互聯(lián)網(wǎng)背景下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討

(南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

實(shí)驗(yàn)是物理課程中必不可少的組成部分，物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行У貛椭鷮W(xué)生理解理論知識(shí)、提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)素養(yǎng)，為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)、科研及工作打下良好的基礎(chǔ)。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高校理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在人員安排上，通常由實(shí)驗(yàn)員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的管理，分擔(dān)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體工作包括對(duì)所負(fù)責(zé)的項(xiàng)目的儀器維修、易耗品采購(gòu)及實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生等相關(guān)工作。教學(xué)工作由實(shí)驗(yàn)教師負(fù)責(zé)，實(shí)驗(yàn)教師采用的是一對(duì)多的指導(dǎo)方式，即一個(gè)教師同時(shí)指導(dǎo)多個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照教材按部就班地完成實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)方式時(shí)間固定、內(nèi)容固定，并且隨著實(shí)驗(yàn)儀器的更新?lián)Q代，實(shí)驗(yàn)儀器高度的集成化使得學(xué)生實(shí)驗(yàn)的操作越來越簡(jiǎn)單，這大大降低了學(xué)生的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力。學(xué)生課上只要完成規(guī)定的內(nèi)容，抑制了學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力。如何提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果、提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰翱茖W(xué)素養(yǎng)？是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革所關(guān)注的問題。

2 互聯(lián)網(wǎng)背景下科學(xué)教育理念

互聯(lián)網(wǎng)背景下科學(xué)教育理念，在卡爾·威曼教授的教學(xué)思想中有所體現(xiàn)。卡爾·威曼是世界頂尖的凝聚態(tài)物理學(xué)家，在2001年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，同時(shí)他在科學(xué)教育中也投入了很多的時(shí)間和精力，其主要觀點(diǎn)為：(1) 依據(jù)科學(xué)研究得到的基本原理來指導(dǎo)教學(xué)；(2) 檢驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的結(jié)果需要實(shí)證，這些實(shí)證應(yīng)該包括來自測(cè)試數(shù)據(jù)的支持；(3) 所提供的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和結(jié)果應(yīng)該用學(xué)術(shù)研究成果的方式來傳播和重復(fù)；(4) 在教學(xué)實(shí)踐中要充分地使用現(xiàn)代技術(shù)。

卡爾·威曼在轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念、引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)和研究中大膽探索和創(chuàng)新方面提出了新的思路。實(shí)驗(yàn)教師不僅要將知識(shí)傳遞給學(xué)習(xí)者，更應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷地創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法和技巧，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，形成內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)力，增加學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，并運(yùn)用現(xiàn)有的儀器設(shè)備進(jìn)行科學(xué)探究，培養(yǎng)實(shí)踐技能與創(chuàng)新能力。我們?cè)诙嗄陮?shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入了物理實(shí)驗(yàn)課程的多元化預(yù)習(xí)及以學(xué)生為中心的交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的改革提供新思路。

3 互聯(lián)網(wǎng)背景下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式

3.1 多元化預(yù)習(xí)

實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)是高質(zhì)量完成實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，是全面認(rèn)識(shí)和了解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、理解實(shí)驗(yàn)原理、了解實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方法、明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生單純地通過閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、摘抄實(shí)驗(yàn)原理和公式，了解儀器的構(gòu)造原理、使用方法和步驟。由于實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備時(shí)常會(huì)有更新?lián)Q代的情況，學(xué)生往往對(duì)變化了的儀器感到操作困難，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。多元化預(yù)習(xí)將網(wǎng)上預(yù)習(xí)和課本的預(yù)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來，學(xué)生可以通過微視頻、在線開放課程中心云平臺(tái)和中國(guó)大學(xué)Mooc網(wǎng)上在線開放的各個(gè)學(xué)校的精品課程，了解實(shí)驗(yàn)的整個(gè)環(huán)節(jié)和現(xiàn)有儀器的操作方法。同時(shí)教師會(huì)向?qū)W生提出2-3個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的理論介紹和現(xiàn)有的儀器、方法和測(cè)量條件，認(rèn)真查閱相關(guān)資料，在問題的引導(dǎo)下提出實(shí)驗(yàn)的解決方案。教師還可給實(shí)驗(yàn)加入設(shè)計(jì)性的項(xiàng)目，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的要求，確定實(shí)驗(yàn)中所使用的儀器、測(cè)量方法，真正地做到理論聯(lián)系實(shí)際。

圖1

3.2 以學(xué)生為中心的交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

圖1是交互式大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的流程圖，教學(xué)以學(xué)生為中心，采用開放實(shí)驗(yàn)室的方式。開放式實(shí)驗(yàn)室是將物理實(shí)驗(yàn)室全天候向?qū)W生開放，讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和時(shí)間在實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中自行預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間并完成實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生完成規(guī)定的預(yù)習(xí)內(nèi)容后，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中提交自己的預(yù)習(xí)報(bào)告同時(shí)完成預(yù)習(xí)測(cè)試，成績(jī)達(dá)標(biāo)的同學(xué)可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約。預(yù)約成功后，學(xué)生按照預(yù)定的時(shí)間去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生刷校園卡進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)通過移動(dòng)終端上的APP，如學(xué)習(xí)通(面向智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的移動(dòng)學(xué)習(xí)專業(yè)平臺(tái))、微課堂、雨課堂等加入本次實(shí)驗(yàn)的Click系統(tǒng)在線學(xué)習(xí)，教師可通過APP指定學(xué)生回答問題，也可隨機(jī)抽取學(xué)生回答提問，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生再次刷卡離開實(shí)驗(yàn)室，課后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)成績(jī)、操作成績(jī)和報(bào)告成績(jī)，綜合給出本次實(shí)驗(yàn)的最終成績(jī)，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中教師無法全面了解每個(gè)學(xué)生的預(yù)習(xí)、操作情況以及實(shí)驗(yàn)成績(jī)，無法真實(shí)了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的出現(xiàn)的問題。

4 結(jié)語

在信息傳遞非常方便快捷的今天，互聯(lián)網(wǎng)背景下的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄⑽锢韺?shí)驗(yàn)教育與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，以學(xué)生為中心、創(chuàng)造條件、充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體教學(xué)軟件等現(xiàn)代教育技術(shù)拓展教學(xué)時(shí)間及空間，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)和師生交流的互動(dòng)平臺(tái)，滿足學(xué)生多元化的需求。