“互聯(lián)網(wǎng)+物理學(xué)史”模式下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)施

陳婷婷 孟慶國(guó) 王廣寧 吳佳淇 吳洋 周勝 侯洪濤

（哈爾濱師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是各理工類院校開設(shè)的一門重要的必修課程，該課程旨在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)作風(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度[1]。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入物理學(xué)史，可以使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)思路有更深入的理解，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握。但目前學(xué)生幾乎沒有進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的研究背景不夠了解、對(duì)實(shí)驗(yàn)思路和內(nèi)容理解不清、實(shí)驗(yàn)操作效率較低等情況[2]。因此，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物理學(xué)史自預(yù)習(xí)的方法十分必要，它可以使學(xué)生全方位的了解實(shí)驗(yàn)的研究背景和相關(guān)理論知識(shí)，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。

一、目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的突出問題

目前，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍沒有受到足夠的重視，存在著一些問題和弊端，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（一）現(xiàn)階段大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具有局限性

目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)階段主要是學(xué)生自主預(yù)習(xí)，并書寫預(yù)習(xí)報(bào)告，教師根據(jù)其內(nèi)容決定學(xué)生的預(yù)習(xí)成績(jī)，但真正自己進(jìn)行預(yù)習(xí)的學(xué)生很少，部分學(xué)生會(huì)照搬照抄其他同學(xué)的預(yù)習(xí)報(bào)告，這樣所有學(xué)生的分?jǐn)?shù)都相差無(wú)幾，不僅導(dǎo)致學(xué)生不能充分理解實(shí)驗(yàn)思路，教學(xué)情況不理想，而且對(duì)于認(rèn)真預(yù)習(xí)的學(xué)生來說缺少了公平性。

（二）過于重視實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果，忽視物理學(xué)史的重要性[3]

由于教學(xué)時(shí)長(zhǎng)的限制，有些實(shí)驗(yàn)課程中，教師會(huì)忽略物理學(xué)史的引入，過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授而忽視了學(xué)生的自主思考過程，這樣導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法全方位了解物理實(shí)驗(yàn)的研究背景，不能掌握物理實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論，在操作階段也只是依賴教師的講解和演示，進(jìn)行“重復(fù)操作”，學(xué)生通過這樣的實(shí)驗(yàn)過程收獲無(wú)幾。

（三）學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，預(yù)習(xí)情況不佳

通過傳統(tǒng)的課本預(yù)習(xí)很難激發(fā)學(xué)生的預(yù)習(xí)興趣，失去學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果就會(huì)大大降低，因此利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自預(yù)習(xí)是很好的解決方法。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+物理學(xué)史”模式引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

在當(dāng)今這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生們幾乎不關(guān)心物理學(xué)史背景，也就是說這個(gè)實(shí)驗(yàn)理論及設(shè)計(jì)是在什么樣的背景下提出的、由誰(shuí)設(shè)計(jì)實(shí)施的、設(shè)計(jì)原理是怎樣的，這些背景學(xué)生們都不清楚，而這些背景恰恰是培養(yǎng)學(xué)生建立物理思維和創(chuàng)新能力所需要的知識(shí)[4]。

三、將“互聯(lián)網(wǎng)+物理學(xué)史”模式引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和途徑

首先要搭建物理學(xué)史“自預(yù)習(xí)”網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)題目物理學(xué)史內(nèi)容自預(yù)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)化，再將物理學(xué)史與實(shí)驗(yàn)題目有機(jī)結(jié)合。這樣就可以實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)理論自預(yù)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)化。最后，還要向?qū)W生延伸物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的實(shí)際利用與開發(fā)。

（一）課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配

實(shí)驗(yàn)課可分為三個(gè)過程：預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)史（線上）、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（課堂）和書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告（課后）。

就線上學(xué)習(xí)來說，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)史預(yù)習(xí)為課前自主預(yù)習(xí)，不占用課堂學(xué)時(shí)。預(yù)習(xí)報(bào)告的作用為清楚本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及其有關(guān)原理，了解本次實(shí)驗(yàn)所用的儀器、儀表的原理和使用方法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求在數(shù)據(jù)記錄本上畫好數(shù)據(jù)記錄表格。網(wǎng)上預(yù)習(xí)物理學(xué)史是為了掌握該實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)計(jì)初衷、實(shí)驗(yàn)背景、為了解決什么問題而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)哪些物理本質(zhì)，達(dá)到對(duì)知識(shí)綜合性理解與應(yīng)用的目的，提升學(xué)生的綜合性能力。預(yù)習(xí)內(nèi)容方面，可以根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的不同來具體設(shè)計(jì)[5]。

（二）實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核辦法與成績(jī)?cè)u(píng)定方案

1.實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核辦法。課程考核的方法采用一個(gè)實(shí)驗(yàn)總分20 分，教學(xué)內(nèi)容與成績(jī)實(shí)施線上線下相結(jié)合的方式。分別為網(wǎng)上預(yù)習(xí)物理學(xué)史4 分與網(wǎng)上完成預(yù)習(xí)報(bào)告4 分；線下實(shí)驗(yàn)課中實(shí)驗(yàn)原理與操作8 分和實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理4 分[6]。

每節(jié)實(shí)驗(yàn)課學(xué)生確認(rèn)完成預(yù)習(xí)后，系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)抽取與相關(guān)的習(xí)題，題目形式分為填空題（1 分）、選擇題（1 分）與簡(jiǎn)答題（4 分）。填空題與選擇題由系統(tǒng)評(píng)分，簡(jiǎn)答題由教師評(píng)分。為防止學(xué)生上網(wǎng)查詢答案，答題限時(shí)。學(xué)生答題后提交，作為網(wǎng)上物理學(xué)史預(yù)習(xí)成績(jī)。

2.成績(jī)?cè)u(píng)定方案。

網(wǎng)上預(yù)習(xí)答題成績(jī)?yōu)? 分，要求學(xué)生預(yù)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀，能夠很好的銜接本節(jié)實(shí)驗(yàn)課原理、操作與應(yīng)用。達(dá)到以上要求為滿分，否則酌情扣分。

網(wǎng)上預(yù)習(xí)答題成績(jī)?yōu)?-3 分，要求學(xué)生預(yù)習(xí)成績(jī)及格，掌握一定的物理學(xué)史知識(shí)點(diǎn)，能夠順利完成實(shí)驗(yàn)課知識(shí)點(diǎn)銜接。達(dá)到以上要求為滿分，否則酌情扣分。

網(wǎng)上預(yù)習(xí)答題成績(jī)?yōu)?-1 分，如果學(xué)生預(yù)習(xí)成績(jī)不及格，不能掌握本節(jié)實(shí)驗(yàn)課相關(guān)物理學(xué)史。需重新進(jìn)行物理學(xué)史學(xué)習(xí)，再次進(jìn)行答題。

3.研究途徑。本文的主要研究途徑為“實(shí)驗(yàn)物理學(xué)史的網(wǎng)絡(luò)化搭建”與“物理學(xué)史與相關(guān)知識(shí)的銜接”。

四、總結(jié)

在“互聯(lián)網(wǎng)+物理學(xué)史”模式下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以利用互聯(lián)網(wǎng)有效督促學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)能力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點(diǎn)和不足，還可以使學(xué)生通過課前了解物理學(xué)史，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)的研究背景、研究思路和方法有更深刻的理解，形成完整的物理知識(shí)體系，使其對(duì)物理知識(shí)綜合性理解與應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。