大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)踐淺議

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摘要：闡述大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性課程，對于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維方法以及科學(xué)研究能力具有重要意義。根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革目標(biāo)，分析大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與線上學(xué)習(xí)的融合方式。

關(guān)鍵詞：線上學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，大學(xué)物理，科學(xué)思維。

0引言

作為一門實(shí)踐性課程，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維方法為核心，對學(xué)生的基礎(chǔ)性科學(xué)研究能力開展有目的、有計(jì)劃的訓(xùn)練，承擔(dān)著重要的教學(xué)功能，具有重要意義。通過大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，一方面讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，在查閱實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料、理解儀器使用說明書的過程中，自主學(xué)習(xí)的能力、科學(xué)素養(yǎng)得到有效提升；另一方面使學(xué)生深刻領(lǐng)悟物理學(xué)規(guī)律的精髓、感受物理學(xué)科的強(qiáng)大魅力，引導(dǎo)學(xué)生熱愛物理，繼而擁有刻苦鉆研、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的精神風(fēng)貌，為從事工科工作奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)素養(yǎng)。

1研究背景

目前，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)面臨的困境主要有：實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)短缺、教學(xué)課時(shí)太少、重視程度不夠、師資力量薄弱等；學(xué)生課前預(yù)習(xí)不夠充分、課堂時(shí)間難以調(diào)和、課后復(fù)習(xí)條件不足；學(xué)生做的實(shí)驗(yàn)數(shù)量與質(zhì)量不成正比關(guān)系，無法真正培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，由于教學(xué)時(shí)間緊張以及教學(xué)模式單一，大多數(shù)情況是，學(xué)生僅僅被動(dòng)的根據(jù)老師演示進(jìn)行操作步驟的簡單模仿，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的機(jī)械記錄，不愿意深入思考實(shí)驗(yàn)原理。由于無法激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣和自主創(chuàng)新能力相對匱乏。而目前，信息化浪潮正在以前所未有的方式深刻的影響世界的每個(gè)角落，教育行業(yè)也不例外，信息的傳遞、資源的獲取沒有任何時(shí)代比今天更容易。在信息化時(shí)代背景下，將線上線下混合教學(xué)模式應(yīng)用到我國高等院校教學(xué)改革中成了必然的發(fā)展趨勢[1]?？紤]到傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在手段單一、教育理念相對落后、評價(jià)方式不合理、無法調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性[2]等問題，如何在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入新的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題積極主動(dòng)的思考和交流，為物理教學(xué)注入新的活力，成為現(xiàn)代教學(xué)重要的改革目標(biāo)之一。

2大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式

物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合虛擬仿真的新模式。物理實(shí)驗(yàn)不僅需要測量，更需要科學(xué)的記錄數(shù)據(jù)，科學(xué)評價(jià)結(jié)果。將虛擬實(shí)驗(yàn)靈活地運(yùn)用于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與發(fā)展具有重要作用。虛擬實(shí)驗(yàn)自身具有一系列優(yōu)點(diǎn)，例如具有在時(shí)間和空間上的靈活性、在實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)操作上的精確性，非常有利于開展一些前沿的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與共享協(xié)作型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和合作思維。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)為學(xué)生提供了逼真的實(shí)驗(yàn)器件及可視化交互環(huán)境，可隨時(shí)查看實(shí)驗(yàn)室中各種儀器設(shè)備的工作原理、實(shí)驗(yàn)步驟、操作流程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理也可以無紙化處理。如果將虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)用于大學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以突破真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)對教學(xué)時(shí)間要求和物理空間要求的限制，打破傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式，這在全球新冠疫情突發(fā)的背景下具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。虛擬仿真為學(xué)生提供形象的實(shí)驗(yàn)場景，可以細(xì)致觀察每件實(shí)驗(yàn)器材的真實(shí)結(jié)構(gòu)，并反復(fù)觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及時(shí)反饋問題。學(xué)生只需通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊虛擬元件便可以搭建自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，通過最終虛擬平臺展示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果，來驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的可行性，從而真正提高學(xué)生的參與感，激發(fā)廣大學(xué)生的創(chuàng)造性思維。不過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的感知程度差，降低學(xué)生對真實(shí)實(shí)驗(yàn)的操作，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。課上的物理實(shí)驗(yàn)操作恰好彌補(bǔ)了這部分不足，教學(xué)的中心不再是單純地教會學(xué)生如何去做實(shí)驗(yàn)，而是通過開放式的教學(xué)研討，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中遇到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)處理問題進(jìn)行分析探討。物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合微課的新模式。何為微課，微課程即事先精心拍攝的一些短小精悍的教學(xué)視頻。類似當(dāng)今學(xué)生群里中非常流行的快手短視頻，可以利用碎片化的時(shí)間在手機(jī)或電腦端進(jìn)行觀看，在不過多占用學(xué)生課余時(shí)間的前提下，使學(xué)生在課前能夠了解基本的儀器操作以及實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)。學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況自由地選擇學(xué)習(xí)時(shí)間及地點(diǎn)，以針對學(xué)習(xí)過程中遇到的困難反復(fù)觀看教學(xué)內(nèi)容，并且通過網(wǎng)絡(luò)將問題反饋給教師，教師則通過網(wǎng)絡(luò)或課堂對于學(xué)生開展精確指導(dǎo)，或典型實(shí)驗(yàn)操作示范。將微課程融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，構(gòu)成開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，微課教學(xué)手段的新穎性更能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索興趣，使學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維大大提高[3]。物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合在線課程的新模式。將在線課程融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過在線開放課程對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，在課堂上則主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論。這種上課模式不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，而且激發(fā)了學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的熱情，充分鍛煉了廣大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。由于學(xué)生利用在線課程已經(jīng)完成了預(yù)習(xí)工作，所以課上老師只需講解重難點(diǎn)，從而將大量時(shí)間留給學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，這對于提高學(xué)生分析與解決實(shí)驗(yàn)科學(xué)問題能力具有重要的價(jià)值。將學(xué)生填鴨式學(xué)習(xí)狀態(tài)引導(dǎo)為積極自主學(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，通過引導(dǎo)式教學(xué)或反轉(zhuǎn)課堂的方式[4]，真正意義上實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為教學(xué)中心的教學(xué)目標(biāo)。線上和線下上課相結(jié)合的模式，彌補(bǔ)傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足，極大地豐富和完善了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，并充分了解每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，以學(xué)生為中心，提供精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)信息化技術(shù)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方法的深度融合。物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合課程思政元素的新模式。任何課程的學(xué)習(xí)不單是科學(xué)知識的簡單傳遞，更是基本價(jià)值觀的傳遞，因此大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)該緊跟國家三全育人發(fā)展要求，牢牢把握立德樹人的核心，將社會主義核心價(jià)值觀有機(jī)融合到日常教學(xué)當(dāng)中。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)過程中需要學(xué)生領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、熟練各種儀器的操作方法、具備扎實(shí)的物理基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，這種全方位的學(xué)習(xí)是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的必由之路，而這種學(xué)習(xí)必然是一個(gè)吃苦的過程，許多學(xué)生都會出現(xiàn)厭學(xué)情緒。因此樹立學(xué)生正確的吃苦觀，培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)精神以及為社會主義做貢獻(xiàn)的價(jià)值觀，對于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、努力程度的提高都具有積極意義，這都與思政教育密不可分。

3結(jié)語

將線上開放課程與傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，通過靈活運(yùn)用虛擬仿真、微課、在線課程等豐富的教學(xué)手段[5-10]，構(gòu)建三全育人格局，對于開展大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，更好地完成教育教學(xué)目標(biāo)具有重要意義。因此，大學(xué)教師應(yīng)該有意識地利用網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)秀資源豐富和完善自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，主動(dòng)適應(yīng)教師角色的轉(zhuǎn)變，變成學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、幫助者，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)造思維和合作精神，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)呈現(xiàn)出一種蓬勃發(fā)展的新趨勢。

作者:楊亞鈴 單位:安徽理工大學(xué)力學(xué)與光電物理學(xué)院