微課視角下的物理實驗混合式教學模式研究

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(廣西桂林理工大學理學院)

信息技術對教育發展具有革命性影響。高等教育信息化是促進高等教育改革創新和提高質量的有效途徑，是教育信息化發展的創新前沿。2012年11月21日，我國舉行了首屆微課比賽，于是在教育界中出現了微課熱，那么什么是微課，微課為什么會熱？混合式教學模式為什么會熱？那么如何在大學物理實驗課程中引入現代信息技術，激發學生的實驗興趣，提升實驗教學效果，是物理實驗教育教學工作者必須面臨的一個重大課題。

一、研究背景

大學物理實驗課是理工科院校獨立設計的一門公共基礎必修課之一。大學物理實驗課是培養學生科學研究能力、實踐動手能力、創新能力和科學實驗素養等能力。但是，傳統的物理實驗教學模式是課前預習(預習報告)，課堂老師講解20～30分鐘，教師指導學生完成實驗，課后數據處理，撰寫實驗報告。所以，在實驗課堂上，學生只有依賴老師，依賴儀器實驗設備，然后效仿老師的示范操作，被動完成實驗，久而久之，學生失去了獨立學習和研究能力，扼殺了學生在教學活動中的主體地位，更談不上尊重個性差異，對培養學生的各種能力很不利，因此必須要創新實踐教學方法，尋求新的實驗教學模式。只有激發學生自主學習，讓學生親自參與到問題活動中去，通過觀察與內省，不斷獲得知識和技能。微課是為了說明一個主要知識點或者一個主要問題，時間比較短(10分鐘左右)，以視頻為載體和呈現方式的完整的教與學活動過程，以在線學習或移動學習為目的。

查閱國內外相關研究，混合式學習方式日益受到各國的重視，各高等院校都在積極進行混合式教學模式的研究與實踐，它已經成為高等教育教學的一種新型模式。20世紀90年代，西方學者在對e-Learning的不斷完善和改進中提出了混合式學習的概念，即線上學習與線下學習的結合。2003年12月，何克抗教授在第七屆全球華人計算機教育應用大會上，首次在我國正式倡導“混合式學習”，拉開了國內研究“混合式學習”的序幕。“混合式學習”就是傳統課內學習與移動網絡課外學習的混合。而微課下的混合式實驗教學是運用手機、電腦使學生先自主學習微課，然后教師講解，師生討論，學生完成實驗。通過微課下的混合式實驗教學方式，師生共同創造生機勃勃的實驗課堂，尊重學生個性差異，學生是教育對象更是教育資源，它更有利于培養學生的實踐動手能力，創新能力和學習能力等。

二、微課與物理實驗有機結合的必要性

隨著微課概念被提出，其作為一種新型的教育信息資源形式，因“主題突出、短小精悍、交互性好、應用面廣”等特點而廣受認可。微課能更好地滿足學生對不同知識點的個性化學習，按需選擇學習既可查缺補漏又能強化鞏固知識，是傳統課堂學習的一種重要補充和拓展資源。而微課制作的選材、知識點、重難點、藝術性等要滿足學生需求，所以必須成立制作物理實驗微課教師團隊。

教師要學習應用生本教育的激發模式，老師交給學生鑰匙，讓學生去開啟自身的動力系統。引導學生課前用微課自主預習實驗；課堂上師生分析討論，也可以借助課件、視頻微課等輔助教學，如儀器教具展示給學生看，或者作示范性的操作，動靜態實驗關鍵點分屏展示等，師生共同探究實驗；課后用微課復習拓展等。學生可自主選擇有關學習內容、學習時間、學習地點、學習內容的深度等。比如，實驗儀器操作部分的內容若發現自己比較熟悉，可以調節學習進度，發現困惑點則可以反復學習。

2016年度，我校得到了廣西高等教育本科教改立項項目——基于“微課”的大學物理實驗教學研究，已經成立了物理實驗微課教師團隊。對制作實驗微課有了一定的研究，傳統物理實驗課程的教學內容包括實驗原理、實驗儀器操作、數據處理等方面。根據物理實驗課程這種結構特點，有益于物理實驗微課程的制作。我們把每個實驗項目可以分割成幾個微課，開發出系列的實驗微課。每節實驗微課程基本控制在5～10分鐘之內，包括實驗原理微課，實驗儀器操作微課，實驗數據處理微課。

三、微課下的物理實驗混合式教學模式

微課下的物理實驗混合式教學模式，是指教師主導活動和學生主體參與的混合，課堂實驗教學與在線實驗學習，真實實驗學習環境和虛擬實驗學習環境的混合，師生之間線下交流與線上交流的混合。比如，學生由于課前已經學習了相關實驗的微課，對實驗原理，實驗儀器和實驗環境等已經有一定的認知。教師根據學生學習微課的反饋情況，認真分析學生情況，解析重難點，對有疑惑的知識點，師生之間進行有針對性地交流討論。實驗課堂氣氛更加活躍，激發了學生的實驗興趣，讓淺層的知識學習要求在課前，而知識的內化則在課堂中師生交流后實現，更重要的是提高了學生的學習能力，學生高層思維能力不斷提升，達到自主構建知識體系。混合式教學模式使傳統的教學由單向灌輸轉為雙向交流，實現了師生之間、學習者之間的雙向交流，線上線下的學習交流，大大提升了實驗教學質量，獲得最佳學習效果。

我校建設了較好的實驗教學支持系統，建立了物理虛擬仿真實驗室，2018年度獲得廣西高等教育本科教學改革工程項目“《大學物理實驗》課程混合式教學模式的研究與實踐”項目。虛擬實驗是指使用仿真軟件來模擬實驗的操作環境的實驗過程，在計算機上實驗就像在真實的實驗環境中實驗。虛擬實驗有效克服了真實環境中的諸多限制，解決了傳統實驗受時間、場地、設備、人員、制度等制約。因此，可將傳統實驗與在線虛擬實驗有機結合，使微觀實驗，高成本實驗等都可以做。學生實驗途徑由單一化模式轉變為多元化模式，由課堂實驗延升至課外實驗，采取虛實有機結合，構建混合式實驗教學新模式。

四、微課下的物理實驗混合式教學模式設計

微課不是簡單的學習資源，更不是簡單的微視頻，它的實質是“課”和“微”，因此，微課應該有完整的教學活動，學生是教育對象更是教育資源，學生的全部既有經驗、智慧、知識和學習的內在積極性等都應當為教師的教學所用，教師要從學生的角度去制作微課，體現生本的教學思想，設計上要符合學生認知規律和多媒體設計的規律。微課可根據不同的教學和學習需要，微課教師團隊要包括對學習對象、學習目標、學習資源、主題選擇、媒體選擇、教學策略、學習評價的分析。

1.微課教師團隊，實驗內容設計要合理。針對不同專業的學生，教學設計上要有區別。要對實驗教學內容反復分析，什么內容適合課堂實驗教學，什么內容適合學生微課平臺自學的。教學目標上是要求學生掌握某個知識點內容還是某個操作技能，還是什么能力培養。通過問卷調查和課堂詢問等方式，收集學生對微課視頻的反饋意見，根據學生的反饋意見，對大學物理實驗教學微課平臺不斷進行改進，并加入新的微課，形成“微課”建設、管理、應用平臺。

2.微課中加強物理學史教育，幫助學生理解知識。它有助于學生了解各概念、規律、定理、公式的前因后果和科學知識的全過程，它更加符合學生的認知規律。物理學史在物理教學中的滲透有助于活躍學生的思維，提高學生的素養，激發學生進行探究學習。因此，物理教育不僅僅只是物理知識的教育，應該滲透物理學史教育和物理文化教育，使教學內容豐富多彩，啟迪學生思維，增強物理教學的趣味性，提高教學質量，培養有思想、有智慧、有品行的高素質人才。

3.微課中融合傳統文化，激發學生學習興趣，激發學生探索欲望。實驗中學生通過觀察、操作、探究，理解了物理規律、物理現象，通過實驗觀察、體驗理解了物理過程，去分析物理本質，發現物理有其特有的公式美，現象美、規律美、實驗美。“以人為本”的理念，從學生本位出發，幫助學生建立一種正確的人文關懷。把科學文化和傳統文化很好的融合，不僅要培養學生具有扎實的物理專業知識，還要教導學生什么是真善美，培養學生的人文素養。

4.教師主導、學生主體的面對面課堂學習，幫助學生主體性發展。課堂上既發揮教師的主導作用，又能為學生創造自主協作和探究學習的機會，凸顯學生的主體作用。課前教師發布學習微課任務，老師根據學生的線上學習微課情況，包括學生學習微課的時間，學習微課的次數，學習微課問題的檢測等方面，歸納學生問題，分析重難點，創設積極有效的課堂環境學習，有針對性地解析重難點，師生之間通過交流討論，使課堂氣氛更加活躍，激發了學生的學習興趣，引導學生探索，問題讓學生解決，結論讓學生概況，知識體系讓學生建構。

基于微課的混合式教學模式，把傳統課堂實驗學習方式和在線虛擬實驗方式和課外微課學習實驗等有機融合，優化了單一的學習環境和學習方式。教師通過利用多種教學資源和多種學習途徑，應用混合式教學來實現教學目標，建立以學習者為中心的設計。根據自身經驗和已有認知，通過線上、線下多種方式獲取知識，主動完成有關知識的建構。經過近兩年的微課下的混合學習模式的應用，學生反應良好，實驗教學質量和學生的動手操作能力都有提高。通過混合學習模式的應用，它架起了教師和學生之間的友誼橋梁，師生間互動更多，關系更密切，師生更享受教與學的過程，能充分發揮學生主觀能動性與創造性。