微时代大学物理实验教学模式探索

李素文，岳　明，姜　义，岳巾英，贯　丛

(长春工程学院 理学院，长春130012)



微时代大学物理实验教学模式探索

李素文，岳明，姜义，岳巾英，贯丛

(长春工程学院 理学院，长春130012)

微课是按照课程标准及教学实践要求，以教学视频为载体，围绕某一个知识点或教学环节进行教学设计而开展的教学活动。其形式灵活，短小精湛，不受课堂教学的限制，是近些年新兴的一种教学方式。针对大学物理实验教学过程中存在的一些问题，本文阐述了如何利用微课教学模式来解决这些问题，探索了如何将微课与大学物理实验教学相结合，以提高教学效果和培养学生科学实验能力和素质。

微课；大学物理实验；教学模式

大学物理实验是高等理工科院校对学生进行通识教育的必修基础课程，是学生进入大学后接受系统实验技能和方法训练的第一门必修实验课，也是一门实践性和应用性很强的课程，对培养高水平的工程技术人才和创新人才具有不可替代的重要作用。该课程涉及的知识面广，具有丰富的实验思想、方法和手段。它不仅能帮助学生正确理解物理概念和规律，培养基本实验技能与动手能力，也可以培养学生的科学思维、科学分析能力、实践能力和创新能力。因此，开好大学物理实验课程是非常重要的。而目前，大学物理实验课程在地方普通院校的实际情况是学时删减，开设的实验项目较少。针对这种情况，如何通过有限的实验项目充分地发挥大学物理实验的作用、更好地培养大学生的科学实验能力和素质，已经成为当前大学物理实验教学改革的首要任务。

随着科技的飞速发展，微时代全面到来，微课在教育领域兴起[1-2]。微课教学模式在各理论学科的应用研究比较广泛，但应用于大学物理实验教学尤其是短学时大学物理实验教学的研究比较少见。为此，文中将微课应用于新形势下的大学物理实验教学，对其模式进行探索和研究，这对提高当前地方普通院校大学物理实验教学质量和完善新形势下人才培养具有实际指导意义。

一、大学物理实验教学改革的必要性

目前，阻碍大学物理实验教学质量和水平提高的主要因素体现在如下几方面：

对于大学物理实验课，只有学生在上课前对实验目的、原理及仪器进行预习和思考，在动手实验前心里有明确的实验方案，对实验的关键问题有深刻的理解，这样学生在实验时才能做到胸有成竹，发挥主观能动性，提高课堂的教学效果。但实际情况并不是这样，学生对实验的预习程度远远达不到独自完成实验要求的标准。主要存在两方面的原因：一是重视程度不够。大学物理实验多为考察课，很多学生只把教材上的内容照抄，应付教师检查，敷衍了事。二是条件限制。有的学生对实验还是很感兴趣的，但是却只能对着教材上几张实验仪器图片按照实验步骤自己想象实验过程。这些因素导致学生在课堂上很难快速地动手实验，经常是一边翻看教材一边操作实验仪器，以至于实验过程中问题不断，还不能按时完成。

(二)课堂时间分配难以调和

由于实验主要是以学生动手操作完成实验任务为主，教师讲解的时间十分有限。以我校的大学物理实验时间为例，在预习课上教师讲授一个实验项目一般在20—30 分钟，而在这 20—30 分钟内，要让学生了解实验目的，理解实验原理，掌握仪器操作，清楚实验内容，时间非常紧张。对于那些在中学时代就已受到过系统的实验培训的学生，实验课上动手能力会好一些，这些学生需要老师在仪器操作方面的讲解就会少一些。但是有些来自偏远农村的学生，在中学时代，由于当地教学条件落后以及一些有条件但是在应试教育面前重理论、轻实践思想的影响，对实验重视程度不够，没有经过系统的实验培训，这些学生到了大学面对正规的实验课堂，显得不知所措，对于基本的操作规范也不甚了解，对于仪器的操作总有一种畏惧感，不知怎么动手去做实验，也往往是羞于向老师提问，长此以往，也就失去了对实验课的兴趣。实验课中的实验原理部分很多都是在理论课中已经学过的，但是学生对理论知识的掌握程度也是深浅不一，如果讲得多了，理论基础扎实的学生会觉得老师很啰唆，产生厌烦情绪，讲得少了，理论知识薄弱的学生又会对原理不理解，只是按照实验步骤机械地完成任务。由于学生个人的能力差别较大，对知识点的需求也有所不同，总而言之，教师不管是对原理还是仪器讲得多或少都不能符合每个学生的个人需求。

(三)课后复习没有条件

大学物理实验课的课后复习要比理论课课后复习难很多。原因就在于，理论课的知识点在课本上很详细，学生只要认真地去复习都可以掌握，而且在网络发达的今天，理论知识在网络上应有尽有。而实验课则不同，现在我们的大学物理实验都是按照课堂上测出数据，课后写出实验报告交教师批阅这样的流程进行的，学生交上实验报告后就觉得自己的任务已经完成了，这个实验项目从此就被抛之脑后，又开始忙于下一个实验项目，整个学期下来，再问学生这个学期都做了哪些物理实验，很多人都没有印象，连个实验名称都答不上来，最后什么都没有学到。出现这种结果也是无可厚非的，根据遗忘规律，我们每个人对已学的知识在一段时间之后都会遗忘，这就需要我们及时地去复习，加深记忆。对于实验课的复习，有些同学可能也做过尝试，但总是收效甚微。这主要是由于实验课涉及实验原理和实验仪器，实验教材上原理部分只是简要地介绍一下，学生看不到仪器实物也就更不知道如何操作了。这样，学生就算有复习的念头也被客观条件所限制。学生总是在快要考试的时候，集中到实验室进行复习，这时教师不可能把全部的内容再讲一遍，只能做个别辅导，所以很多学生在不清楚仪器操作规范的情况下会出现误操作，对仪器的损坏很大；有的学生不理解实验的原理及设计思路，只是把实验步骤硬背下来，考试时实验要求稍作修改，就不知如何下手了。

(四)实验学时少、实验项目有限

目前，在重专业课程教学的氛围下，大多数高校的大学物理实验课程学时被删减，开设的实验项目较少[3]。以我校为例，自2014年起我校的大学物理实验课大部分由原来的56学时变为24学时，在这24学时中还包括6学时的非实验操作课。因此，真正的实验操作学时很短，而且实验项目也很少，限制了大学物理实验作用的充分地发挥和对大学生科学实验能力和素质的培养。

图1可见，该高炉钛渣主要物相成分为：铁钛氧化物(Fe2TiO5和Fe5TiO8)、镁钛氧化物(MgTi2O5)、单质铁(Fe)以及复杂的多元素化合物(Ca(MgFeAl)(SiAl)2O6)，钛渣以二氧化钛为主，主要杂质钙和镁合计含量达24.67%。

上述大学物理实验教学中存在的这些问题，严重地影响了其教学效果和对人才的培养。为了适应培养21世纪人才的要求，充分发挥大学物理实验课的作用，提高其教学质量，大学物理实验教学模式改革势在必行。

二、微课应用于大学物理实验教学的重要性

微课是指以视频为主要载体，记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点(重点难点、疑点)或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程[2]。它的核心是课堂教学视频，此外还有相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及师生互动等辅助性教学资源。这些资源以一定的组织关系和呈现方式共同构建了一个半结构化、主题式的“小环境”，是在传统课的基础上继承和发展起来的一种新型教学形式。与传统课程教学相比,微课教学具备时间短、内容精、知识点突出、资源容量小等特点，通过微课能够让大学物理实验课变得生动形象、易于掌握，更能吸引学生的主要力和兴趣。

针对目前大学物理实验教学中存在的问题，结合微课的特点，将微课引入到大学物理实验教学中，以提高大学物理实验教学的质量和水平。

(一)体现实验教学真实情景

微课配以PPT辅助完成实验教学，PPT中有文字、音乐、图片以及动画等各种表现形式，教师讲解时讲解的时候还可对照实物进行现场演示。这样的一节微课不仅生动活泼，而且趣味性强，能在短时间内吸引学生的注意力，引发思考，这一特点在大学物理实验中能够很好地发挥其作用。实验课中很重要的一个环节就是对实验仪器的熟悉和操作，前面我们已经讲述过学生在预习时的弊端，但我们可以利用微课直观的表现形式来解决这一问题，通过对各种仪器操作的演示以及会出现什么现象、要注意哪些问题都可以详细地进行讲解，学生在观看的过程中就会有一种身临其境的感觉。通过观看实验原理及实验仪器的微课视频能够找到自己不理解的地方，在课堂上有针对性地解决。这样预习的效果就可以大大地提高，课堂上学生做起实验来也就会轻车熟路，游刃有余。

(二)满足学生的个性化学习需要

大学物理实验的讲解一般分为原理、仪器、实验内容和步骤这三部分，我们可以把它们分别制作成微课的形式上传到网上，这样学生在学习的时候就可以根据自己的需要有选择地进行学习，比如理论知识比较欠缺的，就可以把精力重点投入到对应的原理部分。对于仪器比较生疏的学生则可以把精力投入到仪器部分的学习上，又或者在后期的实验项目中涉及了前期实验项目中的某种仪器，而学生又已经忘记了，则可以通过原来的那一节微课进行再学习。微课教学视频更可以使学生的课后复习变得简单方便。因此，大学物理实验教学采取微课的形式可以满足学生的个性化学习需求，提高课堂教学效率。

(三)提高学生的学习效率

根据科学研究，一般成年人能够把注意力集中在一件事情上的时间都在15 分钟左右，长时间地学习很容易让学习者感到疲劳而失去耐心，最终时间没少花但学习效果并没有提高。而微课的特点之一就是短小精悍，一节“微课”视频时长通常都在10 分钟左右，这种视频时长比较符合学生的视频驻留规律和学习认知特点，能让学生高效完成学习任务而不会感到疲劳和注意力分散；又因为“微课”容量比较小，所以学生既可以在网络中流畅地在线观看“微课”视频，也可以快速地将其下载到各种移动终端设备上，而目前智能手机、平板电脑都已普及，所以学生就可以充分地利用零碎时间随时随地进行学习和思考。这样不管是实验前还是实验后，学生都可以根据自己的需要、自己的时间来自行安排学习任务。

(四)提高教师教学水平和教学质量

微课选取的教学内容一般要求主题突出、指向明确、相对完整。它以教学视频片段为主线，引领教学设计(包括教案)、课堂教学时使用到的多媒体素材和课件、教师课后的教学反思、学生的反馈意见等相关教学资源，构成了主题鲜明、类型多样、结构紧凑的“主题单元资源包”，营造了真实的“微教学资源环境”。学生在这种真实的、具体的、典型案例化的教与学情景中实现“隐性知识”、“默会知识”等高阶思维能力的学习并实现教学观念、技能、风格的模仿、迁移和提升，从而迅速提升教师的课堂教学水平和教学质量，促进教师的专业成长。

三、微课教学在大学物理实验课程中的具体措施

将微课视频引入到实验课程教学中，主要包括以下教学环节: 课前学生观看视频进行学习以及实验方案设计；课内进行实验方案修正及实施，教师全程指导；课后学生观看视频进行实验的处理及总结。采取具体措施如下：

(一)教学设计和选题方面

大学物理微课教学将根据不同专业和不同的实验项目进行教学设计和选题，制定与物理实验微课教学相适应的教学计划与教学大纲。并针对实验教学中的某些知识点，尤其是实验教学重点、难点、问题点等，重新设计、确定实验教学目标，选择实验教学内容，满足不同水平学生的学习需要。

(二)微课制作方面

微课以微视频为核心，因而微课教学的关键是制作微视频。大学物理实验微视频的制作可根据专业和实验项目(验证性实验项目、设计性实验项目、综合性实验项目)性质的不同采用不同的制作方法。教学录像是简单而普遍的微课制作方法，将教师的讲课、演示、示范等教学活动利用摄像机或录像系统拍摄下来，制成教学微视频。在有限的条件下，可利用一些简单的应用软件，如EduCreations等在或计算机上录制授课视频，并且还可以添加一些简易动画、图片等来丰富微课内容的呈现形式。同时，还可以结合先进的数字化仪器设备进行微课资源开发，如利用数字化“手持技术”制作实验微课，该仪器能将实验过程、实验数据及曲线图实时、准确地记录并呈现，使得微课的形式得以拓展，让学生在学习实验操作、观察宏观实验现象时，能根据数据、曲线的变化分析实验原理。此外，微课内容除了通过老师讲解外，也可借鉴国外添加字幕的方式帮助学生理解知识、强调重难点，也避免因教师语速过快而使学生忽略了细节内容。

(三)建设微课教学平台方面

大学物理实验微课教学新模式是基于一定的通信技术和网络技术基础，以计算机网络支持环境为平台，由适合的物理实验微课数据库、物理实验教学支撑系统、管理系统构成。物理实验微课数据库主要包括物理实验微课库、实验案例等；物理实验教学支撑系统用于管理和维护物理实验微课的教学，包括微课与教学内容的更新，漏洞的修补，功能的完善和升级等，它主要包括教学管理系统、微课发布系统、辅导答疑系统、作业评阅系统、教学评价系统等。管理系统是管理教师对物理实验微课教学支撑系统和物理实验微课数据库进行管理，包括性能管理、故障管理和安全管理等。

(四)教学评价方面

大学物理实验微课模式的教学评价要多元化，首先这种模式建立在互动的师生关系上，教师对学生的成绩、知识与技能、学习过程以及学习方法的有效性进行评价。学生也可以对教师的教学态度、教学方式等做出相应的评价，帮助教师适时调整教学策略，强调交互式的师生对话。

四、结论

将微课与大学物理实验课堂教学有机地结合起来，符合高校物理实验教学的特点，有利于提升学生的学习效果，培养学生的实践动手应用能力，是打造高效课堂教学的一种有效教学手段。微课这种教学模式对培养工程技术人才和创新型人才具有非常重要的意义。但目前大学物理实验微课教学模式还不够成熟与完善，普及面也极小，因此还需要教育界人士进一步积极探索研究，使微课教学模式在大学物理实验教学中发挥更大的作用。

[1]胡铁生.“微课”区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011(10)：61-65.

[2]张俊飞.“微课”一种新的教学形态[J].福建电脑，2014(1): 205-206.

[3]倪燕茹，仲伟博.基于微课模式的大学物理实验教学探讨[J].吉林化工学院学报，2015(32)：51-53.

The exploration on the instructional mode of university physics experiment in micro era

LI Su-wen,et al.

(SchoolofScience,ChangchunInstituteofTechnology,Changchun130012,China)

The micro lecture refers to the instructional activities which carry out the instructional design around a certain knowledge or instructional link by the instructional video as the carrier,in accordance with the curriculum standard and the requirements of instructional practice.It is a kind of emerging instructional way in recent years because of its flexible and short-exquisite form.For some of the problems existing in the process of college physics experiment teaching,this article expounds how to use micro lecture instructional mode to solve these problems,and explores how to combine micro lecture with university physics experiment,in order to improve the instructional effect and cultivate students’ experiment ability and quality.

micro lecture;university physics experiment;instructional mode

10.3969/j.issn.1009-8976.2016.01.037

2016-01-01

2015年吉林省教育厅教学改革项目《基于多元智能(MI)理论工程类大学物理实验教学研究及实践》

李素文(1974—)，女(汉)，辽宁黑山，副教授，博士

主要研究大学物理实验教学和光电功能材料。

G642

A

1009-8976(2016)01-0131-04

2015年长春工程学院教学改革课题《微时代大学物理实验教学模式研究》

2015年长春工程学院教学改革课题《基于多种软件的大学物理实验仿真平台开发与建设》