微课视角下的物理实验混合式教学模式研究

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(广西桂林理工大学理学院)

信息技术对教育发展具有革命性影响。高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径，是教育信息化发展的创新前沿。2012年11月21日，我国举行了首届微课比赛，于是在教育界中出现了微课热，那么什么是微课，微课为什么会热？混合式教学模式为什么会热？那么如何在大学物理实验课程中引入现代信息技术，激发学生的实验兴趣，提升实验教学效果，是物理实验教育教学工作者必须面临的一个重大课题。

一、研究背景

大学物理实验课是理工科院校独立设计的一门公共基础必修课之一。大学物理实验课是培养学生科学研究能力、实践动手能力、创新能力和科学实验素养等能力。但是，传统的物理实验教学模式是课前预习(预习报告)，课堂老师讲解20～30分钟，教师指导学生完成实验，课后数据处理，撰写实验报告。所以，在实验课堂上，学生只有依赖老师，依赖仪器实验设备，然后效仿老师的示范操作，被动完成实验，久而久之，学生失去了独立学习和研究能力，扼杀了学生在教学活动中的主体地位，更谈不上尊重个性差异，对培养学生的各种能力很不利，因此必须要创新实践教学方法，寻求新的实验教学模式。只有激发学生自主学习，让学生亲自参与到问题活动中去，通过观察与内省，不断获得知识和技能。微课是为了说明一个主要知识点或者一个主要问题，时间比较短(10分钟左右)，以视频为载体和呈现方式的完整的教与学活动过程，以在线学习或移动学习为目的。

查阅国内外相关研究，混合式学习方式日益受到各国的重视，各高等院校都在积极进行混合式教学模式的研究与实践，它已经成为高等教育教学的一种新型模式。20世纪90年代，西方学者在对e-Learning的不断完善和改进中提出了混合式学习的概念，即线上学习与线下学习的结合。2003年12月，何克抗教授在第七届全球华人计算机教育应用大会上，首次在我国正式倡导“混合式学习”，拉开了国内研究“混合式学习”的序幕。“混合式学习”就是传统课内学习与移动网络课外学习的混合。而微课下的混合式实验教学是运用手机、电脑使学生先自主学习微课，然后教师讲解，师生讨论，学生完成实验。通过微课下的混合式实验教学方式，师生共同创造生机勃勃的实验课堂，尊重学生个性差异，学生是教育对象更是教育资源，它更有利于培养学生的实践动手能力，创新能力和学习能力等。

二、微课与物理实验有机结合的必要性

随着微课概念被提出，其作为一种新型的教育信息资源形式，因“主题突出、短小精悍、交互性好、应用面广”等特点而广受认可。微课能更好地满足学生对不同知识点的个性化学习，按需选择学习既可查缺补漏又能强化巩固知识，是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。而微课制作的选材、知识点、重难点、艺术性等要满足学生需求，所以必须成立制作物理实验微课教师团队。

教师要学习应用生本教育的激发模式，老师交给学生钥匙，让学生去开启自身的动力系统。引导学生课前用微课自主预习实验；课堂上师生分析讨论，也可以借助课件、视频微课等辅助教学，如仪器教具展示给学生看，或者作示范性的操作，动静态实验关键点分屏展示等，师生共同探究实验；课后用微课复习拓展等。学生可自主选择有关学习内容、学习时间、学习地点、学习内容的深度等。比如，实验仪器操作部分的内容若发现自己比较熟悉，可以调节学习进度，发现困惑点则可以反复学习。

2016年度，我校得到了广西高等教育本科教改立项项目——基于“微课”的大学物理实验教学研究，已经成立了物理实验微课教师团队。对制作实验微课有了一定的研究，传统物理实验课程的教学内容包括实验原理、实验仪器操作、数据处理等方面。根据物理实验课程这种结构特点，有益于物理实验微课程的制作。我们把每个实验项目可以分割成几个微课，开发出系列的实验微课。每节实验微课程基本控制在5～10分钟之内，包括实验原理微课，实验仪器操作微课，实验数据处理微课。

三、微课下的物理实验混合式教学模式

微课下的物理实验混合式教学模式，是指教师主导活动和学生主体参与的混合，课堂实验教学与在线实验学习，真实实验学习环境和虚拟实验学习环境的混合，师生之间线下交流与线上交流的混合。比如，学生由于课前已经学习了相关实验的微课，对实验原理，实验仪器和实验环境等已经有一定的认知。教师根据学生学习微课的反馈情况，认真分析学生情况，解析重难点，对有疑惑的知识点，师生之间进行有针对性地交流讨论。实验课堂气氛更加活跃，激发了学生的实验兴趣，让浅层的知识学习要求在课前，而知识的内化则在课堂中师生交流后实现，更重要的是提高了学生的学习能力，学生高层思维能力不断提升，达到自主构建知识体系。混合式教学模式使传统的教学由单向灌输转为双向交流，实现了师生之间、学习者之间的双向交流，线上线下的学习交流，大大提升了实验教学质量，获得最佳学习效果。

我校建设了较好的实验教学支持系统，建立了物理虚拟仿真实验室，2018年度获得广西高等教育本科教学改革工程项目“《大学物理实验》课程混合式教学模式的研究与实践”项目。虚拟实验是指使用仿真软件来模拟实验的操作环境的实验过程，在计算机上实验就像在真实的实验环境中实验。虚拟实验有效克服了真实环境中的诸多限制，解决了传统实验受时间、场地、设备、人员、制度等制约。因此，可将传统实验与在线虚拟实验有机结合，使微观实验，高成本实验等都可以做。学生实验途径由单一化模式转变为多元化模式，由课堂实验延升至课外实验，采取虚实有机结合，构建混合式实验教学新模式。

四、微课下的物理实验混合式教学模式设计

微课不是简单的学习资源，更不是简单的微视频，它的实质是“课”和“微”，因此，微课应该有完整的教学活动，学生是教育对象更是教育资源，学生的全部既有经验、智慧、知识和学习的内在积极性等都应当为教师的教学所用，教师要从学生的角度去制作微课，体现生本的教学思想，设计上要符合学生认知规律和多媒体设计的规律。微课可根据不同的教学和学习需要，微课教师团队要包括对学习对象、学习目标、学习资源、主题选择、媒体选择、教学策略、学习评价的分析。

1.微课教师团队，实验内容设计要合理。针对不同专业的学生，教学设计上要有区别。要对实验教学内容反复分析，什么内容适合课堂实验教学，什么内容适合学生微课平台自学的。教学目标上是要求学生掌握某个知识点内容还是某个操作技能，还是什么能力培养。通过问卷调查和课堂询问等方式，收集学生对微课视频的反馈意见，根据学生的反馈意见，对大学物理实验教学微课平台不断进行改进，并加入新的微课，形成“微课”建设、管理、应用平台。

2.微课中加强物理学史教育，帮助学生理解知识。它有助于学生了解各概念、规律、定理、公式的前因后果和科学知识的全过程，它更加符合学生的认知规律。物理学史在物理教学中的渗透有助于活跃学生的思维，提高学生的素养，激发学生进行探究学习。因此，物理教育不仅仅只是物理知识的教育，应该渗透物理学史教育和物理文化教育，使教学内容丰富多彩，启迪学生思维，增强物理教学的趣味性，提高教学质量，培养有思想、有智慧、有品行的高素质人才。

3.微课中融合传统文化，激发学生学习兴趣，激发学生探索欲望。实验中学生通过观察、操作、探究，理解了物理规律、物理现象，通过实验观察、体验理解了物理过程，去分析物理本质，发现物理有其特有的公式美，现象美、规律美、实验美。“以人为本”的理念，从学生本位出发，帮助学生建立一种正确的人文关怀。把科学文化和传统文化很好的融合，不仅要培养学生具有扎实的物理专业知识，还要教导学生什么是真善美，培养学生的人文素养。

4.教师主导、学生主体的面对面课堂学习，帮助学生主体性发展。课堂上既发挥教师的主导作用，又能为学生创造自主协作和探究学习的机会，凸显学生的主体作用。课前教师发布学习微课任务，老师根据学生的线上学习微课情况，包括学生学习微课的时间，学习微课的次数，学习微课问题的检测等方面，归纳学生问题，分析重难点，创设积极有效的课堂环境学习，有针对性地解析重难点，师生之间通过交流讨论，使课堂气氛更加活跃，激发了学生的学习兴趣，引导学生探索，问题让学生解决，结论让学生概况，知识体系让学生建构。

基于微课的混合式教学模式，把传统课堂实验学习方式和在线虚拟实验方式和课外微课学习实验等有机融合，优化了单一的学习环境和学习方式。教师通过利用多种教学资源和多种学习途径，应用混合式教学来实现教学目标，建立以学习者为中心的设计。根据自身经验和已有认知，通过线上、线下多种方式获取知识，主动完成有关知识的建构。经过近两年的微课下的混合学习模式的应用，学生反应良好，实验教学质量和学生的动手操作能力都有提高。通过混合学习模式的应用，它架起了教师和学生之间的友谊桥梁，师生间互动更多，关系更密切，师生更享受教与学的过程，能充分发挥学生主观能动性与创造性。