谈光学实验教学改革

梁 枫杨 倩宿文玲李松权莫杰雄邹长伟

1.岭南师范学院物理科学与技术学院 广东湛江 5240482.哈尔滨信息工程学院 黑龙江哈尔滨 150000



谈光学实验教学改革

梁 枫1杨 倩1宿文玲2李松权1莫杰雄1邹长伟1

1.岭南师范学院物理科学与技术学院 广东湛江 524048
2.哈尔滨信息工程学院 黑龙江哈尔滨 150000

摘 要：提出分层次光学实验教学，将基础实验与微课、慕课相结合，综合设计型实验与翻转课堂教学模式相结合，开放实验与期末测评及比赛相结合的混合式教学模式；以达到培养学生的基本实验技能及基本教学技能的目的。

关键词：微课；慕课；分层次教学；翻转课堂；光学实验

当今世界，“科技兴国”已成为世界发展的主旋律。随着激光科技的出现，光学呈现出蓬勃发展的新局面，光学在应用技术方面的发展，已成为衡量一个国家先进程度的指标之一。

光学实验的目的：（1）巩固和拓展学生的光学知识，使学生了解光学实验仪器结构，并熟练仪器的调节及应用；（2）培养学生的动手能力、观察能力、理解能力、分析与解决问题的能力、收集信息与处理信息的能力等；（3）使学生掌握一定现代光学技术的应用，了解光学技术的发展，做到“与时俱进”。但是传统的光学实验，由于教学内容陈旧，教学方法呆板，不能激发学生的兴趣，更不利于创新人才的培养。因此光学实验面临新的挑战，需要我们不断地探索和改进。

近年来慕课、微课、翻转课堂风日盛，将光学实验课程融合分层次实验、微课、慕课、翻转课堂教学模式，进行混合式教学，引导学生从实验目的出发，令学生利用本领域的知识来设计实验方案，培养学生自主实验能力以及基本的教学技能。

1　光学实验教学内容实行分层次教学

目前，很多高校都在实行实验教学改革，对物理实验实行分层次教学［1］。在完成一定数量的基础型实验后，开展综合型和设计型实验。综合型实验是运用某一课程或多种课程的综合知识，进行的复合型实验。它着重培养学生的分析综合能力、实验动手能力、数据处理能力等［2，3］。设计型实验是要求学生根据一定的实验目的和要求，通过查阅相关文献自行设计实验方案，并独立完成的一种具有一定探索性和创新性的实验。设计性实验可以培养学生查阅文献资料获得信息的能力、解决实际问题的能力、独立进行科学研究的能力和创新能力以及组织管理能力等［4，5］。因此，适当增加综合型实验和设计型实验是很有必要的。

从基础实验到综合设计型实验，最后开展开放实验，实验难度逐步提升，训练学生科学实验的全过程，激发学生学习的兴趣，开阔学生的视野，从而培养学生独立自主能力和团结协作的精神［6］。

2　光学实验教学方法及教学手段的改革

按照传统的实验教学方法，教师讲授实验目的、简介实验原理、详细介绍实验仪器结构及使用方法、演示实验过程及提出数据测量要求，讲解结束，学生按照教师的要求按部就班地操作。光学实验仪器调节要求较高，往往在规定时间之内，部分学生完不成实验内容，导致实验课延时。学生反映，光学实验课很累，就是一个机械重复的过程，动手能力虽得到了较好的锻炼，对于该实验，学生即使有想法，课堂上也没时间探究、思考。因此翻转课堂教学模式将解决这一现状。学生通过优质的慕课资源、微课视频观看、阅读教材及文献，进行课前预习，带着问题和想法到课堂上，与教师进行探讨，动手实践。充分提高课堂效率与质量。

2.1微课、慕课与基础光学实验相结合

结合微课、慕课等教学资源，高效开展基础光学实验。微课教学时间较短，教学内容少，突出某个知识点或技能点，较适合实验教学。光学的基本仪器有：分光计、读数显微镜、光具座、迈克尔逊干涉仪、阿贝折射仪、生物显微镜等，将每种光学实验仪器的结构介绍及使用方法拍成微视频，即微课，供学生课前预习及课后复习。学生在预习时，若一遍不能理解，可针对这一部分内容，反复观看。同时提供给学生优质的慕课资源，自学相关实验内容，对于不理解的地方，学生带着问题上实验课，大大丰富了课堂教学内容，这样在极大程度上调动了学生的积极主动性，培养了学生的自学能力，提高了学生的学习效果，培养了学生的自然科学素养［7］。学生变被动学习为主动学习，实现了翻转课堂。

以基础实验为题材，要求学生设计并录制微课。我校为师范院校，注重培养学生的教学技能和技巧。学生从基本知识的学习开始、设计教案、微课录制、点评，学生参与整个过程，有利于加深学生对光学知识的理解，锻炼了学生的教学技能，规范学生的仪态仪表，为培养优秀的物理教师奠定基础。

当前，已经有学校以微信为平台搭建大学物理实验教学平台［8］，进一步促进了微课、慕课与实验的结合。将优秀的微课作品，放到教学网站上，便于学生查阅，更加有效地提高了学生预习的质量。开设“慕课”的大都是世界知名院校，教学资源是顶级的，慕课资源对于普通教师也是受益者。通过向教学名师学习，不断提高自身的教学水平，培养高素质的实验教师团队。

2.2翻转课堂与综合设计实验教学相结合

翻转课堂是建立在各种信息技术基础上的，重新调整学生课堂内外的时间，将学习的主动权从教师转移给学生。翻转课堂与综合设计实验教学相结合，学生学习教师所提供的各种网络学习资源，包括微课、慕课等视频，论文、教材、说明书等文字资料，学生的学习是在课前完成的，将设计好的实验方案拿到课堂上，与教师交流，实现学与教的互动，进而达到协作探究与相互交流的目的［9］。

翻转课堂与综合设计实验相结合的教学模式（如图1所示），与传统实验相比，主体从教师转到学生，教师只是指导、答疑的角色，而不做长篇大论的讲述。在课堂上，学生有更多的时间对自己设计的可行性方案进行动手实验，遇到问题可与同学及教师探讨，也可借助网络资源，直至完成实验。有效培养学生发现问题解决问题能力、获取信息能力、独立自学能力及协作能力等。主性很高。

图1　翻转课堂与综合设计实验结合的教学模式

图2　微课包含内容

2.3开放性实验与期末测评及比赛相结合

期末测评阶段，设置开放性实验题目，与物理实验大赛等比赛接轨，增加学生的积极性。学生实验的选题过程，会对所学理论知识进行回顾和总结，也会学习新理论和新技术。完成实验过程对学生来说就像一个小的科研课题，从查找资料选题、制定方案、可行性分析、按计划实施、完成项目、总结汇报、参加评比，整个过程学生从头到尾都是独立完成，教师虽是全程参与，但只起到督促辅导作用。开放实验对学生能力的培养远超过几个基础实验，学生对知识的掌握达到了学有所用、活学活用，充分体现了素质教育。为了增加学生的积极性，将开放性实验的成绩作为期末成绩［10］。这种考核方式，可以真正体现出一个学生的实验水平，包含理论基础、获取信息的能力、动手能力、发现问题及解决问题能力等。

2015年，我校对2003级科学教育专业的学生开设了开放实验。题目：利用光学原理，实现某物理量的基本测量。这个题目学生基本都在规定时间内完成，但完成质量不同。学生的完成质量充分体现出学生的能力与态度，成绩明显拉开档次。从中选择态度认真、能力强的学生，参加物理实验大赛。

初期，学生有抵触心理，觉得无法完成，后期迫于成绩方面的压力，着手实验。完成后，学生普遍认为，完成一个开放实验，获得信息的能力、分析问题解决问题的能力、团队合作凝聚力等显著提高。2016年，对物理实验大赛学生热情很高，先组队，小组讨论确定题目，查找资料，制定方案，最后找指导教师进行探讨。充分说明开放实验开设是相当必要的，经过前期的训练，学生了解了完成一个题目的过程，积累了相应的能力。指导教师也反映这批学生的学习自

3　结束语

将光学实验课程融合分层次实验、微课、慕课、翻转课堂教学模式，进行混合式教学。引导学生从实验目的出发，让学生利用已掌握的知识来设计实验方案，并完成实验，可以有效培养学生基本实验技能、自主实验能力以及基本的教学技能。

参考文献

［1］ 徐晶，王国余.大学物理实验分层次教学与创新能力的培养［J］.大学物理实验，2013，26（2）：94-96.

［2］ 段晓英，姚天明，杨勇. 巧设综合实验提升综合能力［J］.实验室研究与探索，2008，27（4）：97-99.

［3］ 肖建富，高瞻，李桂新. 综合性实验的界定与作用探析［J］.实验技术与管理，2008，25（12）：143-145.

［4］ 张起祥.综合性、设计性实验研究［J］.黑龙江高教研究，2008（2）：165-166.

［5］ 解从霞，孙雪梅，罗世忠. 开设基础化学准设计性实验的探索与实践［J］.大学化学，2009，24（6）：26-28.

［6］ 朱志彪，高山.设置综合设计性实验 提高学生综合素质［J］.实验室研究与探索，2010，29（7）：238-240.

［7］ 宋金璠，郭新峰，王生钊.微课在大学物理实验教学中的应用［J］.物理实验，2015，35（2）：12-17.

［8］ 崔连敏.微信支持的大学物理实验翻转课堂设计与实践［J］.软件导刊.2015，14（12）：199-201.

［9］ “翻转课堂”在大学物理实验教学中的应用探索［J］，教育观察，2015，4（29）：95-96.

［10］ 张春平.大学物理实验多元化考核方式的探索［J］.教育观察，2015，4（29）：95-96.

收稿日期：2016-04-06

作者简介：梁枫，硕士，实验师。杨倩，硕士，工程师。通讯作者：邹长伟，博士，副教授。

基金项目：广东省高等教育教学研究和改革项目MOOCs、SPOCs的开发与应用（编号：GDJG20142376）。

Brief Discussion of Reformation on Optics Experimental Teaching

Liang Feng1， Yang Qian1， Su Wenling2， Li Songquan1， Mo Jiexiong1， Zou Changwei1

1. Physical Experiment Center， Lingnan Normal University， Zhanjiang， 524048， China 2.Harbin Institute of Information Technology， Harbin， 150000， China

Abstract：We proposed a hierarchical optics experimental teaching model， which first combines basic experiment with MOOC（massive open online courses） and Micro-lecture， secondly combines comprehensive design experiment with teaching model of fipped classroom，fnally combine open experiment with fnal evaluation and contest. The proposed hybrid teaching model is used for training students' basic experimental and teaching skills.

Key words：micro-course； massive open online courses； layered teaching； fipped classroom； optical experiment