云課堂輔助教學(xué)模式探索

張秀彥 禤漢元 肖榮軍 周江 朱基珍

*項(xiàng)目來源：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目“大學(xué)物理智慧實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與應(yīng)用”（基金編號：2020JGB248）。

作者簡介：張秀彥、禤漢元，實(shí)驗(yàn)師；肖榮軍、周江，高級實(shí)驗(yàn)師；朱基珍，教授。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.10.008

摘? 要? 牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，步驟煩瑣，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以達(dá)到預(yù)期效果。通過對該實(shí)驗(yàn)引入云課堂輔助教學(xué)模式，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)手段，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生可以隨時隨地利用“裝在口袋里的實(shí)驗(yàn)室”圍繞特定的知識點(diǎn)進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，有效解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中教法單一、只能被動接受的問題，極大提高學(xué)習(xí)積極性，從根本上培養(yǎng)自己的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞? 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)；云課堂；微課

中圖分類號：G642.423? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）10-0008-03

0? 引言

牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)是典型的分振幅法干涉實(shí)驗(yàn)，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中廣泛開設(shè)。它物理圖像直觀，測量精確，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不但可以獲得對光的波動性的直觀圖像化認(rèn)識，還能體會光的干涉現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用。如利用此實(shí)驗(yàn)測量平凸透鏡的曲率半徑，檢測光學(xué)球面的平整度［1-2］，利用已知波長的單色光相對地測量未知入射單色光的波長[3]，以及測定填充在平凸透鏡和平板玻璃之間透明液體介質(zhì)的折射率等［4］。但該實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，步驟煩瑣，注意事項(xiàng)較多，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中屬于難度較大的實(shí)驗(yàn)之一。采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式開展教學(xué)，教法單一枯燥，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以一一講解到位，不能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的這些問題必須通過改進(jìn)教學(xué)方法，推行新的教學(xué)模式來解決。

近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的普及，各高校的教育工作者紛紛探索利用信息化手段豐富教學(xué)過程，拓展教學(xué)空間，嘗試構(gòu)建基于云平臺的云課堂輔助教學(xué)模式[5-9]。

云課堂是一種基于計算機(jī)技術(shù)的全時、便捷的輔助教學(xué)平臺，能夠補(bǔ)齊傳統(tǒng)的灌輸式課堂講授教學(xué)模式的短板。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以根據(jù)需要，自主、方便、快捷地利用云課堂查詢所需的學(xué)習(xí)資料，與教師隨時溝通，與同學(xué)實(shí)時分享和討論，實(shí)現(xiàn)教學(xué)時間和內(nèi)容的開放，教學(xué)資源、教學(xué)方法和教學(xué)手段的開放。這種教學(xué)模式能很好地發(fā)揮學(xué)生的主體地位，有效地開發(fā)學(xué)生的思維能力，增強(qiáng)教學(xué)效果，滿足新時代全方位人才培養(yǎng)的需要。

1 廣西科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的云課堂

系統(tǒng)

廣西科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（以下簡稱實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心）的云課堂系統(tǒng)包含硬件和軟件兩部

分［10］，硬件系統(tǒng)主要由校園網(wǎng)平臺、服務(wù)器、公用一體機(jī)等設(shè)備組成，軟件系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)和自主建設(shè)的線上教學(xué)資源構(gòu)成，軟件與硬件配套，為學(xué)生的自主深入學(xué)習(xí)提供必備的條件。

教師在云課堂建設(shè)中將實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的各個知識點(diǎn)制作成獨(dú)立的微課視頻，通過自主建設(shè)的教學(xué)網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)微課發(fā)布、與學(xué)生在線交流等功能。學(xué)生可以隨時隨地利用電腦或智能手機(jī)登錄大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)云課堂教學(xué)網(wǎng)站，進(jìn)行在線預(yù)習(xí)、自我測試、在線討論交流等學(xué)習(xí)活動，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)靈活、開放，真正實(shí)現(xiàn)全程浸潤式教學(xué)。

平臺方面，為了便于沒有個人電腦的學(xué)生訪問云課堂，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心提供了全天開放的公共計算機(jī)，學(xué)生可以使用公共計算機(jī)登錄教學(xué)網(wǎng)站，對云課堂進(jìn)行訪問。同時，隨著智能手機(jī)在大學(xué)生中的全員普及，學(xué)生隨身攜帶智能手機(jī)已經(jīng)成為一種習(xí)慣，在大學(xué)生越來越習(xí)慣使用智能手機(jī)從網(wǎng)絡(luò)渠道獲取信息的趨勢下，引導(dǎo)學(xué)生使用智能手機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)將成為一個必然的趨勢。通過在實(shí)驗(yàn)臺上張貼該實(shí)驗(yàn)對應(yīng)云課堂二維碼的方式，引導(dǎo)學(xué)生自主使用智能手機(jī)掃描該二維碼，打開存儲在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心服務(wù)器上的教學(xué)資源，針對特定的知識點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

內(nèi)容方面，鑒于牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)節(jié)煩瑣，單純利用課堂時間難以達(dá)到較好的教學(xué)效果，因此，根據(jù)云課堂碎片化的特點(diǎn)，將相干光的基本概念、光程與光程差、讀數(shù)顯微鏡儀器結(jié)構(gòu)及儀器使用、空轉(zhuǎn)誤差的來源及消除、測量牛頓環(huán)曲率半徑原理公式的推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范處理、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)等若干個細(xì)化的知識點(diǎn)，利用PowerPoint、Camtasia Studio、視頻編輯專家等軟件，圍繞各知識點(diǎn)制作微課視頻，視頻時長控制在3～8分鐘。這樣建設(shè)的教學(xué)資源目標(biāo)性更明確，每個知識點(diǎn)涉及的教學(xué)資源更精短，有利于學(xué)生進(jìn)行特定知識的獲取和圍繞特定知識點(diǎn)進(jìn)行交流討論。教師在云課堂中用微課對普遍性問題進(jìn)行統(tǒng)一解答，節(jié)省了大量課堂時間，有更多的精力針對學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行個性化的指導(dǎo)，因材施教，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

教材方面，云課堂與教材的融合可以更好地為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供有利條件，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心出版的自編教材《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（基礎(chǔ)部分）》中，在已建設(shè)完成云課堂教學(xué)資源的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的標(biāo)題處添加了該實(shí)驗(yàn)相應(yīng)內(nèi)容的云課堂二維碼，學(xué)生在使用教材過程中可以通過掃碼觀看該實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的微課視頻。該模式在學(xué)生使用教材的過程中提供了視頻化的學(xué)習(xí)資源，可以明顯提高學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)效率。

2 云課堂輔助教學(xué)模式在牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)中

的具體應(yīng)用

在目前使用的牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)云課堂輔助教學(xué)模式中，云課堂主要有以下三個方面的具體應(yīng)用。

2.1? 提供學(xué)習(xí)平臺，實(shí)現(xiàn)浸潤式教學(xué)

通過提供牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)各個知識點(diǎn)的微課視頻，以及教師和學(xué)生的線上交流平臺，云課堂為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了大量的優(yōu)質(zhì)資源，并且為學(xué)生和教師隨時隨地的溝通創(chuàng)造了所需的條件。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站上發(fā)布該實(shí)驗(yàn)的總體介紹和各個知識點(diǎn)的微課視頻，可以使學(xué)生對牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)的儀器、原理和干涉現(xiàn)象有更深入、更直觀的認(rèn)識，有效降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題可以隨時跟教師進(jìn)行交流，從而大大增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的實(shí)際效果。

2.2? 回答共性問題，方便因材施教

學(xué)生在牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)中所提出的問題大致可以分成兩大類：實(shí)驗(yàn)過程中常見的基礎(chǔ)型問題和個別學(xué)生基于自己的深入思考所提出的探索型問題。對基礎(chǔ)型問題，可以通過云課堂完成統(tǒng)一解答，如通過制作電子文檔或者微視頻在云課堂網(wǎng)站上統(tǒng)一解答。這樣，教師在實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)過程中就有更多的時間和有深入思考的學(xué)生進(jìn)行深層次的探索交流，真正做到積極引導(dǎo)、因材施教。

2.3? 完成課后測試，鞏固所學(xué)知識

牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)云課堂中有精選的課后測試題，通過把測試題成績以一定比例納入考核成績的方式引導(dǎo)學(xué)生課后完成該部分測試題，從而鞏固所學(xué)知識，大大增強(qiáng)教學(xué)效果。

3? 引入云課堂輔助教學(xué)模式后的教學(xué)過程

基于云課堂在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用，將牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程大致分為課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后鞏固三個基本階段，具體見圖1。

在課前預(yù)習(xí)階段，學(xué)生可以使用實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心提供的公用電腦或者自己的智能手機(jī)等工具訪問云課堂教學(xué)網(wǎng)站，通過查看相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總體介紹及各知識點(diǎn)的微課視頻，對所要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)形成直觀的認(rèn)識，增加對實(shí)驗(yàn)的了解，提高對實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣。

接下來的課堂學(xué)習(xí)階段，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立使用實(shí)驗(yàn)儀器完成相應(yīng)的測量，實(shí)驗(yàn)過程中遇到的一些常見的問題可以直接通過掃描實(shí)驗(yàn)平臺上張貼的二維碼進(jìn)入實(shí)驗(yàn)云課堂自主查找相應(yīng)答案，解決不了的問題再和教師進(jìn)行深入的溝通和討論，大大加深對該實(shí)驗(yàn)的理解。

課后鞏固階段，學(xué)生通過查閱云課堂的數(shù)據(jù)處理范例，使用自己獲得的數(shù)據(jù)，撰寫規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報告。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報告上交后，教師把批改過程中發(fā)現(xiàn)的問題反饋到云課堂中，有針對性地對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)改進(jìn)。學(xué)生也可以隨時通過云課堂與教師討論自己對該實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性的認(rèn)識，通過討論，進(jìn)一步加深對該實(shí)驗(yàn)的掌握。最后，教師根據(jù)該班的整體知識掌握情況，將實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及該班學(xué)生的易錯點(diǎn)上傳到云課堂，方便學(xué)生進(jìn)行課后復(fù)習(xí)。

與傳統(tǒng)課堂灌輸式講授教學(xué)模式相比，云課堂輔助教學(xué)模式的應(yīng)用帶來大量相關(guān)度高且易獲得的學(xué)習(xí)資源，大部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到困難時能自主用手機(jī)掃碼，通過學(xué)習(xí)相關(guān)知識點(diǎn)的微課來解決問題，極大地提高了學(xué)習(xí)的自主性。學(xué)生普遍反映，采用該教學(xué)模式后，自己可以輕松掌握讀數(shù)顯微鏡等實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法和操作細(xì)節(jié)，并且能夠?qū)⒄n堂教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有機(jī)地結(jié)合起來，對光的干涉條件、干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生相干光的途徑、實(shí)驗(yàn)的具體操作流程和實(shí)際應(yīng)用有了更深層次的理解，增強(qiáng)了對光的本質(zhì)的認(rèn)識。

同時，教師在實(shí)驗(yàn)課堂上答疑和指導(dǎo)的工作量相對減輕很多，從而有了更多的時間對有興趣和有能力的學(xué)生進(jìn)行深層次指導(dǎo)和交流，因材施教，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力和積極探索的實(shí)驗(yàn)精神。

自2019年牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引入云課堂輔助教學(xué)模式以來，取得很好的教學(xué)效果，學(xué)生普遍認(rèn)可、樂于接受，絕大多數(shù)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中能夠充分利用云課堂教學(xué)資源輔助實(shí)驗(yàn)課的課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)及課后復(fù)習(xí)。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心試卷庫抽題系統(tǒng)[11]的考試結(jié)果（見圖2），可以明顯看出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績得到較大提高，學(xué)生反映良好。

4? 結(jié)束語

牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)云課堂輔助教學(xué)模式的應(yīng)用使學(xué)生能夠通過云課堂隨時隨地方便快捷地獲取實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，學(xué)生利用“裝在口袋里的實(shí)驗(yàn)室”隨時進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，從而為實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)提供重要輔助。該模式從根本上改變了傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變了實(shí)驗(yàn)教師的課堂角色，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得良好的教學(xué)效果。

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