周 航 陳 敏 高東梁 高 雷

(蘇州大學(xué)物理與光電·能源學(xué)部,江蘇 蘇州 215006)

“微信”是騰訊公司于2011年1月12日首次開發(fā)的免費(fèi)應(yīng)用程序,截止2017年6月底,“微信”月活躍用戶數(shù)量已達(dá)9.63億[1]．“微信”之所以廣受人們青睞,主要有兩個(gè)原因．第一,“微信”自身的功能很強(qiáng)大,除了我們所熟悉的朋友圈等娛樂功能外,還有“微信公眾號”、“微信企業(yè)號”等專欄,很大程度上方便了人們的交流和學(xué)習(xí);第二,最近幾年,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展,智能手機(jī)趨于大眾化,無線WIFI隨處可搜,這些都為“微信平臺”的發(fā)展提供了快車道．

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分,也是高等學(xué)校理工科專業(yè)的一門通識性必修課程,旨在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維以及樹立實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)等,因此大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在人才的培養(yǎng)戰(zhàn)略中扮演著十分重要的角色．

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

① 知識點(diǎn)多、時(shí)間少:正常情況下,一節(jié)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間為2 h,其中教師講解實(shí)驗(yàn)原理、儀器的使用方法以及實(shí)驗(yàn)演示需要30到40 min,剩下的時(shí)間學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求測量數(shù)據(jù)．在數(shù)據(jù)測量的過程中,為了避免實(shí)驗(yàn)的偶然性,學(xué)生需要測量多組數(shù)據(jù)以減小誤差,由于時(shí)間的緊迫加之學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器的不熟悉,往往會(huì)出現(xiàn)學(xué)生捏造數(shù)據(jù)的現(xiàn)象．

② 學(xué)生積極性不高:很多學(xué)生不把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)作一門“正式”的課程,盡管實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊上包含實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告,但仍有很多學(xué)生直接將實(shí)驗(yàn)原理復(fù)制到實(shí)驗(yàn)報(bào)告上去,并沒有真正地思考．學(xué)生除了在課堂上通過老師的講解學(xué)到一些實(shí)驗(yàn)原理、儀器的操作方法,課后完成對數(shù)據(jù)的簡單處理分析以外,再也不會(huì)問津該實(shí)驗(yàn)了．

③ 教師教學(xué)難度大:首先,實(shí)驗(yàn)課是分小組進(jìn)行,一般情況每組人數(shù)在15～20人之間,各學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果、聽課效果均有不同,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中難免會(huì)有很多問題,這就需要教師一一輔導(dǎo),一節(jié)實(shí)驗(yàn)課下來教師很疲憊;其次,對于復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),即便教師演示一次或者兩次,學(xué)生還是不會(huì)操作．那么就會(huì)出現(xiàn)學(xué)生瞎摸索的現(xiàn)象,這樣會(huì)使得實(shí)驗(yàn)儀器精度受損、壽命減小,甚至可能發(fā)生安全事故;最后,對于不同的儀器、不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,即便同一個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可能千差萬別．對教師來說,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后怎樣快速判斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也是一大挑戰(zhàn)．

以上所述問題根本原因在于教師沒有把課堂充分交給學(xué)生、沒有調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使得實(shí)驗(yàn)課程沒有達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新能力以及學(xué)生獨(dú)立開展科學(xué)研究工作的綜合素質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的目標(biāo).如果將“微信平臺”引入實(shí)驗(yàn)室，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的不足，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入新鮮的氣息和活力，同時(shí)也可以成為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的一條新途徑.

首先,“微信”已經(jīng)風(fēng)靡全國,更是大學(xué)生社交、生活不可缺少的APP之一,把“微信”引入實(shí)驗(yàn)課堂可以激發(fā)學(xué)生的興趣,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;其次,很多高校已經(jīng)建立了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,無線網(wǎng)絡(luò)早已成為實(shí)驗(yàn)室必不可少的共享資源,為“微信課堂”提供了條件;最后,“微信公眾平臺”不僅可以實(shí)現(xiàn)一對多的管理、分類管理,還具有推送視頻、圖片、文件等其他特殊功能[2],是實(shí)現(xiàn)“微信課堂”重要的保障．以切變模量實(shí)驗(yàn)為例,談?wù)劇拔⑿牌脚_”在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用．

2 微信平臺在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 切變模量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[3]

(1) 用天平稱出圓環(huán)質(zhì)量M;用游標(biāo)卡尺測量圓環(huán)外徑R1、內(nèi)徑R2各5次;用鋼卷尺測量鋼絲長度L;用千分尺測量鋼絲半徑R．

1. 爪手 2. 環(huán)狀剛體(有垂直和水平二種放置狀態(tài))3. 待測材料 4. 霍耳開關(guān) 5. 伽鐵硼小磁鋼 6. 底座7. 數(shù)字式計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)儀 8. 標(biāo)志旋扭 9. 扭動(dòng)旋鈕圖1

(2) 空載(不加圓環(huán))時(shí),測定振動(dòng)20次的時(shí)間為T1．(用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)鐵絲上端的扭動(dòng)旋鈕90度左右,再復(fù)原到原來的位置,使“爪手”整個(gè)扭轉(zhuǎn)角度大于180度,再使“爪手”作水平周期振動(dòng))．

(3) 加載(將圓環(huán)輕放在“爪手”上)時(shí),再繼續(xù)同上述的(2)操作,時(shí)間為T2．注:空載和加載時(shí),須用秒表同步測量時(shí)間T1 和T2,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．

2.2 微信在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

首先在實(shí)驗(yàn)開始之前,讓學(xué)生掃描并關(guān)注“小高老師微信公眾號”進(jìn)入圖2所示畫面,點(diǎn)擊“切變模量”任務(wù)欄,就會(huì)彈出圖3所示的選項(xiàng)欄．“黑板拍照”內(nèi)容主要是實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容及注意事項(xiàng);然后留給學(xué)生10 min左右的時(shí)間預(yù)覽和思考“黑板拍照”及教材內(nèi)容;最后教師采用“談話法”，通過與學(xué)生交流來促使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理．“數(shù)據(jù)表格”和“操作步驟”告訴學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的操作順序以及需要測量哪些數(shù)據(jù),這樣他們在實(shí)驗(yàn)過程中頭緒會(huì)很清晰,避免了瞎摸索的現(xiàn)象,提高實(shí)驗(yàn)效率．“常見問題”是根據(jù)近幾年學(xué)生在該實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行匯總和解答．其解答的方式也很特別,簡單的問題通過言語來描述,稍微復(fù)雜的問題通過來圖片傳送,很復(fù)雜的問題運(yùn)用視頻來解答．例如在該實(shí)驗(yàn)過程中需要測量空載和負(fù)載下的“爪手”擺動(dòng)周期[4],那么就必須使得“爪手”轉(zhuǎn)動(dòng)起來,但怎樣才能使“爪手”轉(zhuǎn)動(dòng)起來及轉(zhuǎn)動(dòng)到什么程度?是實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中的重難點(diǎn)．對于這些問題,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是這樣描述的“需要輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)鐵絲上端的扭動(dòng)旋鈕90°左右,再復(fù)原到原來的位置,使‘爪手’整個(gè)扭轉(zhuǎn)角度大于180°”,雖然描述得很準(zhǔn)確,但是也很抽象,學(xué)生很難理解．為了解決此問題,學(xué)生只需在對話框中回復(fù)“180”便可收到轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于180°的視頻(圖4),動(dòng)態(tài)視頻使學(xué)生對操作步驟及儀器使用方法一目了然,實(shí)驗(yàn)問題便迎刃而解．同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,提高了實(shí)驗(yàn)效率、效果和發(fā)現(xiàn)、處理實(shí)際問題的能力,減輕了教師的負(fù)擔(dān)．“實(shí)驗(yàn)結(jié)束”任務(wù)欄中有報(bào)告范例及高分秘訣(圖5),是告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括哪些內(nèi)容、應(yīng)該如何撰寫,同時(shí)也對實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行了規(guī)范,增強(qiáng)美感,體現(xiàn)物理與藝術(shù)的融合,符合STEAM教學(xué)理念．

圖2

圖3

圖4

圖5

其次,對于不同的實(shí)驗(yàn)儀器,其鋼絲的長度、“爪手”及負(fù)載的質(zhì)量不同,那么測量擺動(dòng)的周期也不同,但是切變模量是材料的固有屬性．教師可以從這一固有屬性出發(fā),依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及誤差取值范圍,編寫一個(gè)小程序并運(yùn)行在“微信后臺”上,就可以快速判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確與否,同時(shí)也節(jié)約了學(xué)生花在數(shù)據(jù)處理上的時(shí)間．具體操作:點(diǎn)擊圖5任務(wù)欄中的“實(shí)驗(yàn)神器”選項(xiàng),就會(huì)彈出圖6對話框并點(diǎn)擊“切變模量計(jì)算”,進(jìn)入圖7畫面,輸入測量的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“計(jì)算”，微信后臺就會(huì)自動(dòng)計(jì)算并判定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確．

圖6

圖7

最后,教師可以通過“微信后臺”對“微信菜單”的分析報(bào)告(圖8),不斷調(diào)整教學(xué)思路、優(yōu)化教學(xué)方法、提高教學(xué)效果．

圖8

將“微信平臺”引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,體現(xiàn)了科學(xué)與技術(shù)的融合,符合新時(shí)代跨學(xué)科建設(shè)的理念,對我國高校的STEAM教育的探索和建設(shè)有著重要的意義．“微信課堂”對傳統(tǒng)的教師角色、教學(xué)模式和管理模式等產(chǎn)生極大的沖擊,也對學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)有著極大的推動(dòng)作用．

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,新科技逐漸改變了人們傳統(tǒng)的生活方式和思維習(xí)慣．每一位教師都應(yīng)跟隨時(shí)代發(fā)展的步伐,樹立終身學(xué)習(xí)的理念,把新技術(shù)、新媒體以及新方法等運(yùn)用到課堂當(dāng)中,給課堂注入新的活力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量．

參考文獻(xiàn)：

1 李若平,杜明榮.利用微信平臺構(gòu)建大學(xué)物理學(xué)教學(xué)新模式[J].物理通報(bào), 2014 (8):14-16.

2 安波,閆政.淺析微信公眾平臺在高校教學(xué)及學(xué)生管理中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技, 2014 (11):161-162.

3 江美福,方建興.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:高等教育出版社,2013:130-138.