鄭永春 于培清 劉建曉

摘 要：通過分析大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)現(xiàn)狀和重要性，依據(jù)微課程教學(xué)思想找出提高大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量的突破口，即重視實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。從建立實驗預(yù)習(xí)考核等幾方面給出重視實驗預(yù)習(xí)的幾點做法，并實例說明實驗預(yù)習(xí)資料準備的設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗；微課程；自主學(xué)習(xí)

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：2096-000X（2018）22-0101-03

Abstract： Based on the analysis of the present teaching situation and importance of college physics experiment course， according to the teaching thought of micro-course， we can find out the breakthrough point of improving the quality of university physics experiment teaching， that is， attach importance to the experimental preparation. This paper gives some methods of paying attention to experimental preview from the aspects of establishing experimental preview examination and illustrates the design essentials of preparing experimental preview materials.

Keywords： college physics experiment； micro-course； autonomic learning

大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中總是要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，提交預(yù)習(xí)報告，但由于實驗預(yù)習(xí)相關(guān)工作不能具體到位或其它種種原因，師生對實驗預(yù)習(xí)的重視程度仍然不夠，實驗過程還是主要依靠教師課上講解實驗原理、實驗步驟以及演示儀器操作過程，學(xué)生依照教師示范完成實驗操作，這是教師不得已而為之。一系列實驗項目完成后進行問卷調(diào)查，平均能再次重復(fù)完成任意一個實驗項目的學(xué)生比例是34.7%。因此筆者經(jīng)過一系列試驗和分析，思考以重視實驗預(yù)習(xí)為突破口，來探索提高大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量的途徑。

一、重視實驗預(yù)習(xí)的原因

（一）任務(wù)重時間緊

大學(xué)物理實驗是理工科類學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是學(xué)生進入大學(xué)后接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，是大學(xué)生今后從事科學(xué)實驗工作的入門課程，它的一整套實驗知識、方法和技能也是學(xué)習(xí)專業(yè)實驗課的基礎(chǔ)。隨著教學(xué)課時的壓縮，一個實驗項目由3課時改為2課時，基礎(chǔ)實驗測量項目在教師的講解和指導(dǎo)下基本能夠完成好，但綜合性實驗項目不經(jīng)過認真的預(yù)習(xí)，不能將實驗知識內(nèi)化于心，實驗操作時沒有形成自己的思路，只在課上90分鐘是很難完成好實驗的。

（二）培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

在從事大學(xué)物理實驗教學(xué)工作中，深知學(xué)生想動手自主實驗，但限于實驗知識的匱乏而停滯不前，直觀的實驗知識只能在課上的有限時間內(nèi)獲得，并即刻轉(zhuǎn)化為實驗技能和實驗結(jié)果，因此學(xué)生的思維空間和時間受到了極大的限制；再加上實驗考核成績的公平性難以把握，只要學(xué)生進入實驗室簽到，即使抄寫同學(xué)實驗數(shù)據(jù)也能獲得教師簽名，不管采取怎樣方式弄份實驗報告提交就完成了實驗任務(wù)。因為采用這種機械的學(xué)習(xí)過程就能拿到實驗成績，致使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性蕩然無存。為了改革傳統(tǒng)實驗課堂教學(xué)模式，實現(xiàn)學(xué)生在課堂上的主動思考、合作和互動，就要從注重實驗預(yù)習(xí)開始。

互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，使學(xué)習(xí)的形式多樣化，學(xué)習(xí)的時間自由化，將同伴教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂、微課程的教學(xué)思想滲透到大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中，就是在逐步引導(dǎo)學(xué)生將有限的課堂學(xué)習(xí)延展到課前、課中和課后的各個環(huán)節(jié)，變被動學(xué)習(xí)為主動思考，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)態(tài)度，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。

（三）提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)效果從實驗預(yù)習(xí)、測量操作、數(shù)據(jù)處理幾個主要環(huán)節(jié)體現(xiàn)，預(yù)習(xí)是第一環(huán)節(jié)，是非常關(guān)鍵的，它直接影響實驗課的教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生通過預(yù)習(xí)能掌握實驗原理和目的，理解實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄及處理方法，在實驗過程中形成明確的思路，這使學(xué)生有信心和時間認真調(diào)試實驗儀器，精心測量記錄數(shù)據(jù)，有勇氣和教師交流實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題。課下學(xué)生會珍惜自己的勞動成果，用心完成好實驗報告的整理和書寫。因此為了有效提高大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)質(zhì)量，就要從重視實驗預(yù)習(xí)過程開始。

二、微課程與大學(xué)物理實驗

微課程是以單位課時教學(xué)活動為自己的研究對象，以自主學(xué)習(xí)任務(wù)單、配套學(xué)習(xí)資源、課堂教學(xué)方式創(chuàng)新三大模塊、導(dǎo)學(xué)一體為基本模式的教學(xué)方法。教學(xué)活動分為課前和課內(nèi)兩個階段。課前學(xué)習(xí)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)。課內(nèi)學(xué)習(xí)是學(xué)生在課堂從事內(nèi)化知識、拓展能力為標志的協(xié)作探究、“展示-質(zhì)疑-闡釋” 等生生互動、師生互動的過程[1]。

微課是以微型教學(xué)視頻的形式幫助學(xué)生完成任務(wù)給出的配套學(xué)習(xí)資料。當人機一對一使用學(xué)習(xí)材料（任務(wù)單和微課）具有足夠的重要性、趣味性或其它吸引學(xué)生關(guān)注因素的時候，就能產(chǎn)生與師生面對面一樣的效果[1]。

在信息化教學(xué)背景下，將微課程教學(xué)法應(yīng)用到大學(xué)物理實驗課程教學(xué)非常合適，這樣能使教師職能的重心從課上講解轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容、組織和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)過程，使教師從“演員”向“導(dǎo)演”轉(zhuǎn)型提升。依照微課程教學(xué)法的三大模塊，教師要設(shè)計好大學(xué)物理實驗課前預(yù)習(xí)的任務(wù)和相關(guān)預(yù)習(xí)資料，也就是微課程中的任務(wù)單和微課，使學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，基本掌握傳統(tǒng)課堂傳授的學(xué)習(xí)內(nèi)容，實驗課上主要以內(nèi)化預(yù)習(xí)知識、拓展能力為主。這樣在大學(xué)物理實驗過程中才能真正體現(xiàn)學(xué)生的主導(dǎo)地位，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動參與課堂的意識。

三、注重實驗預(yù)習(xí)的幾點做法

（一）和學(xué)生及時溝通交流

對于大一或大二的學(xué)生，思想活躍，學(xué)習(xí)、活動、兼職工作日程排的滿滿，學(xué)習(xí)的目標還不明確，大學(xué)的學(xué)習(xí)方法和思維方式還沒有健全。大學(xué)物理實驗作為首門實驗課，難免受中學(xué)實驗思維的影響，要讓學(xué)生自覺預(yù)習(xí)大學(xué)物理實驗，養(yǎng)成實驗預(yù)習(xí)的習(xí)慣就要和學(xué)生及時溝通交流。首先，把實驗課程預(yù)習(xí)的重要性和必要性告訴學(xué)生，讓學(xué)生知道實驗課的基本要求和考核方式，使學(xué)生意識到課前用心預(yù)習(xí)實驗是完成好實驗操作的關(guān)鍵，操作行為要受思維意識的支配，實驗思維意識的形成就在實驗預(yù)習(xí)過程中形成。其次，在網(wǎng)絡(luò)時代背景下，各門課程都在隨時上傳學(xué)習(xí)資料。及時上傳實驗預(yù)習(xí)資料并引導(dǎo)學(xué)生有效地使用，就要時刻關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，及時答復(fù)學(xué)生提出的疑難問題。通過督促、鼓勵、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的態(tài)度，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

（二）建立預(yù)習(xí)考核制度

大學(xué)物理實驗課一般都要求學(xué)生書寫預(yù)習(xí)實驗報告，一般是實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理、實驗步驟這些實驗報告的基本內(nèi)容，教師要求學(xué)生帶預(yù)習(xí)報告上實驗課，沒有的不準開始實驗。這種形式的弊端是學(xué)生將實驗資料上的內(nèi)容搬家，或者學(xué)生之間互相抄襲，因此教師要通過問答形式抽查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，這在一定程度上約束了學(xué)生的預(yù)習(xí)態(tài)度，但缺少對實驗預(yù)習(xí)效果的有效考核過程，整體預(yù)習(xí)情況和預(yù)習(xí)成績很難把握。

當今大學(xué)物理實驗預(yù)習(xí)可以通過學(xué)習(xí)平臺考核預(yù)習(xí)效果，在學(xué)習(xí)平臺上建立預(yù)習(xí)題庫，課堂上限時完成預(yù)習(xí)測試，達到規(guī)定分數(shù)準許實驗，沒有達標的可在課堂上預(yù)習(xí)實驗或觀摩實驗，等到下一個時間段再次通過預(yù)習(xí)考核才能開始實驗。這樣教師的任務(wù)是在學(xué)習(xí)平臺上提供實驗學(xué)習(xí)資料，建立試題庫，管理學(xué)習(xí)平臺，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺上學(xué)習(xí)。學(xué)生的預(yù)習(xí)效果用平臺管理，方便可靠，在科學(xué)合理的約束機制下，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性會被調(diào)動起來，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，養(yǎng)成正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。

（三）以“電表改裝與校準”實驗為例說明預(yù)習(xí)資料的準備

將微安表改裝成電流表，設(shè)計以下預(yù)習(xí)任務(wù)：

1. 熟悉將微安表改裝電流表的原理，并根據(jù)微安表內(nèi)阻2000歐和擴大倍數(shù)計算并聯(lián)電阻的估計值。

2. 畫出改裝的電流表的校準電路圖，并標注各個元器件取值。

3. 調(diào)整哪些器件來校準改裝的電流表的滿量程刻度，達到怎樣的要求？

4. 調(diào)整哪些器件來校準改裝的電流表的其它刻度，達到怎樣的要求？

5. 校準折線圖說明什么問題？如何使用校準折線圖？

6. 如何確定改裝表的準確度等級？

以上實驗預(yù)習(xí)任務(wù)從實驗原理、實驗操作和結(jié)果的處理及運用幾方面對本實驗進行了系統(tǒng)引導(dǎo)，教師結(jié)合預(yù)習(xí)任務(wù)和實驗所需基本知識設(shè)計實驗預(yù)習(xí)考核試題庫。學(xué)生結(jié)合實驗教材和實驗視頻等學(xué)習(xí)資料進行課前預(yù)習(xí)任務(wù)，課上限時完成預(yù)習(xí)考核，使學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)落到實處。

將微安表改裝成電流表的微課視頻設(shè)計：

1. 使用視頻錄制設(shè)備，錄制電源電壓、微安表頭、限流電阻、并聯(lián)電阻和標準電流表的認識、擋位選擇、電路連線測試等一系列基礎(chǔ)工作，注重培養(yǎng)學(xué)生電學(xué)實驗的基本素質(zhì)。

2. 錄制滿量程刻度校準操作，引導(dǎo)學(xué)生理解掌握根據(jù)微安表和標準表的滿偏情況綜合調(diào)整并聯(lián)電阻、電源電壓或限流電阻的操作，這是本實驗的重點也是難點，可按照改裝表接近滿偏調(diào)整、改裝表和標準表同側(cè)趨近滿偏調(diào)整等調(diào)整步驟設(shè)計視頻操作，引導(dǎo)學(xué)生分析并聯(lián)電阻值的增大或減小對改裝表和標準表示數(shù)的影響，培養(yǎng)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象、設(shè)計實驗思路、判斷檢驗實驗結(jié)果的基本實驗技能。

3. 錄制其它刻度校準操作，引導(dǎo)學(xué)生確定改裝表與標準表其它刻度的差值，從而理解使用改裝表時要對相應(yīng)的刻度值進行修正，使學(xué)生意識到經(jīng)過自己改裝的電表是可以在實際中應(yīng)用的，這可以大大提高學(xué)生的自信心和創(chuàng)新意識，為專業(yè)實驗打下堅實的基礎(chǔ)。

4. 最后錄制實驗儀器的整理操作，電源電壓調(diào)至零位，斷電拆線，儀器歸位等，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗素質(zhì)。

（四）減少實驗講解時間

一般情況下，一個教學(xué)班的大學(xué)物理課程和大學(xué)物理實驗課程是同一位任課教師，教師難免把大學(xué)物理課程的講課方法用到大學(xué)物理實驗課程中，或者在大學(xué)物理實驗的課堂上彌補大學(xué)物理課程講課中的不足，這樣在大學(xué)物理實驗課堂上教師的講解要占用近40分鐘的時間，尤其教師講解示范時二十幾名學(xué)生集中圍攏到老師周圍，一部分學(xué)生根本看不清教師的操作和儀表的數(shù)值顯示及變化，這就導(dǎo)致部分學(xué)生不聽教師的實驗講解或聽了只言片語，導(dǎo)致學(xué)生實驗過程渾水摸魚，使學(xué)生失去了對大學(xué)物理實驗課的興趣。

教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會于2010年3月31日頒布的《理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》在能力培養(yǎng)方面的基本要求是培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗的能力（能夠通過閱讀實驗教材、查詢有關(guān)資料和思考問題，掌握實驗原理及方法、做好 實驗前的準備；正確使用儀器及輔助設(shè)備、獨立完成實驗內(nèi)容、撰寫合格的實驗報告；培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗的能力，逐步形成自主實驗的基本能力）；分析與研究的能力（能夠融合實驗原理、設(shè)計思想、實驗方法及相關(guān)的理論知識對實驗結(jié)果進行分析、判斷、歸納與綜合。掌握通過實驗進行物理現(xiàn)象和物理規(guī)律研究的基本方法，具有初步的分析與研究的能力）；理論聯(lián)系實際的能力（能夠在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并學(xué)習(xí)解決問題的科學(xué)方法，逐步提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能解決實際問題的能力）。

要想達到《理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》中能力培養(yǎng)的要求，在大學(xué)物理實驗的課堂上，傳授知識不是目的，培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗的能力、分析與研究能力以及理論聯(lián)系實際的能力，這些才是最根本的。因此，教師一定要注意縮短在實驗課堂上的講課時間，只簡要強調(diào)實驗所能鍛煉的能力，所需掌握的物理實驗方法，最基本的實驗注意事項等，要把絕大部分時間留給學(xué)生自己。如此，學(xué)生為了完成實驗，必須提前花費較多的時間進行預(yù)習(xí)，否則很難在課堂上獨立完成實驗，這就促使學(xué)生預(yù)習(xí)實驗習(xí)慣的養(yǎng)成和自學(xué)能力的提升。

在重視實驗預(yù)習(xí)的情況下，學(xué)生通過扎實的實驗預(yù)習(xí)，對實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等實驗知識基本掌握，總體的實驗思路已經(jīng)建立，這大大減少了課上的講課時間。教師結(jié)合學(xué)生預(yù)習(xí)考核及提出問題等情況，主要講清楚實驗儀器的使用和注意事項以及儀器測試要達到怎樣的要求，這直接影響測量數(shù)據(jù)的精度或?qū)嶒灥某蓴?。這樣學(xué)生邊操作邊思考，有時間相互交流，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造性思維很有好處。在減少了課上講授時間的情況下，教師就有更多時間對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行考核和評估，對于實驗完成好的學(xué)生，教師要及時給與肯定和表揚，甚至鼓勵學(xué)生進行更深層次的探索；對實驗中出現(xiàn)問題或思路混亂的學(xué)生，教師可以及時指導(dǎo)，幫助學(xué)生樹立獨立完成實驗的信心。這將極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實驗課程的積極性。

四、結(jié)束語

在建設(shè)應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的背景下，從大學(xué)物理實驗這門基礎(chǔ)課程入手，使每位學(xué)生具有合作學(xué)習(xí)、主動思考的態(tài)度，增強學(xué)生的獨立實驗?zāi)芰头治鲅芯磕芰Γ鸵獜闹匾晫嶒烆A(yù)習(xí)開始。通過一系列細致嚴謹?shù)慕虒W(xué)設(shè)計，借助信息化的學(xué)習(xí)平臺，建立全新的實驗教學(xué)體系和評價制度，使大學(xué)物理實驗教學(xué)改革落到實處。大學(xué)物理實驗課作為理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，教學(xué)改革影響面大，受益范圍廣，意義深遠。

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