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【內(nèi)容摘要】建立大學(xué)物理實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，采用線上線下混合式教學(xué)模式，各個環(huán)節(jié)都提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。制定科學(xué)的成績評價體系，評定更加公正合理。同時，通過舉辦物理實驗競賽，培養(yǎng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性。經(jīng)過近三年的教學(xué)實踐，與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相比，線上線下混合式教學(xué)模式具有明顯的優(yōu)勢，教學(xué)效果良好，受到教師和學(xué)生的一致好評。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理實驗;傳統(tǒng)教學(xué);線上線下

一、引言

大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課程，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力，還能夠培養(yǎng)學(xué)生堅持真理、實事求是的科學(xué)精神，提高理工科學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。學(xué)好大學(xué)物理實驗，既鍛煉了學(xué)生的實驗操作能力，又為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)達(dá)，學(xué)生人人都有一部手機，通過網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)獲取各方面的知識。同時，網(wǎng)絡(luò)的普及也給教育帶來了機遇和挑戰(zhàn)，如何利用網(wǎng)絡(luò)平臺提高教育教學(xué)效果是每一位教師面臨的共同問題。目前，線上教學(xué)主要是大學(xué)物理理論課程，關(guān)于大學(xué)物理實驗課程的線上教學(xué)資源非常少。肖沛等［1］利用微信平臺輔助大學(xué)物理實驗教學(xué)，但是微信中的文件內(nèi)容很容易被手機定期清除，不利于長時間的保存;曹顯瑩等［2］嘗試把學(xué)習(xí)理論知識放在慕課中，實驗操作部分放在傳統(tǒng)的課堂中以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;歐陽建明［3］等利用慕課理論知識、虛擬仿真實驗為線上資源，并且與線下實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，取得了一定的教學(xué)效果。根據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院大學(xué)物理課程的特點，對大學(xué)物理實驗課程進(jìn)行一系列的改革和實踐，優(yōu)化大學(xué)物理實驗內(nèi)容，建立大學(xué)物理實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，制作實驗微課視頻，微課視頻中不僅講授物理實驗的理論知識，還有詳細(xì)的儀器介紹和實驗操作講解，并且采用線上線下混合式的教學(xué)模式，既吸收傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點，又避免傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，各個環(huán)節(jié)都要提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗的興趣。

二、傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)的弊端

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗課程教學(xué)主要以課堂講授為主，大多數(shù)實驗課堂是教師講，學(xué)生聽，教師先演示操作過程，然后學(xué)生再做實驗［4］。有的學(xué)生由于課前沒有預(yù)習(xí)，全憑教師課堂上的講授，對教師的依賴性非常強，學(xué)習(xí)的主動性比較差。學(xué)生做實驗的過程中，往往會出現(xiàn)這種情況，教師反復(fù)地對同一個問題做出解答，甚至手把手教，課堂效果不是很好。例如做電位差計測電池電動勢實驗時，傳統(tǒng)的實驗課堂上，都是教師一組一組的檢查，學(xué)生連接無誤后才能繼續(xù)做實驗，由于連接線路比較多，教師和學(xué)生檢查起來非常麻煩，效率非常低。如果學(xué)生一開始的實驗操作就有問題，沒有及時發(fā)現(xiàn)并糾正，一堂實驗課下來，學(xué)生測得的實驗數(shù)據(jù)誤差很大。例如以前做三棱鏡折射率實驗時，測三棱鏡的最小偏向角，雖然教師在課堂上講授了如何找最小偏向角的方法，但是仍有一部分學(xué)生無法準(zhǔn)確測量最小偏向角，導(dǎo)致學(xué)生做實驗非常被動，對實驗的學(xué)習(xí)也失去了耐心和信心。

三、線上線下混合式教學(xué)改革與實踐

(一)對大學(xué)物理實驗內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組合。首先優(yōu)化實驗內(nèi)容，重新編寫《物理實驗教程》。新編的教材分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性試驗、創(chuàng)新性實驗和數(shù)值模擬實驗，試驗由簡單到復(fù)雜，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。儀器設(shè)備及時更新?lián)Q代，淘汰一些舊的實驗項目，增加新的實驗項目。例如以前的懸絲偶合法測材料的楊氏模量的實驗需要測出基點的頻率，由于基點不產(chǎn)生共振，需要測出周圍點的頻率，利用作圖法估算基點的頻率，因此實驗誤差比較大。因此及時更換新的實驗儀器，利用光杠桿放大法測量材料的楊氏模量，這種方法的誤差比較小。同時減少驗證性的實驗，增加設(shè)計性試驗，例如增加了銅電阻溫度計的設(shè)計、利用傳感器設(shè)計電子秤的實驗項目。(二)建立大學(xué)物理實驗網(wǎng)絡(luò)平臺。平臺上包含所有的實驗項目，每一個實驗項目都有:預(yù)習(xí)導(dǎo)讀、PPT課件、實驗視頻、預(yù)習(xí)測試、思考題、實驗講義、實驗報告模板、課后拓展等。PPT課件配有語音講解，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)就能了解整個實驗的相關(guān)知識。實驗視頻聘請專業(yè)團隊錄制，不僅講授物理實驗理論知識，還有詳細(xì)的實驗操作講解，學(xué)生通過播放視頻學(xué)習(xí)實驗內(nèi)容，如臨其境般做了一遍實驗，使學(xué)生提前熟悉實驗的操作過程。預(yù)習(xí)題緊扣實驗內(nèi)容，如果預(yù)習(xí)題過關(guān)，說明學(xué)生基本掌握實驗內(nèi)容。思考題庫供學(xué)生課堂討論或課后完成。課后拓展實驗有利于學(xué)生進(jìn)一步研究、設(shè)計新的實驗方案，開展實驗創(chuàng)新。(三)線上線下混合式教學(xué)設(shè)計。線上教學(xué)通過登錄大學(xué)物理實驗網(wǎng)絡(luò)平臺來完成，線下教學(xué)以實際操作實驗為主。將大學(xué)物理實驗教學(xué)分為線上學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)、線上交流討論、實驗報告、課后拓展、線上測試六個階段。下面以聲速測量的實驗為例，介紹線上線下混合式教學(xué)設(shè)計與實踐。1．線上預(yù)習(xí)。教師在課堂實驗前幾天在網(wǎng)上任務(wù)點，任務(wù)點包括聲速測量的實驗視頻和預(yù)習(xí)測試題，要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成線上預(yù)習(xí)。學(xué)生通過手機下載學(xué)習(xí)通，就可以線上預(yù)習(xí)。教師通過網(wǎng)站的任務(wù)點統(tǒng)計情況，及時了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。對于沒有預(yù)習(xí)的同學(xué)，教師可以提前一天在網(wǎng)上學(xué)習(xí)預(yù)警，督促學(xué)生及時線上預(yù)習(xí)。這樣在課堂操作之前，學(xué)生通過觀看實驗視頻、做測試題，基本了解聲速測量的實驗內(nèi)容，為下一步的課堂實驗做足準(zhǔn)備。2．課堂教學(xué)。課堂教學(xué)中，教師采用引導(dǎo)式、啟發(fā)式、討論式、探究式的教學(xué)方法。首先介紹理論知識，讓學(xué)生舉例說明超聲波在各領(lǐng)域的應(yīng)用，例如冬天室內(nèi)干燥時家庭使用的超聲波加濕器，眼鏡店利用超聲波清洗機清洗眼鏡，醫(yī)院利用超聲波體外碎石和B超的檢測等，通過交流討論，既了解超聲波的應(yīng)用，又感受到物理不是空洞的理論知識，是和生活息息相關(guān)的。根據(jù)學(xué)生學(xué)的物理理論知識，引導(dǎo)學(xué)生理解超聲波測聲速的原理。然后讓學(xué)生熟悉實驗儀器，實驗的操作過程不再是教師手把手的教，而是讓學(xué)生通過觀看實驗視頻，提出問題，一起探討解決問題的方法，然后教師及時補充。實驗操作過程中，對于一些小的問題，各組學(xué)生通過互相討論就能夠解決。與傳統(tǒng)物理實驗課堂相比，教師不再“手忙腳亂”，學(xué)生不再聽不懂內(nèi)容，記不清實驗步驟，教師和學(xué)生都實現(xiàn)了“雙贏”。課堂效率明顯提高。操作結(jié)束后，教師與學(xué)生總結(jié)交流實驗中發(fā)現(xiàn)的問題，如利用李薩如圖形測波長時，為什么有的學(xué)生測得是半個波長的距離，而不是一個波長的距離?學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律，測得一個波長的距離必須是同一方向的斜直線，如果是不同方向的斜直線，測得的數(shù)據(jù)實際上是半個波長的距離。通過討論，既鞏固了物理理論知識，又加深了對實驗內(nèi)容的理解。3．線上交流討論。課堂結(jié)束后，為了方便教師與學(xué)生的交流，開辟了線上討論專區(qū)。例如，學(xué)生學(xué)習(xí)聲測量實驗后，教師針對聲速的測量提出問題，如形成駐波的條件以及駐波的應(yīng)用、李薩如圖形的特點和應(yīng)用等，鼓勵學(xué)生積極參與討論，對于積極發(fā)言討論的學(xué)生可以給予適當(dāng)?shù)募臃知剟??；蛘邔W(xué)生提出問題，互相交流討論，加深對聲速測量實驗的理解。4．實驗報告。學(xué)生根據(jù)網(wǎng)站上的實驗報告模板撰寫聲速測量的實驗報告，并對本次實驗測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。實驗報告最后一項增加了實驗過程反思，可以寫實驗成功的經(jīng)驗，也可以寫實驗中遇到的困難，從失敗中吸取教訓(xùn)，懂得“失敗是成功之母”，或者實驗過程中思考，提出更好的改進(jìn)聲速測量實驗的方案。通過撰寫實驗報告，鍛煉學(xué)生科學(xué)總結(jié)實驗成果的能力。5．線下課后拓展。學(xué)生可以根據(jù)教師提供的拓展題目或方向進(jìn)一步研究學(xué)習(xí)。研究報告可以是對實驗相關(guān)理論進(jìn)一步的研究探討，也可以是對實驗方法的改進(jìn)。例如學(xué)習(xí)了聲速的測量實驗，可以讓學(xué)生設(shè)計測量水(或者空氣)的體積變量的實驗方案，寫出具體的實驗儀器、實驗原理以及實驗步驟，啟發(fā)學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新性實驗，鼓勵學(xué)生實驗創(chuàng)新。6．線上測試。學(xué)生學(xué)習(xí)完本學(xué)期所有的實驗項目后，教師可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上線上測試題，線上測試題主要考察學(xué)生對本學(xué)期所學(xué)實驗內(nèi)容的理解和應(yīng)用。學(xué)生線上提交后，系統(tǒng)自動打分，教師通過分?jǐn)?shù)統(tǒng)計了解學(xué)生的實驗掌握情況。(四)制定科學(xué)的成績評價體系。以前的物理實驗成績主要以學(xué)生的課堂操作和實驗報告為主。考核方式單一，不僅不能客觀地反映學(xué)生的實驗操作水平，還讓學(xué)生覺得物理實驗很好通過，產(chǎn)生對實驗課程不重視的心理。因此，制定了比較科學(xué)的成績評價體系，成績評定跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)的全部過程，比較準(zhǔn)確、真實地反映學(xué)生實驗?zāi)芰λ?。評定成績標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化，其中線上學(xué)習(xí)20%，課堂操作45%，實驗報告20%，線上測試10%，拓展創(chuàng)新5%，綜合評價學(xué)生的物理實驗學(xué)習(xí)能力。

四、鼓勵學(xué)生創(chuàng)新實驗，舉辦物理實驗競賽

2020年成功舉辦第一屆“玩嗨物理”設(shè)計性實驗大賽，在全校范圍內(nèi)廣泛征集創(chuàng)新實驗作品，學(xué)生的參與熱情很高，選題范圍也很廣泛。有的選題是學(xué)生自行設(shè)計，也有的選題選自2020年國際青年物理學(xué)家競賽試題。通過舉辦物理實驗競賽，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗的興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的主動性和創(chuàng)新性。五、結(jié)語經(jīng)過三年的教學(xué)實踐，教師驚喜的發(fā)現(xiàn)，以前傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗課堂上出現(xiàn)的問題大大減少，學(xué)生操作不規(guī)范或者操作錯誤的情況基本不存在，基本能夠在規(guī)定的課堂時間內(nèi)順利完成操作實驗，實驗數(shù)據(jù)的誤差減小，學(xué)習(xí)效果提高。學(xué)習(xí)的主動性也提高了，對物理實驗不再有擔(dān)心做不好、不知道怎么做的心理。學(xué)生越來越喜歡做物理實驗，課程網(wǎng)站也受到教師和學(xué)生的好評?？傊?，對大學(xué)物理實驗課程進(jìn)行了改革和實踐，采用線上線下混合式教學(xué)模式，重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生積極主動地參與到學(xué)習(xí)中。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生能夠更專注更主動地學(xué)習(xí)實驗項目，獲得更深層次的理解。同時，通過舉辦物理實驗競賽，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，對培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，具有一定意義。

【參考文獻(xiàn)】

［1］肖沛，林季資，趙越，等．微信公眾平臺輔助大學(xué)物理實驗教學(xué)的實踐與思考［J］．物理通報，2018，3:79～80

［2］曹顯瑩，曲陽．基于慕課模式的大學(xué)物理實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新［J］．物理實驗，2016，5:25～28

［3］歐陽建明，彭剛，何焰蘭，等．線上線下混合式大學(xué)物理實驗教學(xué)設(shè)計———以示波器使用實驗為例［J］．物理實驗，2020，4:38～41

［4］詹瓊．大學(xué)物理實驗教學(xué)改革模式的探討［J］．大學(xué)物理實驗，2019，5:112～114

作者：侯志青 劉東州