基于微課的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)高效課堂教學(xué)模式研究
——以“雙創(chuàng)”為導(dǎo)向

王 婧

(通化師范學(xué)院物理學(xué)院，通化 134002)

2014年教育部發(fā)布《關(guān)于做好2015年全國普通高等學(xué)校畢業(yè)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)工作的通知》，2015年國務(wù)院辦公廳發(fā)布《國務(wù)院辦公廳關(guān)于發(fā)展眾創(chuàng)空間推進(jìn)大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步做好新形勢下就業(yè)創(chuàng)業(yè)工作的意見》《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》《國務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步做好新形勢下就業(yè)創(chuàng)業(yè)工作重點(diǎn)任務(wù)分工方案的通知》等鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策的文件表明我國對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育越來越重視[1]。各高校也都積極采取措施，多渠道開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，但同時也發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)過程設(shè)計的不合理是制約創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育發(fā)展的因素之一[2-3]。本文以大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中的“邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)”一課為例，在課程教學(xué)過程中引入微課，希望改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，培養(yǎng)出不同類型的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是一門基礎(chǔ)必修課程，課程開設(shè)的對象為本科院校非物理專業(yè)理工類學(xué)生。其內(nèi)容豐富、知識面廣，包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理等內(nèi)容。開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的目的：第一是加深對物理原理的理解，同時豐富課堂趣味，讓學(xué)生近距離感受到物理原理的神奇；第二是精彩紛呈的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苡?xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，繼而為后續(xù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成為時代潮流的大背景下，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量影響著學(xué)校人才培養(yǎng)成效[4-7]。因此要更新教育理念，嘗試把微課教學(xué)模式應(yīng)用到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，探索構(gòu)建全程化、全方位、全員參與的適合本校特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革之路，確保為社會培養(yǎng)和輸送具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的人才。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.1 不重視課前預(yù)習(xí)

預(yù)習(xí)是要讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)的目的、原理、儀器、步驟、注意事項等。通常情況下學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果不理想。從學(xué)生的角度來說，學(xué)生厭學(xué)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)步驟繁多，一不小心做錯要重頭再來，而且感覺對就業(yè)也沒有幫助。部分院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程由實(shí)驗(yàn)課加上理論課組成，實(shí)驗(yàn)課只占30%的比重，導(dǎo)致很多學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)敷衍了事，一些學(xué)生把實(shí)驗(yàn)教材相應(yīng)內(nèi)容一字不落地抄到預(yù)習(xí)報告上就算“完成”預(yù)習(xí)任務(wù)；一些學(xué)生邊做實(shí)驗(yàn)邊抄寫別人的預(yù)習(xí)報告。從實(shí)驗(yàn)條件的角度來說，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一定要在固定場所、固定儀器設(shè)備上，有的實(shí)驗(yàn)儀器老化使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度下降，學(xué)校沒有及時更換新的實(shí)驗(yàn)儀器，有的紙質(zhì)講義上內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不一致，實(shí)驗(yàn)儀器圖片模糊。從教師的角度來說，大部分主講教師自己決定大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，如果教師沒有及時更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，就存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、無新意等問題。有的院校是同步開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程和理論課程，但不同的教師主講，就有可能導(dǎo)致有些實(shí)驗(yàn)的相關(guān)物理理論知識學(xué)生還沒有學(xué)到就開始做實(shí)驗(yàn)了。這些因素都導(dǎo)致學(xué)生沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)目的。

1.2 課堂時間分配不合理

近年來，受本科院校基礎(chǔ)課程學(xué)時壓縮的影響，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)時也被嚴(yán)重縮減，實(shí)驗(yàn)課時很難滿足實(shí)際教學(xué)要求。以通化師范學(xué)院的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課時為例，一學(xué)期36學(xué)時，一次實(shí)驗(yàn)課是2學(xué)時(100分鐘)，總計22個實(shí)驗(yàn)。教師對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的講解包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?nèi)容與步驟，演示儀器操作，這些至少需要30分鐘。教師總是擔(dān)心學(xué)生原理不懂，儀器不會用，總想將實(shí)驗(yàn)的每個細(xì)節(jié)都給學(xué)生講清楚。一部分學(xué)生領(lǐng)悟能力強(qiáng)，動手能力也強(qiáng)，這些學(xué)生希望親自動手操作的時間長些，教師講解的時間少些；一部分學(xué)生剛剛理解了實(shí)驗(yàn)過程，準(zhǔn)備開始操作時卻發(fā)現(xiàn)沒有時間能夠完成實(shí)驗(yàn)了；還有一少部分學(xué)生直到下課時間也未能完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量。總之，教師課堂講授時間與學(xué)生實(shí)驗(yàn)時間沖突，教師不管是對原理還是儀器講得多或者少都無法滿足每個學(xué)生的需求，也違背了開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的最初目的。

1.3 課后數(shù)據(jù)處理將錯就錯

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要根據(jù)數(shù)據(jù)分析處理得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，數(shù)據(jù)處理時大部分學(xué)生習(xí)慣采用傳統(tǒng)的計數(shù)器計算，但大學(xué)階段通常采用如列表法、作圖法、逐差法、最小二乘法(線性回歸)等方法來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然而部分學(xué)生利用大學(xué)階段實(shí)驗(yàn)處理的方法來處理大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)理論數(shù)值和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相矛盾時，不是去分析出現(xiàn)矛盾的原因，而是直接否定大學(xué)階段實(shí)驗(yàn)處理方法[8]。受上課時長的限制，學(xué)生不得不把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)帶回去處理，即使遇到問題也無法實(shí)現(xiàn)隨時隨地和老師交流，加上之前的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)和課上操作環(huán)節(jié)效果都不好，因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時將錯就錯。

如何提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量已成為一個迫切需要解決的問題。移動通訊技術(shù)、智能移動終端和社交視頻平臺的廣泛應(yīng)用，使得微課教學(xué)模式應(yīng)用到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中成為可能。

2 微課簡介

微課的全稱是微型視頻課程，起源于1993年美國北愛荷華大學(xué)教授Le Roy A. Mc Grew 所提出的60秒課程和英國的T.P.Kee提出的分鐘演講。2011年關(guān)中客對國內(nèi)外微課概念進(jìn)行過闡述；2012年李玉平用小視頻來展現(xiàn)“課堂小現(xiàn)象、小策略和小故事”,后來被稱為“微課程”[9]；胡鐵生指出微課的概念、組成、特點(diǎn)及分類[10]。微課時間短小，大多數(shù)在5～10分鐘左右，但具有較高的獨(dú)立性、完整性以及示范性。

3 基于微課模式的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課改革措施

本文以“邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容為例，展開介紹微課教學(xué)模式在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[11-13]。

3.1 課前實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的微課——為實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備

把看實(shí)驗(yàn)微課視頻納入實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。教師將“邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)”預(yù)習(xí)階段的微課視頻及配套習(xí)題上傳至大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生課前通過手機(jī)或者電腦用學(xué)號和姓名登錄網(wǎng)絡(luò)課程中心訪問。預(yù)習(xí)階段的微課視頻包括：(1)“邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)原理。如光的干涉知識框架等，這樣方便不熟悉實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)生到相應(yīng)的章節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)。(2)“邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)儀器，如邁克爾遜干涉儀、He-Ne激光器、擴(kuò)束鏡、觀察屏、小孔光闌等。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生只能通過黑白圖片看到這些儀器，但具體的用法卻不清楚，而通過采用微課教學(xué)則可以改變這一現(xiàn)狀，通過觀看儀器的演示操作，加強(qiáng)了學(xué)生對儀器內(nèi)部構(gòu)造的了解，使學(xué)生更好地了解儀器的使用原理。(3)教師要詳細(xì)講解可能出現(xiàn)的情況，需要注意的各類問題?？紤]到在預(yù)習(xí)過程中存在學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不足的問題，教師可以采用“網(wǎng)上預(yù)習(xí)測試”的方法來檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況。對預(yù)留問題回答合格的學(xué)生才可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，否則警告，嚴(yán)重者延后實(shí)驗(yàn)?？傊?，學(xué)生在課前利用微課預(yù)習(xí)能為上新課做好準(zhǔn)備工作。

3.2 課上實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)的微課——實(shí)施互動教學(xué)，提高創(chuàng)新能力

微課不僅要在課前預(yù)習(xí)中發(fā)揮作用，更要在課堂教學(xué)過程中發(fā)揮優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn)階段微課的引入主要包括實(shí)驗(yàn)步驟、示范操作。微課導(dǎo)入時間一般不超過整個微課時長的10%。導(dǎo)入新課的方式有多種，教師可以選擇比較有代表性的問題、經(jīng)典的故事或者是生活中常常出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，也可以是對上節(jié)課內(nèi)容的承接，亦或可以直接采用開門見山的方式。例如教師一開始就講：“邁克爾遜干涉儀是美國科學(xué)家A.A.Michelson在1881年為研究光速問題而設(shè)計的”，這樣就成功導(dǎo)入了微課內(nèi)容，同時節(jié)省教學(xué)時間。示范操作部分的視頻要完整，保證每個步驟都清晰明了，加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解，使得學(xué)生對儀器操作更熟練，提升學(xué)生的動手能力和思維能力。微課視頻中還要包括操作規(guī)范，“邁克爾遜干涉儀”實(shí)驗(yàn)中，教師要強(qiáng)調(diào)學(xué)生嚴(yán)禁用手觸摸光學(xué)表面，且要防止唾液濺到光學(xué)表面上。一定要輕、慢，決不能強(qiáng)扭硬扳螺釘和轉(zhuǎn)動手輪等。

在整個實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中，教師一方面要把握好整個實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，另一方面也要跟學(xué)生進(jìn)行互動溝通，協(xié)助分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指出問題，由學(xué)生自己修改。通過微課，改變了教師一言堂的傳統(tǒng)教學(xué)模式，使得課堂教學(xué)真正做到以學(xué)生為主體。教師只負(fù)責(zé)記錄學(xué)生對待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度和動手能力，進(jìn)而給出合理的實(shí)驗(yàn)操作成績。

3.3 課后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)的微課 ——鞏固知新

每個實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理都不盡相同，因而實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析階段的微課教學(xué)視頻中要包括講解數(shù)據(jù)處理的要求和原理，如“如何用逐差法處理邁克爾遜干涉儀的數(shù)據(jù)”。這樣學(xué)生才能掌握科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，即使個別同學(xué)不能完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的全過程，也可以向其他學(xué)生咨詢，杜絕學(xué)生“將錯就錯”的事情發(fā)生。教師制作課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)的微課供學(xué)生延伸和拓展學(xué)習(xí)。課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)的微課包括給學(xué)生布置課外作業(yè)，同時也要錄制作業(yè)的解題思路。

課后用同一套試卷來查看試驗(yàn)班和對照班的同學(xué)對“邁克爾遜干涉儀”的學(xué)習(xí)情況，測試題一共五道題，滿分100分，從測試成績可以看出試驗(yàn)班分?jǐn)?shù)要明顯高于對照班。這說明微課是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的有效手段。