混合学习模式在物理实验中的应用研究

周红

摘要：本文在简述混合教学概念和特点的同时，分析了大学物理实验教学中的应用意义及可行性分析，设计了混合教学模式在大学物理实验中的应用模型，并评价了实验的教学效果。

关键词：混合学习;大学物理实验;学习模型

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）40-0277-02

随着网络通信技术和多媒体技术为核心的信息技术的不断发展，整个社会不断地向学习型社会发展。如何将信息技术应用到高校教育教学改革上，培养学生的自学能力、实践能力、创新意识，进一步促进高校教学质量提高，是目前教育改革与发展的重要研究课题，而且也成为大学物理实验教学必须高度重视的问题。大学物理实验课程是一门公共基础课，在培养学生动手能力、创新思维和科学素养方面具有不可替代的作用，同时也是学生学习后续实验课程的基础，但受教学场地、教学条件、教学设备的限制，很难达到预期的目标。

混合学习（Blended learning）是科学合理地提高高校教育教学水平、提升教师人员综合素质、培养创新型人才能力的有效途径之一，成为教育技术领域的研究热点。混合学习（Blending learning）被认为是在线学习和面授相结合的学习方式，它把传统学习方式的优势和数字化或网络化学习（e-learning）的优势结合起来，既可以发挥教师的引导、启发、监控教学过程的主导作用，又能充分发挥体现学生作为学习主体的主动性，积极性和创造性。将混合学习模式应用于大学物理实验中，作为传统课堂学习的一种重要补充和资源的拓展，使两者优势互补，提高学生的学习效率。

一、物理实验教学中混合学习模式的应用意义

1.提高教学资源的利用率。目前已经进入“云”时代，信息量以几何速度增加，知识更新周期变得更短。网络为学生提供了丰富优质且最新的学习资源，并且把相关的知识进行整合，学生通过在线自主学习，找到适合自己的学习资料，弥补了物理实验教材更新缓慢、实验仪器陈旧，难以满足当今学生对最新知识的需求的问题，提高了学生对教学资源的利用率。

2.有助于满足学生的个性化学习。大学物理实验是一门公共必修课，学生来自不同的院系，物理实验的基础水平参差不齐，接受能力、兴趣度等都不相同，采用传统单一的教学方式，显然很难实现因材施教的目的。如果实施混合学习，则能够有效解决这一问题。学生通过网络化学习，学生首先在课前预习上课内容，在课上针对自己预习中的疑难问题，有重点地进行提问，及时解决自己的困惑，获得更有针对性的帮助。学生逐渐成为学习的主体。这样有利于因材施教，培养学生学习的兴趣。

二、混合学习模式在大学物理实验中的可行性分析

混合学习模式在大学物理实验课程教学中顺利实施，必须解决两个问题：（1）内部条件：教师和学生必须具备开展混合学习模式所需要的基本素质与要求;（2）外部条件：学校具备开展混合学习模式所需要的基础设施设备。而这些条件，不管是教师、学习者还是学校都达到了可以开展混合教学模式的基本要求。

1.师生的可行性分析。在教师方面，目前教授大学物理实验课程的教师大多毕业于理工科学校的物理专业，并具有硕士及以上学位，大学物理的基本知识，受到专业系统的训练。作为一名物理实验教师，除了深厚的理论基础外都具有较高的实践操作能力，对每一个物理实验的基本原理、实验器材、操作步骤、实验结果的分析等都非常熟悉，配合目前开发的多媒体教学平台使用。就学生而言，目前上课的学生都是大一或大二的，已经学习了基本的物理理论、实验及操作知识，具有独立操作计算机的能力。其作为“90后”的学生，多配有计算机和智能手机，乐于接受新潮事物，对网络的依赖性强，熟悉网络操作流程，因此，改变传统单一的面授模式，实施面授+网络的教学方式，在学生中是很容易开展的，也符合大多数学生对学习方式选择的期待。

2.配套设施的可行性分析。就我校而言，经过几年的建设，校园网早已经覆盖全校并开通了无线网络，教师和学生拥有独立的账号可以连接到校园网，很好地解决了师生上网的流量问题。多媒体教学平台已经建成并投入使用，学生可通过电脑或手机登入到多媒体的教学平台，例如BlackBoard平台、尔雅网络教学平台、国家精品资源共享课等，这些教学资源的建设，将极大地丰富学生开展多样化的教学方式。学校配备现代化的教育技术中心，专门用来提供技术支持，保证多媒体设施的正常使用。因此目前多媒体教室、良好的网络环境和开发的教学平台等已经能够满足在大学物理实验教学中开展混合学习的条件。

三、大学物理实验中混合学习模式的模型的构建

混合学习是将跨时空的网络学习方式和传统面授学习方式相结合，并以在线课程和纸质教材两种资源载体支持的学习活动。学生在进入物理实验室之前、之中和之后都将进行在线学习，内容主要是大学物理实验课程以及与课程相关的网络资源，课堂将主要讲解重点难点问题和开展师生互动讨论，提高学生的学习兴趣，培养学生动手能力。如图1所示。

1.面授前在线学习。以教学大纲为依据，要求学生在课前完成在线预习、虚拟操作、网上答疑等自主学习环节。课前学习主要是通过扫描二维码观看物理实验的教学视频，并在大学物理教学管理系统中完成预习测试并作为平时成绩的一部分。完成预习后，学生通过教学系统将预习中遇到的难点和疑问反馈给教师。教师在面授中讲解重要的知识点和难点，同时对不同的学生开展有针对性的辅导。通过课前的在线学习将提高资源利用率，增加师生的互动，从而极大限度地提高学生自主学习的能力。

2.面对面教学。面对面教学主要由教师对重难点解析，实验阶段，答疑解惑，归纳总结4部分构成。重难点解析仍然以教师讲解为主;实验阶段要求学生根据课前预习自行独立完成实验内容，对于实验中遇到的难点，学生还可以通过扫描二维码或登录相关的网站进行自主学习;答疑解惑是师生之间或学生之间开展互动的过程，就实验中遇到的问题或者与实验相关的问题进行讨论，教师可以进行现场解答或课后解答，也可以留给学生进行课下思考。另一面学生也可以就面授结束前，教师在实验中所提出的问题进行归纳总结，通过面授教学后，提高学生的动手能力和思考能力，调动起学生的学习积极性。

3.面授后在线学习。面授后在线学习由学生自行完成，教师并不强制要求。根据前阶段的学习，学生可在课余时间自行登录教学网站进行学习，或者就感兴趣的实验内容进行补充学习，提高学习效果。

四、混合教学法在物理实验培养学生自主学习的应用研究

在物理学史上，迈克尔逊用自己命名的干涉仪器进行实验，精确地测量微小长度，否定了“以太”的存在，这个著名的实验为近代物理学的诞生和兴起开辟了道路，1907年获诺贝尔奖。迈克尔逊干涉仪原理简明，构思巧妙，堪称精密光学仪器的典范。《迈克尔逊干涉仪的调整及使用》实验不仅要求学生了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理，而且要有较好的动手操作能力才可以调节出清晰干涉图样，同时在实验时要有足够的耐心，否则容易产生较大的实验误差，这是能考验学生综合素质的一个实验，因此本研究选取《迈克尔逊干涉仪的调整及使用》实验作为研究课程。

本课程的时间是从2015年10月12号至12月28号，总共是11周，30次课，每次课为135分钟，总共是20个班。为了比较教学效果，随机选择了10个班作为研究对象采用了混合教学模式，另外10个班采用传统的教学模式。

在混合学习教学模式中，我们主要是对教学方法进行了改进，利用学校的教学条件，把《迈克尔逊干涉仪的调整及使用》实验课程的视频材料上传至教学网，让学生选择时间自行登录教学网站学习课程的相关内容并完成预习测试。在课堂上，老师重点讲解迈克尔逊干涉调节中的注意事项和仪器调整的关键环节，不再演示整个实验。学生可以自己研究实验书上的实验步骤或者观看教学视频完成整个实验，学生可以就实验中遇到的或者与实验相关的问题和老师讨论。学生需要自主完成实验数据的测试，同时老师在课堂结束前15分钟对实验进行随机的提问，并作为平时成绩的一部分。

课程结束后，利用教学网站向学生推荐一些与实验课程内容关系密切的网络资源，例如利用迈克尔逊干涉仪测量空气和液体的折射率以及迈克尔逊干涉仪测量钠灯的波长等，让学生利用课余时间自行搜索并学习，帮助学生进一步理解实验。

通过比较发现，实验组学生不但能够较好地掌握迈克尔逊干涉的物理原理，而且会利用资源扩展知识进行深入的学习，能够运用知识顺利地解决问题，例如利用迈克尔逊干涉仪测量杨氏模量。改变了学生过于依赖教师的习惯，提高了学生自主学习的能力、收集处理信息的能力和动手操作能力，学生对实验满意度明显提高。

总结：目前，混合教学模式已经在我校的大学物理实验中得到了推广，在一定程度上改变了大学物理实验课程的教学现状，激发了学生学习的兴趣，增强了学生自主学习的能力，提高了物理实验课程的教学效率。笔者相信随着进一步的探索，混合教学模式在大学物理实验教学效果的提高上将会发挥更大的作用。

参考文献：

[1]俞显，张文兰.混合学习的研究现状和趋势分析[J].现代教育技术，2013，（07）：14-18.

[2]刘吉臻.从行业需求看高等工程教育人才培养[J].高等工程教育，2008，（3）：20-23.