密室逃脫教學法在大學物理電學實驗教學中的實踐

摘 要：隨著高校教育改革的深入推進，如何提升本科生的實驗教學質(zhì)量和創(chuàng)新能力成為當下的重要課題。本研究探討了密室逃脫教學法在高校物理電學實驗教學中的應用及其對提升本科生實驗能力的作用。以安慶師范大學數(shù)理學院81名本科生為研究對象，將其隨機分為實驗組和對照組，對實驗組采用密室逃脫教學法進行教學干預，分析對比兩組學生的課程分數(shù)及其對教學的滿意度。結(jié)果顯示，實驗組的平時成績、實驗成績、考試成績及期末總體成績均明顯高于對照組，且對教學的總體滿意度較高。研究表明，密室逃脫教學法能夠有效提升本科生物理實驗的創(chuàng)新能力，具有較高的推廣價值。

關鍵詞：密室逃脫教學法；大學物理實驗；實驗創(chuàng)新能力；教學效果

中圖分類號：G642" 文獻標識碼：A

Abstract：With the advancement of higher education reform，improving the quality of undergraduate experimental teaching and fostering innovation have become key issues.This study explores the application of the escape room teaching method in university physics experiments and its impact on students' experimental skills.A total of 81 students were randomly divided into an experimental group and a control group，with the experimental group receiving escape roombased instruction.Results show that the experimental group outperformed the control group in coursework，exams，and overall performance，with higher student satisfaction.The findings suggest that this method effectively enhances innovation in physics experiments and holds strong potential for wider application.

Keywords：Escape Room，Experimentation，Teaching Method，University physics experiment

電學是物理學的重要分支，涵蓋靜電學、電磁場、電磁效應等多個領域，在科技發(fā)展和社會應用中起著關鍵作用。電學理論的突破推動了現(xiàn)代科學技術的進步。對理工類學生而言，掌握電學知識不僅有助于構建完整的物理知識體系，還有利于培養(yǎng)科學思維和實踐能力［13］。電學相關實驗在高校教育和科學研究中具有重要地位。通過實驗操作，學生可以直觀地認識電荷的性質(zhì)、電場的分布、電學參數(shù)之間的關系，從而加深對電學基本概念的理解［4］。此外，對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理，可以幫助學生實現(xiàn)理論知識的融會貫通，并將其應用于解決實際問題［5］。在實驗過程中，學生需要獨立完成實驗方案設計、設備調(diào)試、電路搭建、數(shù)據(jù)測試、結(jié)果分析等工作，這不僅培養(yǎng)了學生獨立思考的能力，還激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，全面提升了學生的綜合能力。

目前國內(nèi)高校實驗教學主要采用團隊教學法、翻轉(zhuǎn)課堂、演示教學法等。這些教學方法雖能提高教學質(zhì)量，但通常以教師為主體，學生在實驗過程中的主動性和創(chuàng)造性略顯不足［68］。密室逃脫教學法是一種基于建構主義的創(chuàng)新教學模式，強調(diào)以學生為主體，結(jié)合協(xié)作探究、情景模擬、任務驅(qū)動等元素，激發(fā)學生的學習興趣，加深其對知識的理解，進而提升其思維創(chuàng)新能力［9］。該教學法在國外教育中已被廣泛應用，具有較好的教學效果［10］。本研究將密室逃脫教學法引入高校物理學實驗電學模塊的教學實踐，設計與教學內(nèi)容緊密結(jié)合的創(chuàng)新性課堂活動，旨在提升學生的學習興趣、探索能力、實驗操作能力及團隊意識。研究結(jié)果表明，這一教學法不僅激發(fā)了學生對物理學實驗的探索欲，還明顯提升了學生的動手能力和知識應用水平，同時獲得了學生的高度評價，展現(xiàn)出良好的教學效果。

1 密室逃脫教學法分析

密室逃脫教學法是一種基于建構主義學習理論的創(chuàng)新教學方式，它通過情境設定、引導合作等形式，來激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造性，促進知識體系的構建；強調(diào)以學生為教學主體，圍繞教學內(nèi)容設計密室任務，引導學生在解決問題的過程中掌握理論知識，培養(yǎng)學生的邏輯推理和實踐能力。其核心在于結(jié)合實驗知識點設計謎題，并提供解謎線索。學生通過思考、操作完成密室任務，深化對理論的理解，同時提升創(chuàng)新思維、科學探究能力、團隊協(xié)作能力。學生在完成密室任務后，通過復盤和探索進一步鞏固知識，優(yōu)化實驗過程。教師在授課前，需精心設計密室任務，如將兩三個相關實驗內(nèi)容整合為一個密室任務，增強實驗的連貫性和趣味性。

實驗教學環(huán)境需模擬真實情境，如使用屏風隔離實驗區(qū)域，助教負責劇情推進和實驗評估，教師作為總指揮提供指導。實驗應安排在理論學習后的一周內(nèi)進行，以確保學生充分掌握相關知識點，進而提升學生實驗的參與度與實踐效果。教學團隊由專業(yè)教師構成，需提前開展專項培訓，培訓內(nèi)容涵蓋劇本改編、流程測試和實驗指導。實驗結(jié)束后，學生需撰寫實驗報告；專任教師組織學生對本次實驗進行反思，鼓勵學生表達自己的感受和體驗，幫助學生補全游戲過程中可能遺漏的部分，分享解決問題的策略和方法，并引導學生將實踐內(nèi)容與課堂所學理論知識聯(lián)系起來。

2 密室逃脫實驗教學實施案例

2.1 實施對象

本研究選取2022級信息與計算科學專業(yè)本科生，將其隨機分為實驗組（40人）和對照組（41人）。兩組學生均在大二上學期完成電學實驗課程，共16學時，包括10學時理論教學和6學時實驗教學，授課教師相同。對照組采用傳統(tǒng)團隊教學法，學生以小組為單位進行實驗操作，教師引導學生完成課前預習、課堂交流和課后反饋環(huán)節(jié)。實驗組的理論教學內(nèi)容與對照組保持一致，實驗教學階段則采用密室逃脫教學法。在密室逃脫實驗教學中，選取“惠斯通電橋測電阻”“非線性電阻伏安特性曲線”2個實驗項目展開操作，每個實驗模塊安排3個學時，實驗課按每周1次的頻率開展。

2.2 教學實施

實驗室設置為2間密室，并設立理論教室作為安全間，室內(nèi)配備實驗儀器、輔助工具、劇情線索卡片及問題卡片。教學團隊由1名專任教師與2名助教構成，其中專任教師負責教學管理，助教協(xié)助實驗推進、記錄結(jié)果及課后復盤工作。

實驗前，助教通過教學群布置預習任務，確保學生熟悉實驗規(guī)則，并將學生以8～10人分為一組。在實驗進行時，小組成員可進行交流和預習。

實驗任務設計基于遞進式知識構建，其中“惠斯通電橋測電阻”實驗側(cè)重電阻的精確測量，為“非線性電阻伏安特性曲線”實驗提供參數(shù)支持；“非線性電阻伏安特性曲線”實驗則在此基礎上進一步研究電阻的動態(tài)特性，最終實現(xiàn)從定量測量到特性分析的知識遞進關系，從而有效進行情境承接。

3 結(jié)果分析

在課程結(jié)束后對實驗成效進行評價。課程成績計算方式為：期末測評成績占比為50%、課堂表現(xiàn)占比為20%、實驗成績占比為30%。同時，自主設計了教學滿意度問卷，并通過信效度檢測，衡量學生對教學方法、課程內(nèi)容的滿意度。教學滿意度問卷包含9項條目，由兩組學生根據(jù)主觀意愿匿名填寫，每項條目對應分數(shù)被設定為1～10分，分數(shù)越高代表滿意度越高。使用SPSS 26.0統(tǒng)計學軟件對數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計分析。按頻率、百分比、平均值和標準差顯示參與者在各種研究變量中的程度和分布，并使用配對t檢驗比較干預前后差異，設置檢驗水準α=0.05，以P≤0.05為統(tǒng)計學顯著性標準。

3.1 納入學生人口基線比較

本研究共納入81名學生，均完成課程和期末考試，并參與教學滿意度問卷調(diào)查。其中，女生66人（81.48%），男生15人（18.52%）。實驗組與對照組在開課前的物理學專業(yè)課平均成績分別為（80.23±4.72）分和（81.36±3.10）分，組間差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），表明兩組學生的學業(yè)基礎相當。

3.2 課程教授方法有效性干預

由研究結(jié)果可知，實驗組期末成績、課堂表現(xiàn)、實驗成績與對照組相比有明顯提高，兩組數(shù)據(jù)有顯著差異（P≤0.05），如表2所示。

3.3 學生對教學效果的評價

教學滿意度評價結(jié)果如表3所示。滿意度平均分達到（7.90±1.27）分，滿意度為87.77%。其中，滿意度最高的條目為教學方法對我有啟發(fā)，滿意度最低的條目為可進行反復學習。

3.4 討論

物理實驗教學是在理論教學的基礎上進行的實踐教學環(huán)節(jié)，它引導學生通過自主動手實驗，加深對理論知識的了解，強化對物理理論現(xiàn)象的認知，是幫助學生深入掌握物理理論體系的關鍵教學手段。通過物理實驗教學，學生可以直觀地認識物理現(xiàn)象，加深對物理理論知識及抽象概念的理解。物理實驗教學還能激發(fā)學生對物理學知識的求知欲，學生通過實際動手操作，在觀察物理現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的同時，體會科學帶來的新奇感、成就感，體驗物理學的魅力，加深對物理學的熱愛。科學合理的物理學實驗設計，能夠促進學生科學素養(yǎng)的養(yǎng)成，提升其創(chuàng)新能力與問題解決能力，進而為學生未來參與科學研究、投身社會工作打下堅實的基礎。

本研究將密室逃脫教學法引入本科物理實驗課程，通過巧妙融入游戲元素，來增強學生的學習興趣和參與度。實驗組學生在密室逃脫教學法的引導下，通過限時解密、團隊協(xié)作等完成物理實驗，成績顯著高于對照組，且課程滿意度較高。密室逃脫教學法不僅增加了實驗的趣味性和挑戰(zhàn)性，還促使學生通過實踐操作深化對知識的理解，同時提升邏輯推理與創(chuàng)新能力。密室逃脫教學法的核心是任務驅(qū)動與團隊合作，學生由被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿髡摺Ｔ趯嶒炦^程中，學生需要根據(jù)任務和線索，自主進行實驗設計、數(shù)據(jù)分析和物理規(guī)律驗證。沉浸式學習體驗激發(fā)了學生對物理現(xiàn)象的好奇心和探索欲，使學生更直觀地理解物理學原理，進而提升科學素養(yǎng)和實踐能力。

此外，密室逃脫教學法通過精心設計的實驗流程，引導學生主動運用工具，將課堂所學理論知識轉(zhuǎn)化成實踐操作，進而加深學生對抽象概念的理解。其團隊合作模式不僅能培養(yǎng)學生的溝通協(xié)作能力，而且還能增強學生的科學探究態(tài)度和創(chuàng)新實踐意識。密室逃脫教學法豐富了物理實驗課程的形式，提升了課堂教學質(zhì)量，為培養(yǎng)具有實踐能力與創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才提供了有效途徑，同時為未來物理課程改革提供了新思路。

結(jié)語

本研究采用密室逃脫教學法進行物理實驗教學，設計了結(jié)構化的課程內(nèi)容和教學方法，結(jié)果表明密室逃脫教學法對學生的物理實驗能力有顯著提升，對教學質(zhì)量有明顯提高。但由于本研究旨在測試教學方法的有效性，并未開展大范圍的教學實踐，因此樣本量不足；同時，調(diào)查量表的內(nèi)容設計偏主觀化，可能對研究結(jié)果的客觀性產(chǎn)生偏差影響。后續(xù)需要開展更大范圍的、多中心的教學研究，以為相關教學實踐提供理論支撐。

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基金項目：安徽省質(zhì)量工程教育教學管理重大項目（2023jxgl033）；安徽省高校科學研究重點項目（2024AH0 51081）

作者簡介：程鵬（1992— ），男，漢族，安徽安慶人，博士研究生，講師，研究方向為凝聚態(tài)物理。

*通信作者：易明芳（1970— ），女，漢族，湖北安陸人，博士研究生，教授，研究方向為微納光學。