大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)線上線下混合式教學(xué)研究

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)線上線下混合式教學(xué)研究 建立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，采用線上線下混合式教學(xué)模式，各個環(huán)節(jié)都提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。制定科學(xué)的成績評價(jià)體系，評定更加公正合理。同時(shí)，通過舉辦物理實(shí)驗(yàn)競賽，培養(yǎng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性。經(jīng)過近三年的教學(xué)實(shí)踐，與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相比，線上線下混合式教學(xué)模式具有明顯的優(yōu)勢，教學(xué)效果良好，受到教師和學(xué)生的一致好評。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);傳統(tǒng)教學(xué);線上線下 一、引言 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課程，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力，還能夠培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持真理、實(shí)事求是的科學(xué)精神，提高理工科學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。學(xué)好大學(xué)物理實(shí)

2、驗(yàn)，既鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，又為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)達(dá)，學(xué)生人人都有一部手機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)獲取各方面的知識。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的普及也給教育帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如何利用網(wǎng)絡(luò)平臺提高教育教學(xué)效果是每一位教師面臨的共同問題。目前，線上教學(xué)主要是大學(xué)物理理論課程，關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的線上教學(xué)資源非常少。肖沛等1利用微信平臺輔助大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是微信中的文件內(nèi)容很容易被手機(jī)定期清除，不利于長時(shí)間的保存;曹顯瑩等2嘗試把學(xué)習(xí)理論知識放在慕課中，實(shí)驗(yàn)操作部分放在傳統(tǒng)的課堂中以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;歐陽建明3等利用慕課理論知識、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為線上資源，并且與線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)

3、合的教學(xué)模式，取得了一定的教學(xué)效果。根據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院大學(xué)物理課程的特點(diǎn)，對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行一系列的改革和實(shí)踐，優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，制作實(shí)驗(yàn)微課視頻，微課視頻中不僅講授物理實(shí)驗(yàn)的理論知識，還有詳細(xì)的儀器介紹和實(shí)驗(yàn)操作講解，并且采用線上線下混合式的教學(xué)模式，既吸收傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，又避免傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，各個環(huán)節(jié)都要提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。 二、傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端 傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)主要以課堂講授為主，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)課堂是教師講，學(xué)生聽，教師先演示操作過程，然后學(xué)生再做實(shí)驗(yàn)4。有的學(xué)生由于課前沒有預(yù)習(xí)，全憑教師課堂上的講授，對教師的依賴性非常

4、強(qiáng)，學(xué)習(xí)的主動性比較差。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的過程中，往往會出現(xiàn)這種情況，教師反復(fù)地對同一個問題做出解答，甚至手把手教，課堂效果不是很好。例如做電位差計(jì)測電池電動勢實(shí)驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂上，都是教師一組一組的檢查，學(xué)生連接無誤后才能繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，由于連接線路比較多，教師和學(xué)生檢查起來非常麻煩，效率非常低。如果學(xué)生一開始的實(shí)驗(yàn)操作就有問題，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正，一堂實(shí)驗(yàn)課下來，學(xué)生測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差很大。例如以前做三棱鏡折射率實(shí)驗(yàn)時(shí)，測三棱鏡的最小偏向角，雖然教師在課堂上講授了如何找最小偏向角的方法，但是仍有一部分學(xué)生無法準(zhǔn)確測量最小偏向角，導(dǎo)致學(xué)生做實(shí)驗(yàn)非常被動，對實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)也失去了耐心和信心。 三、線上線

5、下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐 (一)對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組合。首先優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重新編寫物理實(shí)驗(yàn)教程。新編的教材分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性試驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)由簡單到復(fù)雜，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。儀器設(shè)備及時(shí)更新?lián)Q代，淘汰一些舊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如以前的懸絲偶合法測材料的楊氏模量的實(shí)驗(yàn)需要測出基點(diǎn)的頻率，由于基點(diǎn)不產(chǎn)生共振，需要測出周圍點(diǎn)的頻率，利用作圖法估算基點(diǎn)的頻率，因此實(shí)驗(yàn)誤差比較大。因此及時(shí)更換新的實(shí)驗(yàn)儀器，利用光杠桿放大法測量材料的楊氏模量，這種方法的誤差比較小。同時(shí)減少驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，例如增加了銅電阻溫度計(jì)的設(shè)計(jì)、利用傳感器設(shè)

6、計(jì)電子秤的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。(二)建立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺。平臺上包含所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都有:預(yù)習(xí)導(dǎo)讀、PPT課件、實(shí)驗(yàn)視頻、預(yù)習(xí)測試、思考題、實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板、課后拓展等。PPT課件配有語音講解，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)就能了解整個實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識。實(shí)驗(yàn)視頻聘請專業(yè)團(tuán)隊(duì)錄制，不僅講授物理實(shí)驗(yàn)理論知識，還有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)操作講解，學(xué)生通過播放視頻學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如臨其境般做了一遍實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生提前熟悉實(shí)驗(yàn)的操作過程。預(yù)習(xí)題緊扣實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如果預(yù)習(xí)題過關(guān)，說明學(xué)生基本掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。思考題庫供學(xué)生課堂討論或課后完成。課后拓展實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生進(jìn)一步研究、設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案，開展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。(三)線上線下混合式教學(xué)設(shè)

7、計(jì)。線上教學(xué)通過登錄大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺來完成，線下教學(xué)以實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)為主。將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為線上學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)、線上交流討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課后拓展、線上測試六個階段。下面以聲速測量的實(shí)驗(yàn)為例，介紹線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。1線上預(yù)習(xí)。教師在課堂實(shí)驗(yàn)前幾天在網(wǎng)上任務(wù)點(diǎn)，任務(wù)點(diǎn)包括聲速測量的實(shí)驗(yàn)視頻和預(yù)習(xí)測試題，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成線上預(yù)習(xí)。學(xué)生通過手機(jī)下載學(xué)習(xí)通，就可以線上預(yù)習(xí)。教師通過網(wǎng)站的任務(wù)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)情況，及時(shí)了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。對于沒有預(yù)習(xí)的同學(xué)，教師可以提前一天在網(wǎng)上學(xué)習(xí)預(yù)警，督促學(xué)生及時(shí)線上預(yù)習(xí)。這樣在課堂操作之前，學(xué)生通過觀看實(shí)驗(yàn)視頻、做測試題，基本了解聲速測量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，

8、為下一步的課堂實(shí)驗(yàn)做足準(zhǔn)備。2課堂教學(xué)。課堂教學(xué)中，教師采用引導(dǎo)式、啟發(fā)式、討論式、探究式的教學(xué)方法。首先介紹理論知識，讓學(xué)生舉例說明超聲波在各領(lǐng)域的應(yīng)用，例如冬天室內(nèi)干燥時(shí)家庭使用的超聲波加濕器，眼鏡店利用超聲波清洗機(jī)清洗眼鏡，醫(yī)院利用超聲波體外碎石和B超的檢測等，通過交流討論，既了解超聲波的應(yīng)用，又感受到物理不是空洞的理論知識，是和生活息息相關(guān)的。根據(jù)學(xué)生學(xué)的物理理論知識，引導(dǎo)學(xué)生理解超聲波測聲速的原理。然后讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)的操作過程不再是教師手把手的教，而是讓學(xué)生通過觀看實(shí)驗(yàn)視頻，提出問題，一起探討解決問題的方法，然后教師及時(shí)補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)操作過程中，對于一些小的問題，各組學(xué)生通過互

9、相討論就能夠解決。與傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課堂相比，教師不再“手忙腳亂”，學(xué)生不再聽不懂內(nèi)容，記不清實(shí)驗(yàn)步驟，教師和學(xué)生都實(shí)現(xiàn)了“雙贏”。課堂效率明顯提高。操作結(jié)束后，教師與學(xué)生總結(jié)交流實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題，如利用李薩如圖形測波長時(shí)，為什么有的學(xué)生測得是半個波長的距離，而不是一個波長的距離?學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律，測得一個波長的距離必須是同一方向的斜直線，如果是不同方向的斜直線，測得的數(shù)據(jù)實(shí)際上是半個波長的距離。通過討論，既鞏固了物理理論知識，又加深了對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。3線上交流討論。課堂結(jié)束后，為了方便教師與學(xué)生的交流，開辟了線上討論專區(qū)。例如，學(xué)生學(xué)習(xí)聲測量實(shí)驗(yàn)后，教師針對聲速的測量提出問題，如形成駐

10、波的條件以及駐波的應(yīng)用、李薩如圖形的特點(diǎn)和應(yīng)用等，鼓勵學(xué)生積極參與討論，對于積極發(fā)言討論的學(xué)生可以給予適當(dāng)?shù)募臃知剟睢；蛘邔W(xué)生提出問題，互相交流討論，加深對聲速測量實(shí)驗(yàn)的理解。4實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生根據(jù)網(wǎng)站上的實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板撰寫聲速測量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對本次實(shí)驗(yàn)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告最后一項(xiàng)增加了實(shí)驗(yàn)過程反思，可以寫實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)，也可以寫實(shí)驗(yàn)中遇到的困難，從失敗中吸取教訓(xùn)，懂得“失敗是成功之母”，或者實(shí)驗(yàn)過程中思考，提出更好的改進(jìn)聲速測量實(shí)驗(yàn)的方案。通過撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鍛煉學(xué)生科學(xué)總結(jié)實(shí)驗(yàn)成果的能力。5線下課后拓展。學(xué)生可以根據(jù)教師提供的拓展題目或方向進(jìn)一步研究學(xué)習(xí)。研究報(bào)告可以是對實(shí)驗(yàn)相關(guān)理

11、論進(jìn)一步的研究探討，也可以是對實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)。例如學(xué)習(xí)了聲速的測量實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)測量水(或者空氣)的體積變量的實(shí)驗(yàn)方案，寫出具體的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)步驟，啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，鼓勵學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。6線上測試。學(xué)生學(xué)習(xí)完本學(xué)期所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，教師可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上線上測試題，線上測試題主要考察學(xué)生對本學(xué)期所學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和應(yīng)用。學(xué)生線上提交后，系統(tǒng)自動打分，教師通過分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)掌握情況。(四)制定科學(xué)的成績評價(jià)體系。以前的物理實(shí)驗(yàn)成績主要以學(xué)生的課堂操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主?？己朔绞絾我唬粌H不能客觀地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平，還讓學(xué)生覺得物理實(shí)驗(yàn)很好通過，產(chǎn)生對實(shí)驗(yàn)課程不重視

12、的心理。因此，制定了比較科學(xué)的成績評價(jià)體系，成績評定跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)的全部過程，比較準(zhǔn)確、真實(shí)地反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰λ?。評定成績標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化，其中線上學(xué)習(xí)20%，課堂操作45%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告20%，線上測試10%，拓展創(chuàng)新5%，綜合評價(jià)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)能力。 四、鼓勵學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，舉辦物理實(shí)驗(yàn)競賽 2021年成功舉辦第一屆“玩嗨物理”設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)大賽，在全校范圍內(nèi)廣泛征集創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作品，學(xué)生的參與熱情很高，選題范圍也很廣泛。有的選題是學(xué)生自行設(shè)計(jì)，也有的選題選自2021年國際青年物理學(xué)家競賽試題。通過舉辦物理實(shí)驗(yàn)競賽，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的主動性和創(chuàng)新性。五、結(jié)語經(jīng)過三年的教學(xué)實(shí)踐

13、，教師驚喜的發(fā)現(xiàn)，以前傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂上出現(xiàn)的問題大大減少，學(xué)生操作不規(guī)范或者操作錯誤的情況基本不存在，基本能夠在規(guī)定的課堂時(shí)間內(nèi)順利完成操作實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差減小，學(xué)習(xí)效果提高。學(xué)習(xí)的主動性也提高了，對物理實(shí)驗(yàn)不再有擔(dān)心做不好、不知道怎么做的心理。學(xué)生越來越喜歡做物理實(shí)驗(yàn)，課程網(wǎng)站也受到教師和學(xué)生的好評?？傊?，對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了改革和實(shí)踐，采用線上線下混合式教學(xué)模式，重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生積極主動地參與到學(xué)習(xí)中。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生能夠更專注更主動地學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，獲得更深層次的理解。同時(shí)，通過舉辦物理實(shí)驗(yàn)競賽，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，具有一定意義。 1肖沛，林季資，趙越