田 雁

(興義民族師范學院物理與工程技術(shù)學院 貴州 黔西南 562400)

1 引言

大學物理實驗課程是高等院校理工科學生必修的基礎(chǔ)課，是物理學專業(yè)學生的專業(yè)實踐課程.我校大學物理實驗包括力學實驗、熱學實驗、電磁學實驗、光學實驗4門課程[2～4]，分別在大一上、下學期和大二上、下學期開設(shè).這4門課程總體來看，旨在讓學生對力學、熱學、電磁學、光學所涉及的理論知識通過實驗作進一步的理解和加深，同時讓學生掌握科學實驗的基本知識和方法以及技巧，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，為學生后續(xù)作科研，應用知識和技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)[5].然而隨著國家的發(fā)展，各行各業(yè)都呈現(xiàn)了不同的需求，加上當前疫情的來臨，傳統(tǒng)的教學方式已經(jīng)不能全面地滿足需求，我們必須與時俱進.比如在處理數(shù)據(jù)過程中使用的逐差法、描點作圖法比較粗略，最小二乘法耗時等等；在微信、QQ等即時通信手段普及之后，學生學習的方式不再僅僅停留在課堂上；“雨課堂”“學習通”平臺的搭建更是讓學生獲取知識的途徑有了較大的改變.實驗教學授課方法進行改革迫在眉睫.嘗試實現(xiàn)線上和線下相結(jié)合的物理實驗教學模式[6]，將線上微信和QQ、雨課堂、學習通、仿真實驗平臺等現(xiàn)代教育技術(shù)與線下的課堂有機結(jié)合，對教學內(nèi)容進行優(yōu)化，把學生實驗過程進行細化以及較科學地核定學生成績等進行了改革和實踐，取得了一定的效果.

2 線上線下相融合優(yōu)化教學內(nèi)容

線上線下融合教學內(nèi)容采取的模式如表1所示.

表1 教學內(nèi)容實施方案

續(xù)表1

2.1 線上開展的教學內(nèi)容

2.1.1 與開設(shè)的實驗項目相關(guān)的內(nèi)容

(1)實驗涉及的主要理論介紹

把開設(shè)的實驗項目中涉及的理論知識進行演示文稿的講解，上傳“雨課堂”或者“學習通”，便于學生移動學習.

(2)實驗內(nèi)容及要求

在“雨課堂”或“學習通”發(fā)布開設(shè)的每個實驗的實驗內(nèi)容和要求，讓學生圍繞其開展預習.

(3)儀器介紹和操作示范

在“雨課堂”或“學習通”發(fā)布實驗所用儀器的介紹，便于學生在實驗前了解儀器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計思想、使用的注意事項等.

(4)實驗預習測試

利用“雨課堂”或“學習通”發(fā)布每個實驗預習測試，其中全班同學發(fā)布可以選用“雨課堂”或“學習通”，少數(shù)學生發(fā)布時建議采用“學習通”發(fā)送.

2.1.2 與實驗相關(guān)的趣事

把實驗儀器或者實驗設(shè)計思想的故事在“雨課堂”或“學習通”中給學生呈現(xiàn)出來，利于提高學生的人文素養(yǎng)，同時也能開展課程思政[7].

2.1.3 仿真實驗

建立了仿真實驗平臺，讓學生利用仿真實驗實現(xiàn)提前感知實驗現(xiàn)象或者實驗中不能實現(xiàn)的一些現(xiàn)象,并拓寬學生的視野.

網(wǎng)站http://aryun.ustcori.com:8160/Page/BI/BI000.aspx，外觀界面圖如圖1所示.

圖1 仿真實驗平臺外觀界面

2.1.4 科學軟件介紹

幫助學生利用科學軟件高效地對實驗數(shù)據(jù)進行分析，找出形成誤差的主要原因，鍛煉學生分析解決問題的能力和提出問題的能力.我們在學校建立的“軟件培訓社團”對Origin，Tracker，COMSOL，手機工作坊phyphox等；制作演示文稿的軟件，比如iSlid，F(xiàn)ocuSky，EasySketch以及對視頻、音頻處理的軟件，比如Camtasia studio，Adobe Audition等等.

2.1.5 利用微信 QQ建立課程群

方便學生與學生之間，教師與學生之間及時溝通.

2.2 線下開展的內(nèi)容

2.2.1 實驗項目分層 循環(huán)開設(shè)實驗

根據(jù)實驗室的儀器和參考教材把實驗室能開設(shè)的實驗進行分層，共分為基礎(chǔ)型、提高型、創(chuàng)新設(shè)計型和仿真實驗4個層次.在基礎(chǔ)型和提高型中又分為必做和選做兩類，學生可根據(jù)自己的興趣和意愿在選做項目中選做喜歡的項目.實驗循環(huán)開展，學生分組進行實驗.以電磁學實驗開設(shè)的實驗項目為例，具體實施如表2所示[8],要求學生在一學期中必做9個實驗，選做2個實驗和1個仿真實驗.創(chuàng)新設(shè)計實驗學生以小組為單位開展研究，人員1～3人.

表2 開設(shè)的實驗項目

授課時間安排如表3所示.

表3 課程開展的時間安排[9]

續(xù)表3

2.2.2 指導實驗操作 開展過程評價

在第一輪實驗中教師指導實驗的具體過程偏多，第二輪、第三輪實驗中教師旨在幫助學生解決問題，實驗結(jié)束后對學生的操作進行評分.

2.2.3 利用科學軟件 分析實驗結(jié)果

實驗結(jié)束后學生根據(jù)實驗的實際情況利用科學軟件對數(shù)據(jù)進行處理和誤差的分析.

2.2.4 課外開放實驗室

在上課期間，實驗室開放，學生可以與實驗室管理人員預約到實驗室進行預習，也可以做完實驗后，再次進入實驗室解決遺留問題.

3 注重學習過程 量化考核內(nèi)容

學生的成績按照圖2所示進行核定[10].

圖2 學生成績的計算方式

對2019級物理學專業(yè)和2018級物理學專業(yè)學生采取上述方式得到的實驗成績分布統(tǒng)計如表4和表5所示.

表4 2019級物理學電磁學實驗成績分布

表5 2018級物理學光學實驗成績分布

比較表4和表5可看出曾經(jīng)參加過兩次課程改革的2018級學生中優(yōu)秀率有所提高，沒有出現(xiàn)不及格的學生，學生成績分布總體情況較2019級物理學專業(yè)好.

4 開展創(chuàng)新實驗 讓學生有實踐的平臺

學生開展創(chuàng)新實驗的途徑有兩種，一是與力學、熱學、電磁學、光學有關(guān)的實驗現(xiàn)象；二是采用CUPT比賽的課題.CUPT比賽是中國大學生物理學術(shù)競賽(ChinaUndergraduatePhyisicsTourna-ment)的簡稱.它是借鑒國際青年物理學家錦標賽(InternationalYoungPhysicists′Tournament，簡稱IYPT)的模式發(fā)起的一項全國性賽事[11]，是 2010 年由南開大學引進開始形成的由國內(nèi)高校組織實施、大學本科生參與，是一項以團隊辯論和對抗形式進行的物理競賽.學生按模板上交研究的方案，給學生一定的時間開展研究，制作匯報的PPT,進行課題匯報，撰寫創(chuàng)新實驗報告.通過這些訓練，可以對學生的物理學基礎(chǔ)知識、數(shù)學能力、邏輯能力、語言表達能力、協(xié)作能力、實驗實踐能力、創(chuàng)新能力進行全面考核和培養(yǎng)，學生所學知識能學以致用，對學生后續(xù)綜合能力的提高大有幫助.

5 教學結(jié)果

到目前為止，我們已經(jīng)組織學生參加了4次“中國大學生物理學術(shù)競賽”(CUPT)，參賽結(jié)果如表6所示.

表6 參加“大學生物理學術(shù)”競賽取得的成績

從這4次比賽的結(jié)果來看，目前我校的成績排在地方院校的前列.通過這個競賽的參與,提升了我校在貴州省人才培養(yǎng)的知名度，促進了我校與其他高校的交流與學習，為今后開展學校教育教學工作提供了新的方向，同時增強了老師們和學生們的斗志，推動了大學物理實驗課程教學的深化改革.

6 存在的不足和今后努力的方向

在教學中采用的線上和線下混合式教學模式相對于之前的教學在教學內(nèi)容、教學方式上豐富了許多，能較全面地評估學生的能力，學生的學習空間自由度增大.但是，在實施的過程中仍存在如下不足.第一，部分學生對“雨課堂”“學習通”平臺使用方法掌握不好，主要原因其一是自身時間觀念不強，其二不能很好把握利用網(wǎng)絡系統(tǒng)提交資料的方法.第二，對自律能力差的學生查閱資料是否到位不能做到很好的監(jiān)督.第三，在實驗中仍然有部分學生對教師的依賴強，仍存在積極性不高，碰到挫折就不能靜心進行實驗.第四，課后部分學生對軟件的使用能力欠佳.針對以上問題我們在后續(xù)教學中將采取的措施：在開學前半個月利用問卷星調(diào)查學生的需求；對移動學習平臺的使用進行再次培訓；對制作的視頻和資料進行進一步的優(yōu)化，做好監(jiān)督作用；加強學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)；加強學生與時俱進思想的培養(yǎng)，提高他們使用實驗科學軟件的能力.接下來我們再思考如何把4門實驗課進行整合，留出更多的時間讓學生多實踐，提高他們解決問題的實際能力，同時也提升教師教學的綜合能力，讓其更加深入探討線上線下融合的方法.大學物理實驗教學課程的改革將繼續(xù)進行下去.