探究性混合教学模式在大学物理实验教学中的实践

路斌　张亚萍　李静

[摘要]以翻转课堂为基础，利用思维导图、学习任务书、微信学习群等手段，建立一套大学物理实验探究性混合教学模式，将探究性教学贯穿于整个实验教学过程中。实践证明，探究性混合教学模式可以有效弥补传统实验教学模式的不足，加强教学效果。

[关键词] 探究性教学;翻转课堂;大学物理实验

[中图分类号]  G642                  [文献标志码]  A                       [文章编号]  2096-0603（2018）34-0292-02

一、前言

大学物理实验是理工科学生必修课程，传统教学模式是学生课前阅读实验教材，课堂上听教师讲解，然后在教师指导下测量数据并完成实验。在整个学习过程中，学生只是被动地对实验步骤进行重复操作，缺乏独立思考的空间。为达到培养创新人才之目的，我们利用探究性教学与翻转课堂结合的混合教学模式，有效地弥补了现有实验教学的不足。

二、基于翻转课堂的探究性混合教学模式在大学物理实验教学中的应用

传统翻转课堂将教学内容制作成微课，上传到网站，但仍然沿袭了“被动性学习”的教学模式，学生不用自己探究，只是在被动学习，传统翻转课堂只是翻转了学习的时间和地点，而没有翻转被动性学习的本质。

探究性混合教学模式将传统翻转课堂和探究性学习有效地结合，其特点在于师生双向互动式沟通，教师利用思维导图和学习任务书，指导学生进行课前预习，运用微信学习群，进行师生互动。在整个教学过程中，教师设定学习目标，学生研究实验原理，实施实验过程，教师只是指导者和辅导者[1-2]。教学环节分为课前、课中和课后三个阶段。

在实验课前，教师将思维导图、学习任务书和微课课件上传到校园网站，学生通过在线网上预习实验内容。利用微信学习群，建立了学生和教师之间的沟通平台，学生遇到不清楚的问题可以随时与教师探讨。学习任务书是教师发给学生自我学习的指令，包括实验目的、原理、操作等内容。思维导图是图形思维工具，把学习要点以网状图的形式表示出来，可以全面掌握实验内容，避免预习的盲目性[3]。

在实验课中，教师根据预习内容，提出思考问题，让学生自由讨论，发言分享。然后由学生独立操作实验仪器，完成实验。在学生实验过程中，教师有针对性地进行个性化教学指导，实现探究性学习的教学目的[4]。

在实验课后，学生遇到不理解的问题时，仍可通过微信学习群与教师沟通请教，实现教学互动全过程。同时，教师对教学方法和手段进行改进，提升教学效果。

三、教学应用实例

下面以“光栅衍射测波长—分光计的应用”实验为例，介绍探究性混合教学模式的应用情况。分光计是重要的光学实验仪器，由于结构复杂，学生很难通过阅读教材掌握实验内容，导致学生基本放弃课前预习，只是通过教师课堂讲解完成实验，使学习陷入被动。根据上述的教学流程，我们进行了如下教学安排[5-7]。

（一）设定学习目标

教学内容包括两个方面：一是分光计的调节，二是光栅衍射测波长。其中，分光计的调节是教学难点。为此，我们设计了指导学生预习的思维导图，对实验内容做出了详细的指导。由于思维导图只是结构框架图，所以必须通过下达学习任务书提出详细要求，对具体实验预习内容进行详细的说明。利用思维导图和学习任务书的有效结合，可以让学生掌握学习的重点内容，激发学生的学习热情。

（二）设计微课

根据学习任务书中的教学重点，我们录制了微课课件，并发布到物理实验中心学习网站上。微课课件由教学视频、PPT+音频、Word文档等形式表现，在微课设计中一定要注意教每个微课课件只能针对一个教学要点，时间控制在十几分钟以内，便于学生随时随地利用课余时间预习。

（三）课前预习

在教师将教学资料上传到学习网站后，学生就可以在线预习实验内容。从这个环节开始，学生就成为学习主体，教师转变为引导者。学生可以根据自己的掌握程度，有选择性地进行课前预习，遇到不清楚的问题时可以通过微信群与教师沟通交流。

（四）课堂互动

课堂互动指课堂上师生之间的互动教学过程。具体教学环节如下：（1）教师对基础性问题进行提问，将问题分为基础性问题和探究性问题两类。基础性问题指基本概念类的问题，如分光计由哪几部分组成？什么叫视差？什么叫减半逐次逼近法等。根据提问结果，教师可以了解掌握学生预习效果，同时也给予预习成绩。（2）教师对教学内容进行启发式讲解，介绍仪器操作。（3）教师提出探究性问题，让学生进行讨论，这是探究性教学的关键步骤。所谓探究性问题是指需要学生讨论，通过实验操作才能得出结论的实验问题。这些问题通常都与实验观察密切相关，如载物台上平面镜放置位置要求的原理是什么？如何判斷望远镜达到自准标准？造成光栅衍射线不等高的原因是什么？这些探究性问题包含深刻的实验原理可以很好地锻炼学生的思维判断力。

讨论采用分组讨论法和漏斗提问式讨论法。分组式讨论法将学生分成几人一组，由教师提出问题，组织学生自由讨论，时间为5分钟左右为宜。漏斗提问式讨论法以漏斗式提问法为基础。由教师提出问题，以学生抢答的方式进行群体讨论，最终把教师想要的答案通过学生的嘴表达出来，这个过程就像漏斗过滤一样。例如，对如何调节望远镜光轴垂直载物台转动轴，可按如下教学流程引导。教师问：调节需要分几步？学生答：分为粗调和细调。教师问：如何粗调？学生答：调节载物台螺丝等高，调节望远镜螺丝水平。教师问：如何细调？学生答：利用减半逐次逼近法调节。教师问：什么是减半逐次逼近法？学生答：调节望远镜水平螺丝，使“十字”向中间刻线逼近一半距离，再调节载物台水平螺丝，使“十字”移动一半距离。由于篇幅所限，在此不再就讨论问题赘述[8-9]。

（五）课后总结

在实验课后，学生独立完成实验报告。在学生完成实验报告的过程中，如果遇到问题，可通过微信群与教师交流。同时，教师也要根据课堂教学中发现的问题进行教学反思，对教学方案进行修改。

从上述介绍中可以看出，探究性混合教学模式最大的特点在于师生之间的互动，教师把控着整个教学过程的主控权，利用课前、课中、课后三个教学环节，充分调动学生的学习积极性，达到预期的教学目的。

四、教学评价

教学评价对教学工作的改进具有重要意义，教师所采取的教学评价体系是双向的，即教师评价学生，学生也同时评价教师。

在教师评价学生方面，注重学生课堂参与和创新能力的表现，将实验分为探究性和非探究式两类：探究性实验是注重实验规律研究的实验，非探究性实验则是验证或观察性实验。探究性实验成绩评定比例是预习20%，课堂表现60%，实验报告20%;而非探究性实验则是预习20%，课堂表现40%，实验报告40%，探究性实验课堂表现分数60分，说明更注重学生的参与性。在学生评价教师方面，主要从对教师的总体印象、教师实验教学技能、教师实验技术技能三方面进行评价，通过学生对教师的逆向评价，可以较好地督促教师改进教学手段，提升教学效果。

五、思考与建议

本文对探究性教学混合模式进行了探讨，利用学习任务书，思维导图等教学手段，促进了大学物理实验教学效果的提升。在此，对此种教学模式的应用也提出一些建议：（1）探究性教学体系的建立需要积累大量资料，非一人一己之力能达成，需要教学团队的通力配合，中国石油大学（华东）物理实验中心是省级实验教学示范中心，多年来在全体教师的努力下，积累了丰富的教学资料，打下了良好的基础。（2）在微课制作中，力求小而精的课件设计，时间控制在15分钟内，方便学生利用“碎片化”时间学习。（3）微信公众号是一个较好的学习平台，利用此平台可以发布教学视频、教学信息、上课通知等，必须专人负责进行維护。

中国石油大学（华东）大学物理实验中心承担了量大面广的基础教学同时，非常注重对学生创新能力的培养[10]，自2011—2017年间，指导学生承担校级以上大创项目97项，获省级以上科技创新大赛奖37项，多名教师获得省级以上教学讲课比赛大奖。同时，学校也非常重视探究性实验教学的研究工作。在教务处《关于开展2018年探究性实验项目建设工作的通知》的文件通知中，指出学校将在2018年建设10个左右具有标杆效应的探究性实验项目，到2020年将建设一批公共基础类探究性实验项目。我们希望通过对探究性实验教学的研究，把大学物理实验教学建设成为突出学生主体地位的专业学科，激发学生参与实验学习的积极性。

参考文献：

[1]郭绍青.高校微课“趋同进化”教学设计促进翻转课堂教学策略研究[J].中国电化教育，2014（4）：98-103.

[2]金桂.大学物理设计性实验教学模式探讨[J].实验科学与技术，2015（13）：66-68，76.

[3]余小英.思维导图在大学物理实验中的应用[J].河池学院学报，2014（5）：118-122.

[4]彭力.有关大学物理设计性实验教学的几点体会[J].实验技术与管理，2006（8）：106-108.

[5]王世燕.大学物理实验分层次教学模式的探索与实践[J].物理与工程，2017（27）：47-50.

[6]郭雅慧.探究式教学在分光计实验教学中的应用[J].大学物理实验，2017（30）：120-123.

[7]李书光，张亚萍，朱海丰.大学物理实验[M].北京：科学出版社，2012：130-142.

[8]何光宏.大学物理实验探究式教学的思考[J].实验室研究与探索，2011（7）：292-294.

[9]张艳亮.大学物理实验实施探究式教学的探索[Z].大学物理实验，2009.

[10]张亚萍.建设物理实验系列课程培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2014（6）：214-218.