大學物理實驗混合式教學改革與實踐

汪 潔

（廣東技術師范大學光電學院 廣東·廣州 510665）

0 前言

大學物理實驗是工科院校重要的一門學科基礎課，是“新工科”建設改革課程核心。但是，長期以來，大學物理實驗課被邊緣化，課程本身得不到學校的重視，課時量不斷縮減，課程的教學水平也亟待提高，在國家大力發展“新工科”建設的形式下，傳統教學方法達不到“新工科”授人以漁的要求，為此，有必要對教學方法進行深入思考并積極探索和改革。

隨著網絡技術和現代信息技術的發展，我們獲取知識的途徑，思維方式和資源平臺都發生了翻天覆地的變化，特別是智能手機的普及，為混合式教學提供了很好的平臺和工具。根據學生的實際特點，就本校物理實驗的實驗器材和條件的實際情況，提出了物理實驗體系建設的一系列舉措，以形成適用于我校特點的大學物理實驗課程體系，提高大學物理實驗課的教學效果。

1 實驗教學新模式

我們設立了混合模式下的實驗教學體系，采用線上、線下兩種教學模式相配合，既能保證教育部課程指導委員會所規定的課時教學要求，又能適應我校新形勢下的通識課程的教學改革。

根據大學物理實驗課程的特點，為了培養學生的實驗技能，提高學生的科研素質，我們將大學物理實驗教學活動分成課前、課中、課后三個模塊進行教學，以問題和任務引導指導學生的整個學習過程。

首先，課前利用教學平臺或班群推送學習資源（主要是配合我校實驗儀器的自制視頻微課），根據教學目標設計預習任務和思考題引導學生課前預習；

其次：課中學生進入實驗室后獨立完成實驗項目，完成實驗的同時用手機拍攝現場實驗小視頻，教師現場指導；

最后：課后學生進行數據處理與分析，撰寫實驗報告并上傳自己制作的實驗小視頻。

1.1 重塑課前預習

對大多數學生而言，在實驗開始前，才會學習實驗講義內容。在實驗過程中，大部分學生只是遵循常規的實驗方法，根據老師的示范或實驗講義一步一步操作，并沒有深入理解和掌握實驗的內涵，這極不利于培養學生的主觀能動性和自主創新性。

我們根據本校大學物理實驗室的實際情況，按照項目和類別建設大學物理實驗微課視頻資源，重視并重塑預習，將每個實驗項目的實驗原理、實驗步驟、操作示范等內容分別制作成一系列小于5分鐘的微課視頻，用視頻壓縮軟件無損壓縮，一個視頻文件最多只有幾兆，課前上傳到Q群或網絡平臺，學生在手機上可以有重點地隨時觀看，在實驗前預先學習，若有不懂的地方可以很方便地重復觀看學習，視頻學習完成后還需通過平臺上的預習測試題。

學生們提前學習微課，把實驗原理步驟實驗操作等在實驗前弄清楚，熟悉實驗儀器結構和用法，進入實驗室后主要精力放在實踐操作和數據處理分析，極大地提高課堂效率。

1.2 重視學生實驗動手能力的培養與考核

課堂上，由于學生提前預習了實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗操作等知識，教師在課堂上只需要講解重點或者學生容易犯錯、忽視的內容，可以縮短課堂講解的時間，將大部分時間留給學生，讓他們盡快進入實驗操作狀態。

為了加強對實驗過程的考核，我們特別增加了一個視頻考核環節：每個實驗特別要求學生用手機錄制實驗過程小視頻，每個小視頻不超過2分鐘，錄制的同時要講解該實驗過程，并拍攝實驗數據，實驗完畢將小視頻上傳到班級QQ群的“老師助手”上，學生之間可以互相查看、相互打分，學生們在互相查看和打分的過程中更加深了對實驗原理及操作過程的理解和細節的把握。教師根據視頻中學生的講解和實驗操作情況給出實驗操作成績。剛開始有的同學把握不好錄視頻的節奏，不過一兩次課下來，就已經做得很順手了。有些同學把實驗過程講得很好，作為優秀視頻給大家展示，并保留存檔。

這樣學生不僅深刻、全面地掌握了一個實驗，還懂得了如何講解，視頻中還保留了實驗數據，杜絕了實驗課應付了事，實驗報告抄襲或篡改數據的弊病，很大程度上實現了公平對待學生的學習效果。這種方式對學生提出了更高要求，用手機自己錄制實驗過程小視頻，對現在的大學生來說不是難事，平時他們就是手機一族，利用常用的視頻播放軟件轉碼可以將視頻壓縮到幾百 K或幾 M 大小，保存起來也不占太多空間。

1.3 鼓勵學生自己動手做實驗

鼓勵學生在課外進行自學或實踐。鼓勵他們進行小實驗、小制作、小發明等科技活動，帶領他們參加校內外各種科技創新競賽。在今年上半年疫情期間，教師給他們提供了各種居家實驗的方法和思路，比如：本學期學到波動光學中的干涉和衍射，學生們只需要一只激光管、電池、紙和刀片就可以自己動手做光的干涉和衍射實驗，激光管在淘寶網上2元包郵，其他材料也都隨手可得，只要他們感興趣，隨時都可以開始著手行動。在動手實驗過程中會不斷發現問題，比如：自己用刀片制作的雙縫或者單縫，如果尺度把握得不好，就根本做不出來或者實驗現象不明顯；再比如：怎樣將光路固定和對準也是一個大問題，需要很多巧思，干涉或衍射圖樣做出來如何測量數據才會比較準確，怎樣計算入射光的波長，需要用到哪些理論等等；都是考驗學生的思維和實踐動手能力的。發現問題可以及時與老師溝通交流，為解決問題會調動學生全方位的思維，從理論到實踐，再從實踐回到理論。一路升級打怪一路成長，一個小小的實驗可以讓學生受益良多。

鼓勵學生的課外學習和科技實踐活動，實驗室積極搭建創新實踐平臺，通過開放實驗室、參與研究課題等方式積極創造條件，將學生的物理實驗課程和科研訓練項目相結合，以科研帶動學生深入學習，實現學生的分層發展。在課外探究的過程中，教師對學生提出更高的要求，提供更專業和深入的相關文獻資料給學生，最大限度地激發學生自主學習、自主探究的能力。

1.4 課程考核評價改革

大學物理實驗課本身是一門實踐性很強的課程，以往對于實驗操作部分的考核依據比較模糊，教師在課堂上無法對所有學生的實驗操作情況做出精準的評價，有了學生自制的實驗操作視頻，教師不但可以全程觀察學生動手實驗過程，學生在實驗過程中出現的亮點、問題及得到的實驗數據都有記錄，給出的實驗操作成績有理有據。

完整的實驗課程考核包括：（1）考查學生實驗預習，是否認真閱讀實驗講義認真觀看實驗視頻，（2）考查學生實驗操作過程是否規范正確；（3）數據處理步驟是否完善、單位是否正確、分析問題是否詳細全面、實驗報告是否規范整潔、結果誤差等等。這項措施實施以來，學生明顯對大學物理實驗課更重視，預習效果更好，實驗課質量不斷提高。

2 總結

大學物理實驗混合式教學模式，顯示出了極大的優越性。通過線上、線下教學內容兼容互補；促進了學生積極、主動和自主鉆研實驗項目和實驗儀器；較好地培養了學生學習的思維能力、實踐動手能力和創新能力。

通過教師在群中提前推送的課前預習實驗微課小視頻，學生可以在課前隨時進行“自學”，對個別實驗原理或實驗操作難點可以有重點、有專題地反復觀看。課堂上，學生可把時間主要用在實驗觀察思考和操作上，提高了課堂效率，有的學生課上不僅能很好地完成要求的實驗內容還能提出新的問題并進行探究。

重視對學生的實踐動手能力的培養和考核，增設一個要求學生自己用手機錄制實驗小視頻的環節，教師可以根據學生視頻中的操作過程及數據評定學生的實驗操作成績，杜絕學生課后進行抄襲和篡改數據。鼓勵學生結合所學理論知識，課后自己動手開展創新小實驗，激發學生的學習熱情，自覺提高全面素質，增強創新意識，并進一步培養了學生的創新能力。積極參與到各類科技創新活動中去，實現教與學的良性反饋。通過上述一系列混合教學模式及舉措，提高實驗教學質量，實現高素質創新型人才培養的目標。