段卓琦

(大理大學(xué)工程學(xué)院 云南 大理 671003)

1 前言

微信是2011年1月21日，騰訊公司正式推出的一款集通訊和社交功能于一體的即時(shí)通訊軟件.2012年8月騰訊公司又推出了微信公眾平臺(tái)，專門(mén)針對(duì)各類(lèi)個(gè)人用戶以及團(tuán)體用戶提供微信訂閱服務(wù)[1].目前微信在大學(xué)生中的使用率越來(lái)越高，已經(jīng)成為大學(xué)生不可或缺的溝通交流和獲取信息的工具，同時(shí)也展現(xiàn)了其在教育領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力.PBL(Problem-Based Learning)最早起源于20世紀(jì)50年代的醫(yī)學(xué)教育, 是一種強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)方法；約翰·薩弗里(John R.Savery)指出，PBL是一種以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)(課程)設(shè)計(jì)方法，讓學(xué)習(xí)者掌控學(xué)習(xí)和研究的過(guò)程，使理論與實(shí)踐相統(tǒng)一，并應(yīng)用知識(shí)和技能去找出特定問(wèn)題的可能解決方案[2,3].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科專業(yè)學(xué)生的一門(mén)必修課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)新能力有著重要的作用，也是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、協(xié)作學(xué)習(xí)能力的一個(gè)良好途徑.

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式是：課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)驗(yàn)和課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告.而最常見(jiàn)的預(yù)習(xí)方式就是通過(guò)閱讀教材進(jìn)行書(shū)面預(yù)習(xí)和到實(shí)驗(yàn)室預(yù)做實(shí)驗(yàn)[4].通過(guò)閱讀教材預(yù)習(xí)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、操作等沒(méi)有直觀的體會(huì)，無(wú)法使學(xué)生清晰地了解實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容、操作方式等；加上部分學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣較差，預(yù)習(xí)報(bào)告、預(yù)習(xí)作業(yè)流于形式，甚至有個(gè)別同學(xué)根本不預(yù)習(xí)，導(dǎo)致課堂效率低，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中錯(cuò)誤多，甚至?xí)驗(yàn)椴活A(yù)習(xí)而出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，存在很大的安全隱患；有些學(xué)習(xí)習(xí)慣差的學(xué)生還會(huì)跟著其他學(xué)生“混”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)做完了也沒(méi)有全面了解所做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本靠抄.課前到實(shí)驗(yàn)室預(yù)做實(shí)驗(yàn)的方式可以讓學(xué)生直接面對(duì)設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)備、操作方法等都有直觀的體會(huì)，但大多數(shù)時(shí)候由于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備資源有限、人員不足、開(kāi)放時(shí)間限制等因素，使得這種預(yù)習(xí)方式很難推廣.本文利用微信公眾平臺(tái)，改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，希望對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供一些新思路.

2 基于微信公眾平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

2.1 基于微信公眾平臺(tái)的教學(xué)流程

基于微信公眾平臺(tái)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程分為預(yù)習(xí)準(zhǔn)備→實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)→課堂實(shí)驗(yàn)→完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告4個(gè)主要步驟，教學(xué)流程如圖1所示.在開(kāi)始預(yù)習(xí)前先給學(xué)生發(fā)送預(yù)習(xí)思考題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀教材或平臺(tái)上發(fā)送的文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等資料，如果學(xué)生順利完成預(yù)習(xí)思考題，達(dá)到預(yù)習(xí)要求，則可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；如果在預(yù)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題或無(wú)法完成預(yù)習(xí)思考題，則可通過(guò)平臺(tái)向教師、同學(xué)提問(wèn)，解決問(wèn)題后即可達(dá)到預(yù)習(xí)要求，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師的主要任務(wù)就是現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告過(guò)程中如果遇到問(wèn)題還可以通過(guò)平臺(tái)與教師、同學(xué)討論，將課堂教學(xué)延伸到課下.

圖1 基于微信公眾平臺(tái)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

2.2 基于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微信公眾平臺(tái)的學(xué)習(xí)過(guò)程

在實(shí)驗(yàn)課前兩三天，通過(guò)微信公眾平臺(tái)給學(xué)生發(fā)送預(yù)習(xí)思考題、本次實(shí)驗(yàn)的文字材料、實(shí)驗(yàn)儀器的圖片、實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)畫(huà)、視頻等資料，讓學(xué)生帶著問(wèn)題瀏覽微信公眾平臺(tái)中的相關(guān)信息.預(yù)習(xí)思考題的難易要適當(dāng)，且盡可能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理的關(guān)鍵點(diǎn)并與實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程相關(guān)聯(lián)，盡量讓學(xué)生能夠通過(guò)微信平臺(tái)發(fā)送的信息就能得到相應(yīng)答案，否則有些學(xué)生可能看到預(yù)習(xí)思考題就被“嚇到”，在預(yù)習(xí)期間就對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了畏懼和排斥的心理.而且學(xué)生可以利用“碎片時(shí)間”，通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等媒體進(jìn)行預(yù)習(xí)，相對(duì)僅通過(guò)閱讀教材預(yù)習(xí)的方式更加直觀，而且不會(huì)造成時(shí)間上的壓力.

圖2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微信公眾平臺(tái)——小實(shí)驗(yàn)大道理截圖

例如,在“霍爾效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)前，給學(xué)生發(fā)送的預(yù)習(xí)思考題是：

(1)什么叫霍爾效應(yīng)；

(2)為什么金屬材料的霍爾效應(yīng)不明顯，霍爾元件通常選擇半導(dǎo)體材料？

(3)什么是霍爾元件的靈敏度；

(4)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1,2(見(jiàn)教材)中，霍爾元件應(yīng)該放在什么位置？

(5)數(shù)據(jù)記錄表格中Im,Is前的“+”“-”號(hào)是什么意思？

其中(1)、(2)、(3)題涉及了霍爾效應(yīng)基本原理的相關(guān)內(nèi)容，而(3)中的靈敏度也是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1中需要測(cè)量的物理量，而(4)中霍爾元件的位置會(huì)影響到靈敏度的測(cè)量結(jié)果(如果元件放在磁場(chǎng)邊緣，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B偏小，會(huì)導(dǎo)致靈敏度的測(cè)量結(jié)果偏大，從而影響到后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果)；(5)中“+”“-”號(hào)的含義則與熱磁副效應(yīng)相關(guān)[5].

因此，學(xué)生在解決了預(yù)習(xí)思考題的同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容、待測(cè)量等有了較全面的了解.而且這些問(wèn)題的答案在平臺(tái)發(fā)送的信息中都可以找得到，在實(shí)驗(yàn)教材中也有詳細(xì)的介紹.學(xué)生回答這些問(wèn)題的過(guò)程就是一個(gè)帶著明確目標(biāo)通過(guò)教材、微信平臺(tái)所發(fā)信息預(yù)習(xí)的過(guò)程.如果有學(xué)生不能找到這些問(wèn)題的答案，則可以通過(guò)平臺(tái)提問(wèn)，提出的問(wèn)題教師、同學(xué)都可以回答或討論，這也有助于培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)能力和拉近師生之間的距離.

當(dāng)教師看到學(xué)生在微信公眾平臺(tái)中的提問(wèn)之后，不要急于回答，先“觀望”片刻，如果有其他學(xué)生回答，就先讓學(xué)生們討論，然后在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)加入討論，引導(dǎo)學(xué)生討論的方向.針對(duì)學(xué)生討論的具體情況，可以引導(dǎo)學(xué)生直接得出答案，或者引導(dǎo)學(xué)生找到方法，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中找答案.如果學(xué)生在平臺(tái)中提出問(wèn)題后沒(méi)有其他學(xué)生“響應(yīng)”，教師應(yīng)盡可能及時(shí)給予“響應(yīng)”，(同時(shí)教師要重點(diǎn)關(guān)注此類(lèi)問(wèn)題，因?yàn)闆](méi)有學(xué)生響應(yīng)，可能是因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題是普遍存在的)同樣也要根據(jù)情況直接給出答案或者引導(dǎo)學(xué)生找到解決問(wèn)題的方法.例如，在電流計(jì)改裝成安培表的實(shí)驗(yàn)中，在預(yù)習(xí)思考題中有這樣一個(gè)問(wèn)題：如圖3所示，如果改裝安培表的測(cè)量結(jié)果總是偏大，分流電阻應(yīng)該調(diào)大還是調(diào)小呢？如果改裝伏特表的測(cè)量結(jié)果也偏大，限流電阻該怎么調(diào)節(jié)？

圖3 電流表、電壓表結(jié)構(gòu)圖

在預(yù)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)通過(guò)理論分析計(jì)算解決問(wèn)題，而分析計(jì)算的結(jié)果到底對(duì)不對(duì)呢？這時(shí)就可以引導(dǎo)學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中通過(guò)理論分析得出結(jié)果，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)改變電路中電阻的值，來(lái)試驗(yàn)電阻的值對(duì)改裝表測(cè)量結(jié)果的影響.由此不僅可以讓學(xué)生驗(yàn)證自己的計(jì)算分析方法正確與否，同時(shí)也可以鍛煉學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題的能力，將理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái).教師對(duì)平臺(tái)上學(xué)生提出和討論的問(wèn)題要給予記錄，對(duì)一些典型問(wèn)題可以在課堂實(shí)驗(yàn)前給所有同學(xué)統(tǒng)一講解；對(duì)一些只有少數(shù)同學(xué)遇到的問(wèn)題，可以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有針對(duì)性地給予關(guān)注和引導(dǎo).

在利用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微信公眾平臺(tái)預(yù)習(xí)的過(guò)程中，也要注意不能讓學(xué)生形成只為完成預(yù)習(xí)思考題而預(yù)習(xí)的習(xí)慣.而是要讓學(xué)生通過(guò)問(wèn)題的解決對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、待測(cè)量和測(cè)量方法等有一個(gè)全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，形成清晰的實(shí)驗(yàn)思路，盡可能形成自己的實(shí)驗(yàn)方案.這可以通過(guò)一些在預(yù)習(xí)期間思考、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中找答案的問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生.例如：我校電表改裝實(shí)驗(yàn)用的是DH4508型電表改裝與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀，如圖4所示，其待改裝表為一指針式電流表，而標(biāo)準(zhǔn)表為數(shù)字式電流表和電壓表.在改裝電表校準(zhǔn)的過(guò)程中，是待改裝表取整數(shù)好，還是標(biāo)準(zhǔn)表取整數(shù)好呢(表1)？這個(gè)問(wèn)題在學(xué)生預(yù)習(xí)過(guò)程中是不會(huì)有太多體會(huì)的，大多數(shù)學(xué)生覺(jué)得無(wú)所謂哪個(gè)取整數(shù)，關(guān)鍵是看改裝表和標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)的差異.而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生才會(huì)發(fā)現(xiàn)如果標(biāo)準(zhǔn)表取整數(shù)，則當(dāng)指針式改裝表的指針指在兩個(gè)刻度之間時(shí)，只能估讀，由此得到的ΔIX值誤差就會(huì)增大；而選擇改裝表為整數(shù)，則數(shù)字式標(biāo)準(zhǔn)表會(huì)顯示出一個(gè)在其精度范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)，ΔIX值就不會(huì)因?yàn)楣雷x而引入額外的誤差.

圖4 DH4508型電表改裝與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀

由于在預(yù)習(xí)過(guò)程中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等都有了比較全面的了解，所以在課堂實(shí)驗(yàn)中教師可以減少對(duì)這些內(nèi)容的講授，而將重點(diǎn)放在對(duì)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)遇到的問(wèn)題等內(nèi)容的強(qiáng)調(diào)上，讓學(xué)生有更多的時(shí)間動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有時(shí)間“試錯(cuò)”“改錯(cuò)”.

表1 校準(zhǔn)改裝電流表數(shù)據(jù)記錄表

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過(guò)程中同樣也會(huì)遇到這樣或那樣的問(wèn)題，這時(shí)也可以通過(guò)平臺(tái)提問(wèn)，通過(guò)教師、學(xué)生共同討論找到正確答案，也可提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量.

3 基于微信公眾平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)

利用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微信公眾平臺(tái)的教學(xué)改革重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)階段，融入了問(wèn)題式學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的元素.學(xué)生在開(kāi)始預(yù)習(xí)之前就給學(xué)生發(fā)送預(yù)習(xí)目標(biāo)——預(yù)習(xí)思考題.讓學(xué)生帶著問(wèn)題來(lái)閱讀觀看教材，平臺(tái)中發(fā)送的文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等信息，使學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中有明確的針對(duì)性.避免學(xué)生在預(yù)習(xí)后出現(xiàn)“我每一個(gè)字都讀懂了，但還是不知道實(shí)驗(yàn)要做什么？怎么做？”的現(xiàn)象.

預(yù)習(xí)思考題分成兩種類(lèi)型，一種是在預(yù)習(xí)期間可以解答并且為順利實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)的，例如在霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的

(1)什么叫霍爾效應(yīng)；

(2)為什么金屬材料的霍爾效應(yīng)不明顯，霍爾元件通常選擇半導(dǎo)體材料？

(3)什么是霍爾元件的靈敏度？

這種類(lèi)型的問(wèn)題在預(yù)習(xí)期間就可以完全解答，屬于理論型的.另一種類(lèi)型的題是“理論+實(shí)踐型”或“實(shí)踐型”的，例如在電表的改裝實(shí)驗(yàn)中“如果改裝表的測(cè)量結(jié)果總是偏大，該怎么解決？”這種問(wèn)題學(xué)生可以通過(guò)理論計(jì)算得到結(jié)果，也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)找到答案.學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己理論推導(dǎo)結(jié)果的過(guò)程不僅使學(xué)生對(duì)推導(dǎo)結(jié)果有一個(gè)直觀的體會(huì)，同時(shí)還可將理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象融合在一起，從而改變學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐技能脫節(jié)的現(xiàn)象.“在校準(zhǔn)改裝電表的過(guò)程中，是待改裝表取整數(shù)好，還是標(biāo)準(zhǔn)表取整數(shù)好呢？”這類(lèi)問(wèn)題在預(yù)習(xí)過(guò)程中學(xué)生不好用理論知識(shí)來(lái)分析答案，于是他們就會(huì)帶著問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中來(lái)求證.所以，這些問(wèn)題從預(yù)習(xí)過(guò)程中一直延續(xù)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生帶著疑惑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就會(huì)使學(xué)生保持著實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性.

而且，這種教學(xué)模式將實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等學(xué)習(xí)過(guò)程主要放在課外，由學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和通過(guò)微信公眾平臺(tái)與教師、同學(xué)討論的方式完成實(shí)驗(yàn)前的知識(shí)積累，所以在實(shí)驗(yàn)課上，教師只需要對(duì)注意事項(xiàng)和典型問(wèn)題進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，可節(jié)約出大量時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師也有更多的精力和時(shí)間對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行指導(dǎo)，可從一定程度上改善目前普遍存在的課時(shí)不足的狀態(tài)[6].

4 總結(jié)

當(dāng)代社會(huì)需要人們具有獨(dú)立獲取并應(yīng)用知識(shí)的能力、解決問(wèn)題的能力、合作的能力、綜合技能以及繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力，而這一基于微信公眾平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式引入了問(wèn)題式學(xué)習(xí)模式和合作學(xué)習(xí)的元素，不僅能改進(jìn)學(xué)生預(yù)習(xí)的質(zhì)量、提高實(shí)驗(yàn)效率，還可培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、合作能力等.