談光學實驗教學改革

梁 楓楊 倩宿文玲李松權莫杰雄鄒長偉

1.嶺南師范學院物理科學與技術學院 廣東湛江 5240482.哈爾濱信息工程學院 黑龍江哈爾濱 150000

?

談光學實驗教學改革

梁 楓1楊 倩1宿文玲2李松權1莫杰雄1鄒長偉1

1.嶺南師范學院物理科學與技術學院 廣東湛江 524048
2.哈爾濱信息工程學院 黑龍江哈爾濱 150000

摘 要：提出分層次光學實驗教學，將基礎實驗與微課、慕課相結合，綜合設計型實驗與翻轉課堂教學模式相結合，開放實驗與期末測評及比賽相結合的混合式教學模式；以達到培養學生的基本實驗技能及基本教學技能的目的。

關鍵詞：微課；慕課；分層次教學；翻轉課堂；光學實驗

當今世界，“科技興國”已成為世界發展的主旋律。隨著激光科技的出現，光學呈現出蓬勃發展的新局面，光學在應用技術方面的發展，已成為衡量一個國家先進程度的指標之一。

光學實驗的目的：（1）鞏固和拓展學生的光學知識，使學生了解光學實驗儀器結構，并熟練儀器的調節及應用；（2）培養學生的動手能力、觀察能力、理解能力、分析與解決問題的能力、收集信息與處理信息的能力等；（3）使學生掌握一定現代光學技術的應用，了解光學技術的發展，做到“與時俱進”。但是傳統的光學實驗，由于教學內容陳舊，教學方法呆板，不能激發學生的興趣，更不利于創新人才的培養。因此光學實驗面臨新的挑戰，需要我們不斷地探索和改進。

近年來慕課、微課、翻轉課堂風日盛，將光學實驗課程融合分層次實驗、微課、慕課、翻轉課堂教學模式，進行混合式教學，引導學生從實驗目的出發，令學生利用本領域的知識來設計實驗方案，培養學生自主實驗能力以及基本的教學技能。

1　光學實驗教學內容實行分層次教學

目前，很多高校都在實行實驗教學改革，對物理實驗實行分層次教學［1］。在完成一定數量的基礎型實驗后，開展綜合型和設計型實驗。綜合型實驗是運用某一課程或多種課程的綜合知識，進行的復合型實驗。它著重培養學生的分析綜合能力、實驗動手能力、數據處理能力等［2，3］。設計型實驗是要求學生根據一定的實驗目的和要求，通過查閱相關文獻自行設計實驗方案，并獨立完成的一種具有一定探索性和創新性的實驗。設計性實驗可以培養學生查閱文獻資料獲得信息的能力、解決實際問題的能力、獨立進行科學研究的能力和創新能力以及組織管理能力等［4，5］。因此，適當增加綜合型實驗和設計型實驗是很有必要的。

從基礎實驗到綜合設計型實驗，最后開展開放實驗，實驗難度逐步提升，訓練學生科學實驗的全過程，激發學生學習的興趣，開闊學生的視野，從而培養學生獨立自主能力和團結協作的精神［6］。

2　光學實驗教學方法及教學手段的改革

按照傳統的實驗教學方法，教師講授實驗目的、簡介實驗原理、詳細介紹實驗儀器結構及使用方法、演示實驗過程及提出數據測量要求，講解結束，學生按照教師的要求按部就班地操作。光學實驗儀器調節要求較高，往往在規定時間之內，部分學生完不成實驗內容，導致實驗課延時。學生反映，光學實驗課很累，就是一個機械重復的過程，動手能力雖得到了較好的鍛煉，對于該實驗，學生即使有想法，課堂上也沒時間探究、思考。因此翻轉課堂教學模式將解決這一現狀。學生通過優質的慕課資源、微課視頻觀看、閱讀教材及文獻，進行課前預習，帶著問題和想法到課堂上，與教師進行探討，動手實踐。充分提高課堂效率與質量。

2.1微課、慕課與基礎光學實驗相結合

結合微課、慕課等教學資源，高效開展基礎光學實驗。微課教學時間較短，教學內容少，突出某個知識點或技能點，較適合實驗教學。光學的基本儀器有：分光計、讀數顯微鏡、光具座、邁克爾遜干涉儀、阿貝折射儀、生物顯微鏡等，將每種光學實驗儀器的結構介紹及使用方法拍成微視頻，即微課，供學生課前預習及課后復習。學生在預習時，若一遍不能理解，可針對這一部分內容，反復觀看。同時提供給學生優質的慕課資源，自學相關實驗內容，對于不理解的地方，學生帶著問題上實驗課，大大豐富了課堂教學內容，這樣在極大程度上調動了學生的積極主動性，培養了學生的自學能力，提高了學生的學習效果，培養了學生的自然科學素養［7］。學生變被動學習為主動學習，實現了翻轉課堂。

以基礎實驗為題材，要求學生設計并錄制微課。我校為師范院校，注重培養學生的教學技能和技巧。學生從基本知識的學習開始、設計教案、微課錄制、點評，學生參與整個過程，有利于加深學生對光學知識的理解，鍛煉了學生的教學技能，規范學生的儀態儀表，為培養優秀的物理教師奠定基礎。

當前，已經有學校以微信為平臺搭建大學物理實驗教學平臺［8］，進一步促進了微課、慕課與實驗的結合。將優秀的微課作品，放到教學網站上，便于學生查閱，更加有效地提高了學生預習的質量。開設“慕課”的大都是世界知名院校，教學資源是頂級的，慕課資源對于普通教師也是受益者。通過向教學名師學習，不斷提高自身的教學水平，培養高素質的實驗教師團隊。

2.2翻轉課堂與綜合設計實驗教學相結合

翻轉課堂是建立在各種信息技術基礎上的，重新調整學生課堂內外的時間，將學習的主動權從教師轉移給學生。翻轉課堂與綜合設計實驗教學相結合，學生學習教師所提供的各種網絡學習資源，包括微課、慕課等視頻，論文、教材、說明書等文字資料，學生的學習是在課前完成的，將設計好的實驗方案拿到課堂上，與教師交流，實現學與教的互動，進而達到協作探究與相互交流的目的［9］。

翻轉課堂與綜合設計實驗相結合的教學模式（如圖1所示），與傳統實驗相比，主體從教師轉到學生，教師只是指導、答疑的角色，而不做長篇大論的講述。在課堂上，學生有更多的時間對自己設計的可行性方案進行動手實驗，遇到問題可與同學及教師探討，也可借助網絡資源，直至完成實驗。有效培養學生發現問題解決問題能力、獲取信息能力、獨立自學能力及協作能力等。主性很高。

圖1　翻轉課堂與綜合設計實驗結合的教學模式

圖2　微課包含內容

2.3開放性實驗與期末測評及比賽相結合

期末測評階段，設置開放性實驗題目，與物理實驗大賽等比賽接軌，增加學生的積極性。學生實驗的選題過程，會對所學理論知識進行回顧和總結，也會學習新理論和新技術。完成實驗過程對學生來說就像一個小的科研課題，從查找資料選題、制定方案、可行性分析、按計劃實施、完成項目、總結匯報、參加評比，整個過程學生從頭到尾都是獨立完成，教師雖是全程參與，但只起到督促輔導作用。開放實驗對學生能力的培養遠超過幾個基礎實驗，學生對知識的掌握達到了學有所用、活學活用，充分體現了素質教育。為了增加學生的積極性，將開放性實驗的成績作為期末成績［10］。這種考核方式，可以真正體現出一個學生的實驗水平，包含理論基礎、獲取信息的能力、動手能力、發現問題及解決問題能力等。

2015年，我校對2003級科學教育專業的學生開設了開放實驗。題目：利用光學原理，實現某物理量的基本測量。這個題目學生基本都在規定時間內完成，但完成質量不同。學生的完成質量充分體現出學生的能力與態度，成績明顯拉開檔次。從中選擇態度認真、能力強的學生，參加物理實驗大賽。

初期，學生有抵觸心理，覺得無法完成，后期迫于成績方面的壓力，著手實驗。完成后，學生普遍認為，完成一個開放實驗，獲得信息的能力、分析問題解決問題的能力、團隊合作凝聚力等顯著提高。2016年，對物理實驗大賽學生熱情很高，先組隊，小組討論確定題目，查找資料，制定方案，最后找指導教師進行探討。充分說明開放實驗開設是相當必要的，經過前期的訓練，學生了解了完成一個題目的過程，積累了相應的能力。指導教師也反映這批學生的學習自

3　結束語

將光學實驗課程融合分層次實驗、微課、慕課、翻轉課堂教學模式，進行混合式教學。引導學生從實驗目的出發，讓學生利用已掌握的知識來設計實驗方案，并完成實驗，可以有效培養學生基本實驗技能、自主實驗能力以及基本的教學技能。

參考文獻

［1］ 徐晶，王國余.大學物理實驗分層次教學與創新能力的培養［J］.大學物理實驗，2013，26（2）：94-96.

［2］ 段曉英，姚天明，楊勇. 巧設綜合實驗提升綜合能力［J］.實驗室研究與探索，2008，27（4）：97-99.

［3］ 肖建富，高瞻，李桂新. 綜合性實驗的界定與作用探析［J］.實驗技術與管理，2008，25（12）：143-145.

［4］ 張起祥.綜合性、設計性實驗研究［J］.黑龍江高教研究，2008（2）：165-166.

［5］ 解從霞，孫雪梅，羅世忠. 開設基礎化學準設計性實驗的探索與實踐［J］.大學化學，2009，24（6）：26-28.

［6］ 朱志彪，高山.設置綜合設計性實驗 提高學生綜合素質［J］.實驗室研究與探索，2010，29（7）：238-240.

［7］ 宋金璠，郭新峰，王生釗.微課在大學物理實驗教學中的應用［J］.物理實驗，2015，35（2）：12-17.

［8］ 崔連敏.微信支持的大學物理實驗翻轉課堂設計與實踐［J］.軟件導刊.2015，14（12）：199-201.

［9］ “翻轉課堂”在大學物理實驗教學中的應用探索［J］，教育觀察，2015，4（29）：95-96.

［10］ 張春平.大學物理實驗多元化考核方式的探索［J］.教育觀察，2015，4（29）：95-96.

收稿日期：2016-04-06

作者簡介：梁楓，碩士，實驗師。楊倩，碩士，工程師。通訊作者：鄒長偉，博士，副教授。

基金項目：廣東省高等教育教學研究和改革項目MOOCs、SPOCs的開發與應用（編號：GDJG20142376）。

Brief Discussion of Reformation on Optics Experimental Teaching

Liang Feng1， Yang Qian1， Su Wenling2， Li Songquan1， Mo Jiexiong1， Zou Changwei1

1. Physical Experiment Center， Lingnan Normal University， Zhanjiang， 524048， China 2.Harbin Institute of Information Technology， Harbin， 150000， China

Abstract：We proposed a hierarchical optics experimental teaching model， which first combines basic experiment with MOOC（massive open online courses） and Micro-lecture， secondly combines comprehensive design experiment with teaching model of fipped classroom，fnally combine open experiment with fnal evaluation and contest. The proposed hybrid teaching model is used for training students' basic experimental and teaching skills.

Key words：micro-course； massive open online courses； layered teaching； fipped classroom； optical experiment