基于雨课堂的“物理实验”混合式教学模式研究

摘 要：“物理实验”是一门理工科专业的必修课程。针对当前“物理实验”教学中存在的问题，提出了一种基于雨课堂的混合式教学模式。教师建设好实验教学视频和实验测试卷等线上教学资源，学生通过课前观看实验教学视频进行预习，并通过课内的测试来保证预习的有效性。基于雨课堂的线上线下混合式实验教学模式，适用于分组实验教学，可提高实验教学质量。

关键词：雨课堂；物理实验；混合式教学

中图分类号：G434

Research of "Physical Experiment" Blended Teaching

Based on Rain Classroom

Li Chaoyang

School of Physics，Hangzhou Normal University ZhejiangHangzhou 311121

Abstract："Physical experiment" is a professional compulsory course for science and engineering major.We introduced a blended teaching model based on Rain Classroom for current physical experiment teaching.The teachers must record the instructional videos and prepare the test papers for every experiment.The students must learn the experiment by watching the instructional videos before class and take the experimental test in class.The blended teaching model is fit to the group experiments and can improve the teaching effectiveness.

Keywords：Rain classroom；Physical experiment；Blended teaching

“物理实验”是物理、数学和临床等专业的必修课程，是理工医科学生进入大学后学习的第一门实验课［13］。通过本课程的学习，学生要掌握螺旋测微器、示波器、读数显微镜和分光计等基本仪器的使用，要掌握微小长度、声速、波长和表面张力系数等基本物理量的测量［4］。“物理实验”课程是后续专业实验的基础，对后续专业实验的学习起着重要的引领作用。因此，如何提高“物理实验”的教学效果，培养学生的动手能力，一直是“物理实验”教师的重要研究内容。

1 “物理实验”教学现状分析

在传统的“物理实验”教学中，二人一组，一组配备一套仪器。以一个班40人为例，每个实验需要配备20套仪器。近些年，在经济发展、高考改革和大学扩招等大环境下，学生人数逐年增加，仪器使用率不断提高，仪器老旧、损坏等问题日益严重。于是出现了多人共用一套实验仪器，或者一次课同时开设多个实验等现象。这些教学模式或多或少都会影响实验教学的质量［57］。

针对学生多、仪器少、实验室空间有限等问题，可以采取一次课安排多个实验，进行分组实验。可以将学生数40人的班级平均分成A、B、C、D四个大组，一次课同时安排四个不同的实验，每个实验准备五套实验仪器，四个组的同学分别操作四个实验中的一个。经过四次课的轮换以后，四组同学全部完成四个实验。该模式有能节省实验室空间、节省仪器购置经费、减轻实验员的工作量等优点。但是，一次课开设四个实验，实验老师需要为四个组的同学分别讲授实验原理和操作，时间紧，工作量增加，留给学生实验操作的时间大量减少，形成性考核困难，实验的教学效果极不理想。

2 线上线下混合式教学模式

线上线下混合式教学指的是有效结合传统教学模式与网络在线学习模式的优势，并保证整个教学活动中在线学习部分的占比在30%～80%［8］。随着计算机技术和網络技术的发展，教学中出现了很多线上网络教学平台，如雨课堂、超星等。其中雨课堂是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，深受广大教师喜爱。课前，教师可以将视频、习题等资料通过雨课堂推送到学生手机上，让学生提前进行预习；课堂上，学生可以实时答题，还可以和教师弹幕互动。雨课堂强大的数据统计功能，可以让教师实时了解学生对知识的掌握情况，从而迅速调整后续教学方案。

“物理实验”课包括课前的预习、课内的测试、课堂理论学习、实验操作、仪器整理，以及课后实验报告的撰写。基于雨课堂的线上线下“物理实验”教学模式，包括以下几个环节。

2.1 开课前的教学准备

教师需要为每个实验拍摄教学视频，时长应控制在15分钟左右，内容包括实验目的、实验仪器、实验原理和实验操作的注意事项等；教师还要为每个实验准备好至少四套难度系数相近的测试卷。如图1所示，将授课班级的同学平均分成A、B、C、D四个大组，在雨课堂平台上建立四个小班，将四个组的同学分别导入四个小班内；将教学视频和实验测试卷上传雨课堂平台；给每位同学分配一个序号，课前在实验桌显眼位置贴上学生的序号。

2.2 课前预习

每次实验课前，教师通过雨课堂平台将该次实验课的四个实验教学视频分别推送给四个小班内的同学；学生应认真学习视频讲授的实验内容，并完成预习报告的书写。教师通过雨课堂监测学生观看视频的时长，如发现观看时长过短等异常情况，应及时提醒学生完成观看。学生观看实验视频的时长，纳入课程形成性考核。

2.3 课内学习

课前学生在学习教材和实验视频等内容时，是接触不到实验仪器的。在学生分别进入四个实验室后，应继续让学生对照仪器，有针对性地观看实验视频，掌握仪器的结构和使用。如果实验室空间有限，也可以将两个实验安排在同一间实验室内，教师在不同实验室之间来回巡视，解答学生提出的问题。

2.4 课内测试

在课前预习阶段，学生观看视频的时长并不能完全反映学生对知识的掌握程度，为督促同学们课前认真预习，可引入课内测试环节。教师通过雨课堂将四个实验的测试卷推送给同学，在限定的时间内完成测试。为节省课内操作时间，教师可以在课前预设测试卷的推送时间。学生在测试的过程中，教师在实验室来回巡视，并通过雨课堂查看学生的答题情况。实验测试成绩是课程形成性考核的重要依据。

2.5 课内针对性辅导

学生测试结束，教师根据雨课堂對测试结果的统计，迅速拟定每个实验中需要重点讲授的内容，分组对每个实验进行针对性辅导。如图2所示，教师可查看第4题和第7题所对应的知识点，然后对该组同学进行针对性辅导。一般每个实验的辅导时间约为5分钟，教师在为某一小班讲解时，其他三个小班自行分析答题中的错误。此后，学生开始实验，教师在四个实验室来回巡视，并根据雨课堂的统计结果，依据实验桌上的学生序号，迅速定位测试成绩不理想的同学（如图3中第8、9、10号同学），进行针对性辅导。后续，学生继续进行实验，教师对学生的操作进行现场考核。实验操作是课程形成性考核的另一重要内容。

2.6 仪器整理

学生完成实验后，应该与教师一起检查实验数据，整理实验仪器，摆放凳子，切断电源。仪器整理情况也纳入课程的形成性评价。

2.7 撰写实验报告

课后，学生完成实验报告，上交给老师批改。批改结果是课程终结性评价的主要依据。

四个小班在完成四个实验中的某一实验后，下次课按序轮转，进入下一个实验。经过四次实验课以后，四个小班完成四个实验。实际操作中，教师可以根据课程的实验项目数和班级的学生数灵活分班。学生数少时，一次课可以开设2个或3个实验，相应地，一个班级的同学应分成2个或3个小班，然后按序轮转即可。

3 线上线下混合式教学模式的优点

基于雨课堂的线上线下混合式教学模式，充分利用现代化的网络技术和计算机技术，将教师从繁重而低质量的教学中解放出来，充分发挥了学生学习的积极性与主动性，提高了实验教学质量，其优越性主要体现在以下四个方面。

3.1 学生可以反复观看实验教学视频

传统的实验教学模式中，教师需要面对班级所有学生集中授课，无法顾及学生的个体差异。而基于雨课堂线上线下混合式教学模式中，课前，学生通过雨课堂观看视频，可以根据自己的学习情况，自行选择学习时间，没看明白的地方，可以选择重复观看，直至看懂为止。在观看过程中存在的问题，可以做好笔记，在课堂上与老师及时沟通。

3.2 形成性考核易于操作

形成性考核是课程考核的重要组成部分，传统的实验教学中，教师很少有时间和精力对学生的预习、操作等内容进行考核。而基于雨课堂的线上线下混合式实验教学模式中，雨课堂能自动统计学生观看视频的情况，能自动批改并统计学生的测试情况，能自动统计学生的出勤情况。因此，教师可以把更多的时间和精力放在实验指导和操作考核上，使得考核结果能精准反映学生对实验的掌握程度。

3.3 教师能准确掌握学生的学情

课前预习阶段，教师通过雨课堂能掌握学生的学习时长；课内，在学生完成实验测试后，教师通过雨课堂能快速了解学生没掌握的知识点，在整体授课时，教师可以有针对性地讲解学生所学知识的薄弱环节;教师能快速了解那些没有进行有效预习的学生，在学生实验阶段，教师可以对其进行针对性的辅导。

3.4 学生的学习动力得以提高

采用传统的以实验报告为主的考核方式，部分学生会不重视实验学习和操作。而基于雨课堂的线上线下混合式教学模式下，教师能轻松地对学生的预习、出勤、理论学习、实验操作和实验整理等多项内容进行考核，考核内容涵盖整个学习过程。学生要想获得理想的成绩，需要在实验的各个环节进行努力。

4 结论

基于雨课堂的线上线下混合式教学模式，前期需要教师建设好实验教学视频、实验测试卷等线上教学资源。通过实验分组可以大量减少实验仪器的购置经费、节省实验存储空间；为保证分组教学效果，供学生预习的实验教学视频应浅显易懂；课堂实验测试卷应能精准反映学生对实验的掌握程度；为避免各组同学间互相透露实验测试内容，教师应编写多份难度系数相同的测试卷，从教师层面保证实验测试的有效和公平；为督促学生有效预习，还应建立完善的形成性考核机制；为学生的课前学习争取学分，从制度层面来促进学生的自主线上学习。

参考文献：

［1］皮飞鹏，洪哲新，张姗，等.大学物理实验线上线下混合式教学模式探索与实践［J］.中国教育技术装备，2021（24）：107109+115.

［2］许丽，王鸿鹏，刘觉晓，等.面向虚拟仿真实验教学的高校公共实验室研究［J］.实验技术与管理，2019，36（11）：262265+269.

［3］李鸿英，韩飞，孟令岩.大学物理实验探究式教学改革研究［J］.长春师范大学学报，2022，41（08）：163167.

［4］李朝阳，徐晓强，吴平，等.医用物理学实验［M］.北京：北京邮电大学出版社，2021年.

［5］王坤，杨莹，任丽英，等.“雨课堂”智慧教学在分析化学实验教学中的应用研究［J］.广州化工，2022，50（16）：187190.

［6］张亚超，丁志龙，谢仕炜.能源转型背景下配电网弹性提升的仿真教学研究［J］.实验技术与管理，2022，39（09）：140145.

［7］禤汉元，周江，肖荣军.智慧实验室在大学物理实验课程中的建设探索与应用实践［J］.科技资讯，2022，20（16）：172174.

［8］党方方.线上线下混合式教学模式在高校化学实验教育中的应用［J］.高教学刊，2022，8（6）：112115.

基金项目：2020年杭州师范大学线上线下混合式一流本科课程建设项目，2022年杭州师范大学建设和改革项目

作者简介：李朝阳（1975— ），男，汉族，浙江浦江人，硕士，讲师，主要从事大学物理实验教学。