大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

汪 潔

（廣東技術(shù)師范大學(xué)光電學(xué)院 廣東·廣州 510665）

0 前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是工科院校重要的一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)課，是“新工科”建設(shè)改革課程核心。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課被邊緣化，課程本身得不到學(xué)校的重視，課時(shí)量不斷縮減，課程的教學(xué)水平也亟待提高，在國(guó)家大力發(fā)展“新工科”建設(shè)的形式下，傳統(tǒng)教學(xué)方法達(dá)不到“新工科”授人以漁的要求，為此，有必要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行深入思考并積極探索和改革。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，我們獲取知識(shí)的途徑，思維方式和資源平臺(tái)都發(fā)生了翻天覆地的變化，特別是智能手機(jī)的普及，為混合式教學(xué)提供了很好的平臺(tái)和工具。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)，就本校物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材和條件的實(shí)際情況，提出了物理實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)的一系列舉措，以形成適用于我校特點(diǎn)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程體系，提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式

我們?cè)O(shè)立了混合模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，采用線上、線下兩種教學(xué)模式相配合，既能保證教育部課程指導(dǎo)委員會(huì)所規(guī)定的課時(shí)教學(xué)要求，又能適應(yīng)我校新形勢(shì)下的通識(shí)課程的教學(xué)改革。

根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的科研素質(zhì)，我們將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)分成課前、課中、課后三個(gè)模塊進(jìn)行教學(xué)，以問(wèn)題和任務(wù)引導(dǎo)指導(dǎo)學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。

首先，課前利用教學(xué)平臺(tái)或班群推送學(xué)習(xí)資源（主要是配合我校實(shí)驗(yàn)儀器的自制視頻微課），根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)任務(wù)和思考題引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)；

其次：課中學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)用手機(jī)拍攝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)小視頻，教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)；

最后：課后學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上傳自己制作的實(shí)驗(yàn)小視頻。

1.1 重塑課前預(yù)習(xí)

對(duì)大多數(shù)學(xué)生而言，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，才會(huì)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，大部分學(xué)生只是遵循常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法，根據(jù)老師的示范或?qū)嶒?yàn)講義一步一步操作，并沒(méi)有深入理解和掌握實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，這極不利于培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和自主創(chuàng)新性。

我們根據(jù)本校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，按照項(xiàng)目和類(lèi)別建設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課視頻資源，重視并重塑預(yù)習(xí)，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、操作示范等內(nèi)容分別制作成一系列小于5分鐘的微課視頻，用視頻壓縮軟件無(wú)損壓縮，一個(gè)視頻文件最多只有幾兆，課前上傳到Q群或網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，學(xué)生在手機(jī)上可以有重點(diǎn)地隨時(shí)觀看，在實(shí)驗(yàn)前預(yù)先學(xué)習(xí)，若有不懂的地方可以很方便地重復(fù)觀看學(xué)習(xí)，視頻學(xué)習(xí)完成后還需通過(guò)平臺(tái)上的預(yù)習(xí)測(cè)試題。

學(xué)生們提前學(xué)習(xí)微課，把實(shí)驗(yàn)原理步驟實(shí)驗(yàn)操作等在實(shí)驗(yàn)前弄清楚，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)和用法，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后主要精力放在實(shí)踐操作和數(shù)據(jù)處理分析，極大地提高課堂效率。

1.2 重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的培養(yǎng)與考核

課堂上，由于學(xué)生提前預(yù)習(xí)了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)，教師在課堂上只需要講解重點(diǎn)或者學(xué)生容易犯錯(cuò)、忽視的內(nèi)容，可以縮短課堂講解的時(shí)間，將大部分時(shí)間留給學(xué)生，讓他們盡快進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作狀態(tài)。

為了加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核，我們特別增加了一個(gè)視頻考核環(huán)節(jié)：每個(gè)實(shí)驗(yàn)特別要求學(xué)生用手機(jī)錄制實(shí)驗(yàn)過(guò)程小視頻，每個(gè)小視頻不超過(guò)2分鐘，錄制的同時(shí)要講解該實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并拍攝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)完畢將小視頻上傳到班級(jí)QQ群的“老師助手”上，學(xué)生之間可以互相查看、相互打分，學(xué)生們?cè)诨ハ嗖榭春痛蚍值倪^(guò)程中更加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及操作過(guò)程的理解和細(xì)節(jié)的把握。教師根據(jù)視頻中學(xué)生的講解和實(shí)驗(yàn)操作情況給出實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)。剛開(kāi)始有的同學(xué)把握不好錄視頻的節(jié)奏，不過(guò)一兩次課下來(lái)，就已經(jīng)做得很順手了。有些同學(xué)把實(shí)驗(yàn)過(guò)程講得很好，作為優(yōu)秀視頻給大家展示，并保留存檔。

這樣學(xué)生不僅深刻、全面地掌握了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，還懂得了如何講解，視頻中還保留了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，杜絕了實(shí)驗(yàn)課應(yīng)付了事，實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲或篡改數(shù)據(jù)的弊病，很大程度上實(shí)現(xiàn)了公平對(duì)待學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這種方式對(duì)學(xué)生提出了更高要求，用手機(jī)自己錄制實(shí)驗(yàn)過(guò)程小視頻，對(duì)現(xiàn)在的大學(xué)生來(lái)說(shuō)不是難事，平時(shí)他們就是手機(jī)一族，利用常用的視頻播放軟件轉(zhuǎn)碼可以將視頻壓縮到幾百 K或幾 M 大小，保存起來(lái)也不占太多空間。

1.3 鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)

鼓勵(lì)學(xué)生在課外進(jìn)行自學(xué)或?qū)嵺`。鼓勵(lì)他們進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)、小制作、小發(fā)明等科技活動(dòng)，帶領(lǐng)他們參加校內(nèi)外各種科技創(chuàng)新競(jìng)賽。在今年上半年疫情期間，教師給他們提供了各種居家實(shí)驗(yàn)的方法和思路，比如：本學(xué)期學(xué)到波動(dòng)光學(xué)中的干涉和衍射，學(xué)生們只需要一只激光管、電池、紙和刀片就可以自己動(dòng)手做光的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)，激光管在淘寶網(wǎng)上2元包郵，其他材料也都隨手可得，只要他們感興趣，隨時(shí)都可以開(kāi)始著手行動(dòng)。在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，比如：自己用刀片制作的雙縫或者單縫，如果尺度把握得不好，就根本做不出來(lái)或者實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯；再比如：怎樣將光路固定和對(duì)準(zhǔn)也是一個(gè)大問(wèn)題，需要很多巧思，干涉或衍射圖樣做出來(lái)如何測(cè)量數(shù)據(jù)才會(huì)比較準(zhǔn)確，怎樣計(jì)算入射光的波長(zhǎng)，需要用到哪些理論等等；都是考驗(yàn)學(xué)生的思維和實(shí)踐動(dòng)手能力的。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)與老師溝通交流，為解決問(wèn)題會(huì)調(diào)動(dòng)學(xué)生全方位的思維，從理論到實(shí)踐，再?gòu)膶?shí)踐回到理論。一路升級(jí)打怪一路成長(zhǎng)，一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生受益良多。

鼓勵(lì)學(xué)生的課外學(xué)習(xí)和科技實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)室積極搭建創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、參與研究課題等方式積極創(chuàng)造條件，將學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)課程和科研訓(xùn)練項(xiàng)目相結(jié)合，以科研帶動(dòng)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的分層發(fā)展。在課外探究的過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生提出更高的要求，提供更專(zhuān)業(yè)和深入的相關(guān)文獻(xiàn)資料給學(xué)生，最大限度地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究的能力。

1.4 課程考核評(píng)價(jià)改革

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課本身是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，以往對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作部分的考核依據(jù)比較模糊，教師在課堂上無(wú)法對(duì)所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作情況做出精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，有了學(xué)生自制的實(shí)驗(yàn)操作視頻，教師不但可以全程觀察學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的亮點(diǎn)、問(wèn)題及得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都有記錄，給出的實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)有理有據(jù)。

完整的實(shí)驗(yàn)課程考核包括：（1）考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，是否認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義認(rèn)真觀看實(shí)驗(yàn)視頻，（2）考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程是否規(guī)范正確；（3）數(shù)據(jù)處理步驟是否完善、單位是否正確、分析問(wèn)題是否詳細(xì)全面、實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否規(guī)范整潔、結(jié)果誤差等等。這項(xiàng)措施實(shí)施以來(lái)，學(xué)生明顯對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課更重視，預(yù)習(xí)效果更好，實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量不斷提高。

2 總結(jié)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式，顯示出了極大的優(yōu)越性。通過(guò)線上、線下教學(xué)內(nèi)容兼容互補(bǔ)；促進(jìn)了學(xué)生積極、主動(dòng)和自主鉆研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)儀器；較好地培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的思維能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

通過(guò)教師在群中提前推送的課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)微課小視頻，學(xué)生可以在課前隨時(shí)進(jìn)行“自學(xué)”，對(duì)個(gè)別實(shí)驗(yàn)原理或?qū)嶒?yàn)操作難點(diǎn)可以有重點(diǎn)、有專(zhuān)題地反復(fù)觀看。課堂上，學(xué)生可把時(shí)間主要用在實(shí)驗(yàn)觀察思考和操作上，提高了課堂效率，有的學(xué)生課上不僅能很好地完成要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還能提出新的問(wèn)題并進(jìn)行探究。

重視對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)和考核，增設(shè)一個(gè)要求學(xué)生自己用手機(jī)錄制實(shí)驗(yàn)小視頻的環(huán)節(jié)，教師可以根據(jù)學(xué)生視頻中的操作過(guò)程及數(shù)據(jù)評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)，杜絕學(xué)生課后進(jìn)行抄襲和篡改數(shù)據(jù)。鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)，課后自己動(dòng)手開(kāi)展創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，自覺(jué)提高全面素質(zhì)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，并進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。積極參與到各類(lèi)科技創(chuàng)新活動(dòng)中去，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的良性反饋。通過(guò)上述一系列混合教學(xué)模式及舉措，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。