趙 曼，趙 昶

（北京石油化工學(xué)院致遠(yuǎn)學(xué)院，北京 102617）

0 引言

大學(xué)物理實驗課程是培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)的思維方式及動手操作能力的必修課程。北京市從2020年起實行了“3+3”的高考模式，2021年8省首次推行“3+1+2”的高考模式。物理學(xué)科在各省的高考選科問題不盡相同[1-2]。我校出現(xiàn)的典型問題是部分工科專業(yè)招錄了一部分未選考物理的生源，如環(huán)境工程，制藥工程等，基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)和這部分近三年未上過物理課的學(xué)生在大學(xué)物理類課堂中明顯出現(xiàn)了斷層現(xiàn)象，上課如同在聽“天書”，期末考試成績更是與平均值出現(xiàn)非常明顯的差距。和大學(xué)物理同步開設(shè)的大學(xué)物理實驗課也存在類似的問題。如何解決學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展中出現(xiàn)的問題和困難，是我們在教學(xué)設(shè)計中重點考慮的問題[3]。針對學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的新的問題和困難，我們將大學(xué)物理實驗課程在課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后反饋三個環(huán)節(jié)分別進(jìn)行了設(shè)計和整合，利用大學(xué)物理信息平臺、云班課、企業(yè)微信等平臺形成嚴(yán)格的過程化管理和評價體系，有針對性地提高基礎(chǔ)薄弱學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)的思維方式，提高他們的動手操作能力和協(xié)作能力，打造出高效的信息化的大學(xué)物理實驗課程。

1 大學(xué)物理實驗的課程設(shè)計

大學(xué)物理實驗課程設(shè)計包含課前、課中、課后三部分，如圖1所示。信息化不斷強(qiáng)化學(xué)習(xí)的過程不僅體現(xiàn)在課堂實踐上，在課前預(yù)習(xí)和課后的數(shù)據(jù)處理和成績信息反饋和修改上面也都得到了強(qiáng)化和改善，真正落實了實驗考核的過程化。學(xué)生利用手機(jī)或筆記本電腦等預(yù)習(xí)、操作、處理數(shù)據(jù)等時間延長，積極的數(shù)據(jù)反饋也讓學(xué)生有動力去認(rèn)真處理數(shù)據(jù)和改進(jìn)實驗報告，得到更好的實驗成績，達(dá)到提高學(xué)生綜合實驗?zāi)芰Φ哪康摹?/p>

圖1 基于OBE的大學(xué)物理實驗課程設(shè)

1.1 課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

每學(xué)期開學(xué)前，大學(xué)物理實驗信息平臺由負(fù)責(zé)教師及時排好大學(xué)物理實驗的學(xué)生分組及實驗順序，實驗時間地點，實驗教師通過企業(yè)微信提前組成實驗學(xué)習(xí)群并建立相應(yīng)的云班課，通過統(tǒng)計來了解各專業(yè)學(xué)生的情況，如：筆者所帶課程班，接近2/3學(xué)生屬于新高考未參加物理考試的同學(xué)，通過提前的溝通得知這部分學(xué)生的物理基礎(chǔ)非常薄弱，針對這種情況，做好預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計尤其重要。

預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的資源由教師在云班課發(fā)布，如圖2（P125）所示。結(jié)合大學(xué)物理實驗信息平臺及剛剛出版的云教材和云班課平臺給學(xué)生提前布置預(yù)習(xí)任務(wù)。云教材和云班課資源提供了即將進(jìn)行的實驗的背景知識實驗原理和相關(guān)預(yù)習(xí)視頻等素材，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生實驗預(yù)習(xí)的主動性。

圖2 預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的設(shè)計

1.2 課堂實驗環(huán)節(jié)

預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)主要采用了線上的方式，實驗教師通過云班課和預(yù)習(xí)報告來檢查預(yù)習(xí)情況，通過后允許學(xué)生簽到。其中凡是可以通過學(xué)生自學(xué)的部分，都不再進(jìn)行課堂講授方式，記入預(yù)習(xí)分，學(xué)生及時得到反饋，隨時感受學(xué)習(xí)的成果。

“部分翻轉(zhuǎn)課堂”讓實驗課能夠讓學(xué)生有更多的時間動手動腦進(jìn)行實驗，強(qiáng)化實驗重點環(huán)節(jié)適當(dāng)采用“小組討論”探索式實驗方式。利用反向課程設(shè)計法根據(jù)學(xué)習(xí)和實踐預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行針對性的設(shè)計。首先教師進(jìn)行實驗演示時一部分的學(xué)生看出清楚操作的畫面，如：示波器面板按鈕及功能繁雜；落球法實驗中下落的小球直徑只有1mm，如圖3所示，稍遠(yuǎn)的學(xué)生便看不到，自然就更不知道何謂規(guī)范操作。在視頻中操作畫面每個同學(xué)都可以隨時用手機(jī)登錄云班課看到，學(xué)生反映在觀看手機(jī)時注意力會提高，等同教師1對1的輔導(dǎo)效果，不僅規(guī)范操作步驟，還能節(jié)約時間提高效率。部分實驗由小組合作進(jìn)行；對學(xué)有余力的學(xué)生提高要求，布置更有挑戰(zhàn)性的任務(wù)如：邁克爾遜干涉儀實驗中的白光等厚干涉條紋的演示等，完成額外任務(wù)可獲得加分獎勵；在實驗中提出問題驅(qū)動學(xué)生動手動腦，激發(fā)學(xué)生解決實際問題的興趣，引導(dǎo)他們圍繞解決問題去探索新的知識，加強(qiáng)學(xué)生合作動手能力和思維辨析及創(chuàng)新能力。

圖3 落球法測量液體變溫粘滯系數(shù)實驗操作視頻截圖

1.3 課后反饋環(huán)節(jié)

課后實驗報告的完成、成績評定及反饋，課程組教師指導(dǎo)同學(xué)們開發(fā)了實驗數(shù)據(jù)處理的excel表格，可以替代部分繁復(fù)的實驗數(shù)據(jù)計算，完成的部分實驗數(shù)據(jù)輸入相應(yīng)表格可以及時得到實驗結(jié)果的反饋，對不理想的實驗數(shù)據(jù)及時安排補(bǔ)做和補(bǔ)充；視頻中對數(shù)據(jù)處理的講解和要求對基礎(chǔ)薄弱、接受知識較慢的學(xué)生非常有幫助，也讓實驗課教師更加有余力加強(qiáng)監(jiān)督和幫助學(xué)生，增加了輔導(dǎo)時間，實時解決實驗數(shù)據(jù)處理中的疑問，實驗操作的評價更加科學(xué)和公正。

2 大學(xué)物理實驗的信息化教學(xué)特色與實踐情況

實驗課教師的授課方式原來主要采取了PPT講授和實驗操作演示相結(jié)合，教師的講解和操作演示步驟稍多一些，大部分同學(xué)就會出現(xiàn)記不住或聽不懂的情況；分多次講解又會出現(xiàn)學(xué)生實驗操作進(jìn)度不同等情況；課程信息化教學(xué)實踐過程中充分利用了手機(jī)+云班課實驗資源，學(xué)生根據(jù)實驗進(jìn)展情況的需要觀看相應(yīng)的原理講解、實驗操作或數(shù)據(jù)處理等視頻資料，注意力會大大提高，不僅可以規(guī)范操作步驟，避免誤操作，節(jié)約時間提高效率。操作視頻的錄制是由豐富實驗教學(xué)經(jīng)驗的教師精心錄制，特別有針對性，對容易誤操作的地方加以強(qiáng)調(diào)，對小的畫面調(diào)節(jié)放大，后期處理再錄屏之后上傳云班課，與課程組教師共同合作把所有用到的實驗操作都錄制完成，視頻分享給課程組所有實驗課教師共享使用。

如表1（P126）所示，從調(diào)查問卷的結(jié)果可以看出，使用實驗操作視頻的學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中獲得了較大的幫助。課程總體滿意率為96%,通過與對照組課程班（高考選考物理）對比，環(huán)201、202課程班（高考約2/3未選考物理）總評平均成績84.6，與對照組平均成績84.6相同，且高于總平均成績。以成果為導(dǎo)向，教學(xué)活動的根本目的是為了讓學(xué)生“學(xué)會和會學(xué)”。學(xué)生在實驗課的每個環(huán)節(jié)取得的明顯進(jìn)步，使學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣大大提高，學(xué)習(xí)的自覺性與主動性明顯加強(qiáng)。

表1

圖4 21春大學(xué)物理實驗總評成績對比

3 結(jié)論

大學(xué)物理實驗課程的信息化教學(xué)模式為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，加強(qiáng)了對學(xué)生課前課中課后學(xué)習(xí)情況的全程監(jiān)控，使學(xué)生更加注重平時知識的積累，對學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)主動性的提高方面很有幫助。對大學(xué)物理類課程在新高考模式下的教學(xué)改革有促進(jìn)作用，對學(xué)生形成科學(xué)的思維方式和科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，全面提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有較大幫助。