基于混合式教學模式下的大學物理實驗教學改革和應用*

肖立勇 尹 躍

(六盤水師范學院物理與電氣工程學院 貴州 六盤水 553001)

在高校中開設大學物理實驗的初心就是希望大學生通過實驗來驗證問題、發現問題和解決問題，培養大學生的創新和思考能力，激發大學生的創造能力.《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》針對大學物理實驗明確指出[1～5]，重在培養學生的創新精神和實踐能力,突出在實驗中把理論知識轉換為實踐的重要性，同時樹立學生對科學實驗的嚴謹性和務實性.

在新時代的帶領下，實驗教學要與時俱進、潛移默化地融入現代信息化教學技術，重新打造教學模式，使教學方式多元化、教學內容豐富化、學習方式多樣化和考核方式合理化[3].在2018年教育部頒布的《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》中明確指出[5～10]，要讓現代科學信息技術服務教育、輔助教育和提升教育，并且在教育中優化和推動信息技術的發展[11～15]，讓信息技術和教學相輔相成、比肩前行.

除了傳統的教學以外，互聯網教學逐步成為高校教學的方式之一.在大學物理實驗教學中，為了充分利用現代信息化教學技術，使教學方式符合當代大學生的學習方式，并使學生充分合理安排學習時間，本文將結合新時代教學方式和理念，利用學習通軟件，對學生的學習方式和考核方式進行相應的改革，并在傳統的教學模式下，對學生的動手能力和創新能力進行培養.

1 大學物理實驗現狀分析

在傳統的大學物理實驗教學形式下，學生進入實驗室，在教師的示范下完成實驗，并機械化地撰寫實驗報告，對實驗相應的拓展性知識基本上沒有思考和深究.其次,大學物理實驗內容沒有按照大學物理課程的進度進行設計，且實驗的性質沒有具體劃分和突出，同時學生的考核方式僅僅包括實驗操作情況和實驗報告情況，考核單一且不合理.學生在高中階段的實驗操作偏少，在實驗難易程度上不能很好地定位學生的接受能力，同時教師的教學單一，考核不全面，在教學方式和方法上不能有效地激發學生的學習興趣.

在當代信息技術背景下，學生對互聯網的認可度和依賴度逐步提升，為了學生能夠把上網時間有效地安排在學習上，把互聯網教學作為正規教學的一部分是非常必要和可行的.互聯網教學在教學方式上比傳統教學有一定的優勢，它能夠以靈活、自由、豐富和可視化的方式展現給學生，但代替不了傳統教學的活動性和儀式感，因此在教學過程中，互聯網教學和傳統教學相結合的混合式教學是當代大學教學的趨勢.

2 大學物理實驗教學改革

2.1 提升教師的教學能力 培養教師的專業能力和思政教育能力

教師在教學中起到一個啟發者和解惑者的作用，是引導學生對某一知識領域理解的指南針.因此，教師要熟練掌握大學物理實驗課程的基本知識，并能對其拓展性知識有一定的了解，還要有一定的解決突發事件的能力.在樹立科學實驗觀的同時，逐步培養學生理論聯系實踐的能力和培養學生尊重實驗操作過程和實驗數據的理念.與此同時，教師要深化自己的世界觀和價值觀，在教育過程中要潛移默化地給學生熏陶思政教育，在傳授專業知識的同時培養學生的愛國主義情懷.

教師上好一節課，不僅僅在于知識本身的講解，還要縱觀全局，收集和整理大量的信息，以最優化的方式傳授給學生，重在豐富和拓展學生的知識面.每完成一個實驗，實驗教師應該要完成如圖1所示的工作.

圖1 教師任務框架圖

從圖1可以看出，教師在課前，要準備好視頻課件和PPT，同時也要掌握實驗的基本原理和實驗步驟，并在學習通中給學生布置相應的測試，測試過關后才能夠進行實驗.在查閱資料時要注重查找與實驗相關的歷史人物以及實驗的歷史發展情況，培養學生的科學歷史情懷.在講解基本原理和步驟的同時，要拓展實驗的人文歷史和注意事項，培養學生實驗的嚴謹性和創新性.課后仔細批閱實驗報告，注重批閱實驗的數據處理和學習心得，重在培養學生發現問題、思考問題和分析問題的能力.最后對學生的成績按照比例算出總成績，并對存在問題的學生進行進一步指正和輔導.

2.2 因材施教 與時俱進 培養學生科學的實驗觀

在教學過程中，給學生一定程度上的施壓，對學生有一定的促進作用，但也要根據學生的具體情況來綜合考慮.大學物理實驗一般開設于大二的第一學期，對于此階段的學生在學習態度上是比較端正的，在學習中的沖勁是比較足的，在學習的熱情上是比較高的.特別是在實驗的操作上是比較渴望的，在此，一定要嚴格要求學生，培養他們正規化的學習模式和積極的學習態度.在實驗中，根據學生操作能力的差異和學習能力的強弱，在實驗操作中要認真教會他們做實驗的基本原理和基本操作，引導他們對實驗數據的尊重，杜絕在實驗中篡改實驗數據和抄襲實驗數據，培養學生實驗操作的嚴謹性和科學性，提升學生對實驗的認可度和尊重心.在撰寫實驗報告時要突出實驗數據處理的科學性和實驗報告心得的重要性，要渲染出數據處理是很嚴密且有方式方法的過程，實驗報告心得是展示出一個實驗收獲的關鍵點.

2.3 優化實驗教學內容 同步理論教學內容 適應學生的接受能力

在以往的實驗中，實驗的內容是按照實驗的難易程度來進行排列和安排授課的，與理論課程的內容存在一定的錯位，且在實驗時間上存在一定的偏差，則在具體實驗時，理論理解不到位，就會導致學生在做實驗時盲目操作、思維遲鈍.其次，在實驗的性質劃分上比較單一，在以往的實驗中基本上是驗證性實驗，探究性的實驗操作偏少，要在教學內容的時間安排和實驗性質上進行優化.在理論和實驗上，要使理論課堂教學同步或超越實驗教學，增加探究性實驗的比重.要以理論教學為核心，使理論教學和實驗教學相輔相成，讓學生在清晰明了理論的前提下進行實驗.

2.4 改進教學方法 重新定位學生的學習方式和方法

在互聯網日益發展和普遍的情況下，信息的傳遞和授予基本來自于網絡，因此互聯網成為大學生生活的一部分，這是社會發展的必然結果.在這種大趨勢下，若想讓學生遠離手機和互聯網的教學，那是一件不可能的事，也是一件不合理的事，所以在教學過程中要善于運用互聯網手段來教學，使其服務教學，輔佐教學，讓學生在學習中“玩手機”，在“玩手機”中學習.同時也要加大對傳統教學的認可，傳統教學的板書和講授在教學中也是不可或缺的，傳統教學的可視性和體驗性教學是互聯網教學不可代替的.

2.5 重新配套考核方式 全面考核學生的實驗能力

在傳統的實驗教學中，由于學生人數較多，基本上采用教師帶班級按照實驗室分布去做實驗，這種“教師移動式”教學，就造成教師沒有足夠的時間去洞悉和考查學生的實驗操作能力和平時學習能力，這會使教師的考核方式和方法僅限于實驗報告和實驗操作，導致考核不全面.動手能力強的學生得不到相應的展示和表現，動手能力弱的學生得不到教師的指導和關注.在新時代的混合式教學模式下，將改變這種傳統的教學模式，采用線上和線下雙重實驗教學模式，考核方式豐富全面，學生學習效果好.在線上，學生要參與微課視頻學習和相應的練習，只有通過線上視頻預習和習題練習，才可以進行實驗操作，最后進行實驗報告撰寫.其中的考核包括視頻學習、題目練習、實驗操作練習、實驗數據記錄、實驗報告撰寫，如圖2所示.其中的習題練習和實驗數據不過關需要學生重新學習和實驗操作，實驗報告未達標需要重新撰寫實驗報告.考核評分都是通過學習通線上評定和匯總，線下只是進行實驗操作.在具體實驗教學中，“教師坐班制”教學是一項重要改革，教師坐班制教學就是一位教師在一個實驗室負責一個實驗，各班學生按照分組依次進行實驗，這樣不僅可以提高教師對實驗的熟練程度，也可以提升教師處理突發情況的能力，從而有效地提高教學效果.

圖2 實驗教學基本流程

3 大學物理實驗教學改革實踐和應用

教學的目的在于傳授知識和傳遞思想，培養有獨立思考和創新能力的人.在當代社會環境下，大學生的思維活躍，想法超前，對待事物的看法也有自己的觀點，則在教學中，僅僅以傳統的教學模式來教學，是很難提高他們學習的興趣和動力.對于追求新鮮感和時代性的大學生，在教學中一定要融入現代化的教學手段，那就是互聯網混合式教學.本實驗教學的改革在線上利用學習通為媒介，采用實驗室為實體，對學生在平時學習、動手能力和實驗報告撰寫上進行相應的考核，如圖3所示.

圖3 實驗教學基本框架圖

其中線上是通過學習通與學生進行交流和考核，線下是在實驗室里進行討論和操作.實驗前包括視頻學習情況(占10%)和練習完成情況(占10%)，實驗中包括實驗操作(占20%)和實驗室數據記錄(占20%)，實驗后主要是實驗報告撰寫情況(占40%)，其中實驗報告重在考查實驗數據處理、實驗結論和心得體會.

3.1 創建線上班級 建立流水式實驗流程

根據學校實驗課的安排以及班級的人數情況進行編組，然后在學習通中建立大學物理實驗課程，在課程中建立班級，班級就以編組來命名.建立班級后，在學習通課程設置中對成績權重進行設置，其中視頻學習、練習完成情況、實驗操作、實驗室數據記錄、實驗報告撰寫在綜合成績的比例為1∶1∶2∶2∶4.除此之外把相應的教案、資料、視頻資料、作業和考試題庫上傳到系統，課前視頻學習和實驗測試通過章節測試來完成.除此之外，建立QQ群，允許實驗教師和每組的組長進入該群，以便教師通知的發放和平時問題的交流，同時學生也可以通過學習通與教師交流，讓教師隨時隨地都可以了解學生的學習情況.

3.2 線上學習和考核

在實驗課前一天，教師通過學習通向學生發布實驗任務，要求學生通過學習通對實驗的內容、操作和注意事項進行學習，并在線上進行考試.考試合格后，方可進行實驗室實驗，否則不能進行實驗.在此考核中，系統會自動根據學生的回答問題情況來給學生評分.其次,在實驗室里教師根據學生的操作情況給學生評定實驗操作分，學生把實驗數據上傳學習通之后，教師根據實驗數據情況給學生打分.最后,學生把實驗報告撰寫好后，上傳到學習通，教師在學習通中對學生的實驗報告進行批閱，若實驗報告存在問題可以通過學習通讓學生重新撰寫和修改.通過以上的考核方式和方法，最后得出的成績就是學生的最終綜合成績.

4 改革效果和總結

通過以上的教學改革和考核方式，我們從實驗教學的效果情況將傳統教學和混合式教學進行相應的對比.通過調查和對比發現，混合式教學在學生的考核認可度、知識獲得感、授課效率性和授課時間方面具有一定的優勢如表1所示.

表1 傳統教學和混合式教學的對比

在混合式教學方法的認可度上從傳統教學的87.65%提高到了混合式教學的98.84%.在知識獲得感上，傳統教學中只有78.59%的學生認為通過實驗可以獲得書本以外的內容，而通過混合式教學，在實驗室里，學生有充分的時間和清晰的思維進行實驗，基本上所有的學生都(99.54%)認為通過本次實驗培養了他們的動手能力和創新思維能力，讓他們獲得了書本上學不到的知識.這使學生對理論和實踐的關系有了更深層次的理解.

從教學效率上分析，傳統教學中每學期每個教師帶3組學生做實驗，混合式教學中每學期每個教師帶5組學生做實驗，由此可見，混合式教學大大提高了教師的教學效率.在實驗操作時間上混合式實驗教學的課堂時間變短.正常的實驗安排，每個實驗為2節課(110 min)，在傳統的教學中，平均每一次的實驗時間為96 min，而在混合式教學中，其平均時間為78 min，相對于傳統的教學時間要縮短18 min，這對以后的實驗安排和調整具有重要的指導意義.

大學物理實驗的教學改革是一個不斷優化和探索的過程，在教學改革中，由于學生生源的差異性和學校實驗設備的完備性不同，在實驗內容的優化上會存在不同.同時,在考核方式上針對不同的專業其考核的內容和比重也應該存在不同的差異.因此，在物理實驗教學的路途中仍需要實驗教學工作愛好者繼續進行探討和研究，逐步把實驗教學質量提高到一個新的水平.