)。

當(dāng)前，已經(jīng)有學(xué)校以微信為平臺(tái)搭建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)［8］，進(jìn)一步促進(jìn)了微課、慕課與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合。將優(yōu)秀的微課作品，放到教學(xué)網(wǎng)站上，便于學(xué)生查閱，更加有效地提高了學(xué)生預(yù)習(xí)的質(zhì)量。開(kāi)設(shè)“慕課”的大都是世界知名院校，教學(xué)資源是頂級(jí)的，慕課資源對(duì)于普通教師也是受益者。通過(guò)向教學(xué)名師學(xué)習(xí)，不斷提高自身的教學(xué)水平，培養(yǎng)高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師團(tuán)隊(duì)。

2.2翻轉(zhuǎn)課堂與綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合

翻轉(zhuǎn)課堂是建立在各種信息技術(shù)基礎(chǔ)上的，重新調(diào)整學(xué)生課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。翻轉(zhuǎn)課堂與綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，學(xué)生學(xué)習(xí)教師所提供的各種網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，包括微課、慕課等視頻，論文、教材、說(shuō)明書(shū)等文字資料，學(xué)生的學(xué)習(xí)是在課前完成的，將設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案拿到課堂上，與教師交流，實(shí)現(xiàn)學(xué)與教的互動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到協(xié)作探究與相互交流的目的［9］。

翻轉(zhuǎn)課堂與綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式（如圖1所示），與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，主體從教師轉(zhuǎn)到學(xué)生，教師只是指導(dǎo)、答疑的角色，而不做長(zhǎng)篇大論的講述。在課堂上，學(xué)生有更多的時(shí)間對(duì)自己設(shè)計(jì)的可行性方案進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，遇到問(wèn)題可與同學(xué)及教師探討，也可借助網(wǎng)絡(luò)資源，直至完成實(shí)驗(yàn)。有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題能力、獲取信息能力、獨(dú)立自學(xué)能力及協(xié)作能力等。主性很高。

圖1　翻轉(zhuǎn)課堂與綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)合的教學(xué)模式

圖2　微課包含內(nèi)容

2.3開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)與期末測(cè)評(píng)及比賽相結(jié)合

期末測(cè)評(píng)階段，設(shè)置開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)題目，與物理實(shí)驗(yàn)大賽等比賽接軌，增加學(xué)生的積極性。學(xué)生實(shí)驗(yàn)的選題過(guò)程，會(huì)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行回顧和總結(jié)，也會(huì)學(xué)習(xí)新理論和新技術(shù)。完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)就像一個(gè)小的科研課題，從查找資料選題、制定方案、可行性分析、按計(jì)劃實(shí)施、完成項(xiàng)目、總結(jié)匯報(bào)、參加評(píng)比，整個(gè)過(guò)程學(xué)生從頭到尾都是獨(dú)立完成，教師雖是全程參與，但只起到督促輔導(dǎo)作用。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)遠(yuǎn)超過(guò)幾個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握達(dá)到了學(xué)有所用、活學(xué)活用，充分體現(xiàn)了素質(zhì)教育。為了增加學(xué)生的積極性，將開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的成績(jī)作為期末成績(jī)［10］。這種考核方式，可以真正體現(xiàn)出一個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平，包含理論基礎(chǔ)、獲取信息的能力、動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題能力等。

2015年，我校對(duì)2003級(jí)科學(xué)教育專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。題目：利用光學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)某物理量的基本測(cè)量。這個(gè)題目學(xué)生基本都在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，但完成質(zhì)量不同。學(xué)生的完成質(zhì)量充分體現(xiàn)出學(xué)生的能力與態(tài)度，成績(jī)明顯拉開(kāi)檔次。從中選擇態(tài)度認(rèn)真、能力強(qiáng)的學(xué)生，參加物理實(shí)驗(yàn)大賽。

初期，學(xué)生有抵觸心理，覺(jué)得無(wú)法完成，后期迫于成績(jī)方面的壓力，著手實(shí)驗(yàn)。完成后，學(xué)生普遍認(rèn)為，完成一個(gè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，獲得信息的能力、分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)合作凝聚力等顯著提高。2016年，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)大賽學(xué)生熱情很高，先組隊(duì)，小組討論確定題目，查找資料，制定方案，最后找指導(dǎo)教師進(jìn)行探討。充分說(shuō)明開(kāi)放實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)是相當(dāng)必要的，經(jīng)過(guò)前期的訓(xùn)練，學(xué)生了解了完成一個(gè)題目的過(guò)程，積累了相應(yīng)的能力。指導(dǎo)教師也反映這批學(xué)生的學(xué)習(xí)自

3　結(jié)束語(yǔ)

將光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程融合分層次實(shí)驗(yàn)、微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，進(jìn)行混合式教學(xué)。引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，讓學(xué)生利用已掌握的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并完成實(shí)驗(yàn)，可以有效培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能、自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约盎镜慕虒W(xué)技能。

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收稿日期：2016-04-06

作者簡(jiǎn)介：梁楓，碩士，實(shí)驗(yàn)師。楊倩，碩士，工程師。通訊作者：鄒長(zhǎng)偉，博士，副教授。

基金項(xiàng)目：廣東省高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目MOOCs、SPOCs的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用（編號(hào)：GDJG20142376）。

Brief Discussion of Reformation on Optics Experimental Teaching

Liang Feng1， Yang Qian1， Su Wenling2， Li Songquan1， Mo Jiexiong1， Zou Changwei1

1. Physical Experiment Center， Lingnan Normal University， Zhanjiang， 524048， China 2.Harbin Institute of Information Technology， Harbin， 150000， China

Abstract：We proposed a hierarchical optics experimental teaching model， which first combines basic experiment with MOOC（massive open online courses） and Micro-lecture， secondly combines comprehensive design experiment with teaching model of fipped classroom，fnally combine open experiment with fnal evaluation and contest. The proposed hybrid teaching model is used for training students' basic experimental and teaching skills.

Key words：micro-course； massive open online courses； layered teaching； fipped classroom； optical experiment