大學物理實驗在微信公眾號線上學習模式的探究*

李文榮 徐晨欣 郭嘉慧 麥昌家 溫建平

(嘉應學院物理與光信息科技學院 廣東 梅州 514015)

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代背景下智能手機的普及，微信與學生的學習和生活的聯(lián)系日益密切，成為其進行信息交流和資源共享的重要渠道之一[1].例如，通過微信公眾號進行文章推送、留言互動、在線信息查找等就被青年大學生廣泛關注和大量使用，公眾號推文在商家宣傳、活動宣傳、文化教育等方面起著越來越重要的作用，青年大學生也更愿意接受微信公眾號推文這種易瀏覽、留言互動便捷、隨看隨關的微文章在線學習形式.

物理是以實驗為基礎的學科，大學物理實驗是大學物理學習與研究的基石[2].物理實驗學習是大學生獲取理論知識的重要環(huán)節(jié)之一.學生的學習形式以班級授課制為主，這有利于學生獲得較為系統(tǒng)的學科理論知識，但在實驗學習方面，物理實驗課程多，涉及聲學、光學、電學、力學、熱學等多個知識板塊，學生的認知能力有著一定的差異，課堂實驗時間有限，教師難以切實做到所有學生掌握實驗的全部知識點和難點.

現(xiàn)今，在越來越多的新媒體如慕課、微課等應用于學習研究的情況下，微信公眾號已成為學習的一種重要補充渠道.我們將大學物理實驗學習資源整合到微信公眾號平臺中，是一種創(chuàng)新實驗學習模式，可以為學生提供一種新的學習形式.這種模式可以隨時隨地，即想即學，體驗課堂外的物理實驗學習，由此提高學生對物理實驗的感興趣程度與掌握程度.

2 調(diào)查問卷分析

為更好地了解學生對于微信公眾號與本院學生學習大學物理實驗之間關系的看法和對本微信公眾號平臺的建議，此次研究向嘉應學院學生發(fā)放了130份大學物理實驗學習的調(diào)查問卷.在學生們的積極配合下，調(diào)查回收了127份調(diào)查問卷，有效率為97.7%.本次調(diào)查問卷共設計了20道題目，包含三個維度：大學物理實驗地位調(diào)查，學生物理實驗學習調(diào)查，公眾號在各物理實驗狀況的調(diào)查.

2.1 學習過程中難點調(diào)查數(shù)據(jù)分析

調(diào)查結果顯示，絕大部分學生都認為大學物理實驗較為重要或非常重要.由表1數(shù)據(jù)可知，在對學生實驗學習過程中所遇到的問題與難點進行調(diào)查時，其中認為實驗原理，數(shù)據(jù)處理，實驗步驟3項是難點與問題的所占學生人數(shù)較多.在實驗學習的5個環(huán)節(jié)中，認為數(shù)據(jù)處理為難點的比例為57.48%；會在數(shù)據(jù)處理中遇到問題的比例為78.87%；實驗原理則為57.48%與62.20%；實驗步驟為35.98%與52.76%.由此提供給我們公眾號設計內(nèi)容的大體方向即我們所要解決的主要問題是實驗原理、實驗步驟以及數(shù)據(jù)處理.

表1 學生學習過程中的問題與難點調(diào)查

2.2 學習過程中難點實驗調(diào)查

分析從力學、熱學、電磁學、光學實驗學習內(nèi)容進行的學生難點實驗調(diào)查，結果如表2所示.由表2可知，認為學習過程中電磁學的集成電路溫度傳感器的特性研究測量與應用，熱學中的落球法液體粘滯系數(shù)測定，光學中的分光計的調(diào)節(jié)、三棱鏡頂角測定和力學中的楊氏彈性模量的測量是難點實驗的學生人數(shù)較多，比例分別為：47.6%，46.9%，46.5%，57.8%.

表2 學生實驗學習中難點實驗調(diào)查

由此得出我們公眾號內(nèi)容設計的具體實驗指向，接下來將分析從公眾號主體內(nèi)容設計到具體實驗內(nèi)容呈現(xiàn)，以楊氏彈性模量的測量為例進行分析.

3.聲光電力熱公眾號設計

3.1 版面設計

公眾號采用的頁面模板為列表模板，如圖1所示，推文主要采用圖文形式，加以視頻、資料鏈接輔助，形式簡潔明了、圖文并茂，學生易閱讀、易理解，在線發(fā)布也易查找.

圖1 公眾號列表模板實物圖

圖2為公眾號推文圖文形式示意圖.

圖2 公眾號推文圖文形式示意圖

3.2 自定義菜單的設計

3個欄目設計分別為：“實驗指導” “數(shù)據(jù)處理” “趣味實驗”[3].實驗指導如圖3所示，介紹實驗原理、大學物理力學、熱學等篇章中操作步驟較難的幾個實驗，以動圖、實際實驗圖呈現(xiàn)，輔之以風趣幽默的情景語言講解，讓學生們在進入實驗室前可以先在實驗指導欄進行預習，提前了解實驗的原理及大致操作，自己動手實驗時便不至于手忙腳亂，在實驗過程中還可以與教師進行有目的的探討和提出實驗預習過程中遇到的問題，有助于學生更好地掌握教師所傳授的內(nèi)容.

圖3 實驗指導欄實物圖

很多學生在做完實驗后不知道如何對所記錄的數(shù)據(jù)進行處理,公眾號平臺在數(shù)據(jù)處理欄如圖4所示提供各大實驗數(shù)據(jù)處理的標準形式，撰寫了規(guī)范的實際范例方便學生進行課后學習分析.為更進一步提高學生們對物理實驗的興趣，加強物理實驗的推廣，我們所研究的不僅僅是大學物理實驗，還會在趣味實驗欄分享各式各樣有趣的物理科學小實驗與小制作，學生們也可針對此欄目進行投稿，分享物理實驗的快樂與奧秘.

圖4 數(shù)據(jù)處理欄實物圖

3.3 自動回復功能設計

為了方便學生們查找所需要的實驗報告，我們將各類實驗報告先上傳至百度網(wǎng)盤，進行自動回復設計，把力學、光學、電磁學和熱學各網(wǎng)盤鏈接設置為關鍵詞，學生們在微信公眾號直接發(fā)送關鍵詞即可收到平臺的自動回復，以便獲取想要的實驗報告，這樣大大節(jié)省了查找報告的時間[4].

菜單欄及自動回復功能示意圖如圖5所示.

圖5 菜單欄及自動回復功能圖

3.4 留言功能設計

為了解學生們實驗方面存在的問題，以及更好地進行物理實驗與趣味實驗方面的交流，我們開通自動留言功能，讓學生們想問即問，隨心所問，借此更好地了解學生的疑問，以更及時地反饋推動公眾號團隊往正確的方向不斷改進和努力.

4 楊氏彈性模量實驗的設計與實現(xiàn)

根據(jù)調(diào)查問卷結果，我們對拉伸法測金屬絲楊氏彈性模量在公眾號具體內(nèi)容的設計進行說明講解，彈性模量實驗是大學物理實驗課中比較經(jīng)典的實驗之一，實驗目的主要有3點：第一點是掌握用光杠桿測量微小長度的原理方法；第二點是學會用拉伸法測量金屬絲的楊氏彈性模量；第三點是學會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)[5].拉伸法測金屬絲楊氏彈性模量的難點也包括3點：如何調(diào)節(jié)光杠桿標尺圖形；實驗數(shù)據(jù)的讀取；逐差法處理數(shù)據(jù)求解不確定度.

4.1 情景法實驗操作

實驗步驟篇章采用創(chuàng)設情境法，給學生身臨其境的感覺，好像自己就在實驗室中運用實驗儀器進行實驗操作.在推文的開始，創(chuàng)設實驗課上學生拿手機錄制教師示范實驗操作的情節(jié)，引起學生共鳴.隨著實驗的深入，正式實驗步驟緩緩展開，將實驗步驟分為10小片段，從如何進入實驗室、找到對應實驗器材到具體如何實施操作再到最后的整理實驗臺，離開實驗室.環(huán)環(huán)相扣，引人入勝，激發(fā)學生學習的興趣，提高實驗的學習效率.

總體設計以把握細節(jié)為主，操作中調(diào)節(jié)望遠鏡標尺找讀數(shù)是以往學生實驗的難點所在，很多學生往往在一節(jié)課中都找不出目標刻度線標尺.如圖6所示，我們推文將從調(diào)節(jié)望遠鏡到如何找參考線再到如何把握目鏡物鏡距離以及目標線標尺圖像一步一步鋪展開來，通過實際圖片給予直觀感受，用細致的語言輔助闡述，說明各小步驟開展的形式及理由，讓學生知其然亦知其所以然，從而達到真正掌握拉伸法測量金屬絲彈性模量的實驗目的，突破重難點.

圖6 實驗推文情境法示意圖

4.2 案例法數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理篇章采用模板與案例結合的形式進行分析，將系統(tǒng)科學的模板參考和學生易接受和理解的案例分析結合起來，在體現(xiàn)數(shù)據(jù)處理嚴謹性的同時達到通俗易懂的效果.

設計時為使學生們更好地理解掌握楊氏彈性模量下單個讀數(shù)不確定度的計算與公式化下不確定度的計算，在此專門推出以篇章為單位重點闡述和說明實驗測量誤差與數(shù)據(jù)處理之不確定度的計算.根據(jù)實驗記錄表格，在各表格下對各測量值闡明平均值、A類不確定度、B類不確定度的公式詳解以及結果表示方法.做到讓計算過程透明化，讓學生在快速閱讀的同時對處理一目了然.為更好地讓學生利用數(shù)據(jù)值進行參考計算，在溫馨提醒注意事項之后，給予數(shù)據(jù)處理實際案例說明.計算過程步步詳解，最后結果也明確表達，層層推進，很好地保障了數(shù)據(jù)的真實性[6].

學生在進行課后實驗數(shù)據(jù)處理的時候，參考此篇數(shù)據(jù)處理可以使數(shù)據(jù)處理格式標準化，表達方式規(guī)范化，減少涂改，少走彎路，同時在實驗記錄的同時可以參照此篇數(shù)據(jù)，做到實驗數(shù)據(jù)心中有數(shù)，減少出現(xiàn)重復實驗以及記錄數(shù)據(jù)無效的現(xiàn)象，從而在解決楊氏彈性模量數(shù)據(jù)處理繁瑣問題的同時掌握逐差法來處理數(shù)據(jù)[7].

5 結束語

微信公眾號文章篇幅短小有力，在快生活節(jié)奏時代下，碎片化的文章更符合青年大學生的閱讀習慣.圖文編輯簡潔明了，在冗長繁瑣的實驗操作中，通過情境法以幽默風趣的言語表達關鍵步驟；數(shù)據(jù)處理在體現(xiàn)科學性的同時接地氣地給予數(shù)據(jù)參考.通過對公眾號的主體設計及楊氏模量設計的講解，我們詳細介紹了微信公眾號如何創(chuàng)建一種新的方式讓學生們學習物理實驗課程.通過公眾號平臺數(shù)據(jù)，從關注量的增加，到常讀用戶的穩(wěn)步增長再到留言信息及關鍵詞回復，實現(xiàn)了學生主動利用微信公眾號學習與研究大學物理實驗課程學習內(nèi)容的目的，微信公眾號平臺為學生創(chuàng)建了新的學習空間，讓學生在課堂外多一種學習的方式，多一種獲取學習信息、資源的渠道.