云課堂輔助教學模式探索

張秀彥 禤漢元 肖榮軍 周江 朱基珍

*項目來源：廣西高等教育本科教學改革工程項目“大學物理智慧實驗室的建設與應用”（基金編號：2020JGB248）。

作者簡介：張秀彥、禤漢元，實驗師；肖榮軍、周江，高級實驗師；朱基珍，教授。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.10.008

摘? 要? 牛頓環干涉實驗原理復雜，步驟煩瑣，傳統教學模式難以達到預期效果。通過對該實驗引入云課堂輔助教學模式，豐富學生的學習手段，拓展學生的學習空間，激發學生的學習興趣。學生可以隨時隨地利用“裝在口袋里的實驗室”圍繞特定的知識點進行交流學習，有效解決傳統實驗教學模式中教法單一、只能被動接受的問題，極大提高學習積極性，從根本上培養自己的自主學習能力和創新思維。

關鍵詞? 大學物理實驗；牛頓環干涉實驗；云課堂；微課

中圖分類號：G642.423? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）10-0008-03

0? 引言

牛頓環干涉實驗是典型的分振幅法干涉實驗，在大學物理實驗課程中廣泛開設。它物理圖像直觀，測量精確，在實驗過程中，學生不但可以獲得對光的波動性的直觀圖像化認識，還能體會光的干涉現象的實際應用。如利用此實驗測量平凸透鏡的曲率半徑，檢測光學球面的平整度［1-2］，利用已知波長的單色光相對地測量未知入射單色光的波長[3]，以及測定填充在平凸透鏡和平板玻璃之間透明液體介質的折射率等［4］。但該實驗原理復雜，步驟煩瑣，注意事項較多，在大學物理實驗課程中屬于難度較大的實驗之一。采用傳統實驗教學模式開展教學，教法單一枯燥，實驗內容難以一一講解到位，不能很好地激發學生的學習興趣。傳統教學模式存在的這些問題必須通過改進教學方法，推行新的教學模式來解決。

近年來，隨著計算機技術的發展和網絡的普及，各高校的教育工作者紛紛探索利用信息化手段豐富教學過程，拓展教學空間，嘗試構建基于云平臺的云課堂輔助教學模式[5-9]。

云課堂是一種基于計算機技術的全時、便捷的輔助教學平臺，能夠補齊傳統的灌輸式課堂講授教學模式的短板。學生在學習過程中可以根據需要，自主、方便、快捷地利用云課堂查詢所需的學習資料，與教師隨時溝通，與同學實時分享和討論，實現教學時間和內容的開放，教學資源、教學方法和教學手段的開放。這種教學模式能很好地發揮學生的主體地位，有效地開發學生的思維能力，增強教學效果，滿足新時代全方位人才培養的需要。

1 廣西科技大學物理實驗教學中心的云課堂

系統

廣西科技大學物理實驗教學中心（以下簡稱實驗教學中心）的云課堂系統包含硬件和軟件兩部

分［10］，硬件系統主要由校園網平臺、服務器、公用一體機等設備組成，軟件系統由實驗教學管理系統和自主建設的線上教學資源構成，軟件與硬件配套，為學生的自主深入學習提供必備的條件。

教師在云課堂建設中將實驗教學過程的各個知識點制作成獨立的微課視頻，通過自主建設的教學網站實現微課發布、與學生在線交流等功能。學生可以隨時隨地利用電腦或智能手機登錄大學物理實驗云課堂教學網站，進行在線預習、自我測試、在線討論交流等學習活動，使實驗教學靈活、開放，真正實現全程浸潤式教學。

平臺方面，為了便于沒有個人電腦的學生訪問云課堂，實驗教學中心提供了全天開放的公共計算機，學生可以使用公共計算機登錄教學網站，對云課堂進行訪問。同時，隨著智能手機在大學生中的全員普及，學生隨身攜帶智能手機已經成為一種習慣，在大學生越來越習慣使用智能手機從網絡渠道獲取信息的趨勢下，引導學生使用智能手機輔助實驗學習將成為一個必然的趨勢。通過在實驗臺上張貼該實驗對應云課堂二維碼的方式，引導學生自主使用智能手機掃描該二維碼，打開存儲在實驗教學中心服務器上的教學資源，針對特定的知識點進行學習。

內容方面，鑒于牛頓環干涉實驗原理復雜，實驗儀器調節煩瑣，單純利用課堂時間難以達到較好的教學效果，因此，根據云課堂碎片化的特點，將相干光的基本概念、光程與光程差、讀數顯微鏡儀器結構及儀器使用、空轉誤差的來源及消除、測量牛頓環曲率半徑原理公式的推導、實驗流程、實驗數據的規范處理、實驗的注意事項等若干個細化的知識點，利用PowerPoint、Camtasia Studio、視頻編輯專家等軟件，圍繞各知識點制作微課視頻，視頻時長控制在3～8分鐘。這樣建設的教學資源目標性更明確，每個知識點涉及的教學資源更精短，有利于學生進行特定知識的獲取和圍繞特定知識點進行交流討論。教師在云課堂中用微課對普遍性問題進行統一解答，節省了大量課堂時間，有更多的精力針對學有余力的學生進行個性化的指導，因材施教，從而達到更好的教學效果。

教材方面，云課堂與教材的融合可以更好地為學生的自主學習提供有利條件，因此，實驗教學中心出版的自編教材《大學物理實驗（基礎部分）》中，在已建設完成云課堂教學資源的實驗項目的標題處添加了該實驗相應內容的云課堂二維碼，學生在使用教材過程中可以通過掃碼觀看該實驗對應的微課視頻。該模式在學生使用教材的過程中提供了視頻化的學習資源，可以明顯提高學生的個性化學習效率。

2 云課堂輔助教學模式在牛頓環干涉實驗中

的具體應用

在目前使用的牛頓環干涉實驗云課堂輔助教學模式中，云課堂主要有以下三個方面的具體應用。

2.1? 提供學習平臺，實現浸潤式教學

通過提供牛頓環干涉實驗各個知識點的微課視頻，以及教師和學生的線上交流平臺，云課堂為學生的自主學習提供了大量的優質資源，并且為學生和教師隨時隨地的溝通創造了所需的條件。教師在實驗教學網站上發布該實驗的總體介紹和各個知識點的微課視頻，可以使學生對牛頓環干涉實驗的儀器、原理和干涉現象有更深入、更直觀的認識，有效降低學生的學習難度。學生在學習過程中發現問題可以隨時跟教師進行交流，從而大大增強實驗預習的實際效果。

2.2? 回答共性問題，方便因材施教

學生在牛頓環干涉實驗中所提出的問題大致可以分成兩大類：實驗過程中常見的基礎型問題和個別學生基于自己的深入思考所提出的探索型問題。對基礎型問題，可以通過云課堂完成統一解答，如通過制作電子文檔或者微視頻在云課堂網站上統一解答。這樣，教師在實驗課堂教學過程中就有更多的時間和有深入思考的學生進行深層次的探索交流，真正做到積極引導、因材施教。

2.3? 完成課后測試，鞏固所學知識

牛頓環干涉實驗云課堂中有精選的課后測試題，通過把測試題成績以一定比例納入考核成績的方式引導學生課后完成該部分測試題，從而鞏固所學知識，大大增強教學效果。

3? 引入云課堂輔助教學模式后的教學過程

基于云課堂在實驗教學中的具體應用，將牛頓環干涉實驗的教學過程大致分為課前預習、課堂學習、課后鞏固三個基本階段，具體見圖1。

在課前預習階段，學生可以使用實驗教學中心提供的公用電腦或者自己的智能手機等工具訪問云課堂教學網站，通過查看相應實驗項目的總體介紹及各知識點的微課視頻，對所要進行的實驗形成直觀的認識，增加對實驗的了解，提高對實驗的學習興趣。

接下來的課堂學習階段，學生在教師的指導下獨立使用實驗儀器完成相應的測量，實驗過程中遇到的一些常見的問題可以直接通過掃描實驗平臺上張貼的二維碼進入實驗云課堂自主查找相應答案，解決不了的問題再和教師進行深入的溝通和討論，大大加深對該實驗的理解。

課后鞏固階段，學生通過查閱云課堂的數據處理范例，使用自己獲得的數據，撰寫規范的實驗報告。學生完成實驗報告上交后，教師把批改過程中發現的問題反饋到云課堂中，有針對性地對學生進行指導改進。學生也可以隨時通過云課堂與教師討論自己對該實驗的創新性的認識，通過討論，進一步加深對該實驗的掌握。最后，教師根據該班的整體知識掌握情況，將實驗的重點、難點及該班學生的易錯點上傳到云課堂，方便學生進行課后復習。

與傳統課堂灌輸式講授教學模式相比，云課堂輔助教學模式的應用帶來大量相關度高且易獲得的學習資源，大部分學生在實驗過程中遇到困難時能自主用手機掃碼，通過學習相關知識點的微課來解決問題，極大地提高了學習的自主性。學生普遍反映，采用該教學模式后，自己可以輕松掌握讀數顯微鏡等實驗儀器的使用方法和操作細節，并且能夠將課堂教學內容和實驗現象有機地結合起來，對光的干涉條件、干涉現象，產生相干光的途徑、實驗的具體操作流程和實際應用有了更深層次的理解，增強了對光的本質的認識。

同時，教師在實驗課堂上答疑和指導的工作量相對減輕很多，從而有了更多的時間對有興趣和有能力的學生進行深層次指導和交流，因材施教，提升學生的學習能力和綜合素質，培養學生獨立自主學習的能力和積極探索的實驗精神。

自2019年牛頓環干涉實驗項目引入云課堂輔助教學模式以來，取得很好的教學效果，學生普遍認可、樂于接受，絕大多數學生在課程學習過程中能夠充分利用云課堂教學資源輔助實驗課的課前預習、課堂學習及課后復習。

結合實驗教學中心試卷庫抽題系統[11]的考試結果（見圖2），可以明顯看出學生的實驗成績得到較大提高，學生反映良好。

4? 結束語

牛頓環干涉實驗云課堂輔助教學模式的應用使學生能夠通過云課堂隨時隨地方便快捷地獲取實驗教學資源，學生利用“裝在口袋里的實驗室”隨時進行交流學習，從而為實驗課程學習提供重要輔助。該模式從根本上改變了傳統的填鴨式教學方式，轉變了實驗教師的課堂角色，提高了學生的學習積極性，取得良好的教學效果。

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