近代物理实验课程教学探索——以声光效应实验为例

仲伟博

(泉州师范学院 物理与信息工程学院，福建 泉州 362000)

近代物理实验是继普通物理实验之后物理专业或相关专业开设的专业核心课程之一，具有很强的技术性和综合性，对培养学生的实践能力和创新精神有着重要的地位[1]。尤其是通过近代物理实验的学习可以帮助学生更好地丰富和发展物理学思想，更有利于培养学生的科学思维能力、深入探究问题及科学处理问题的能力，所以探索近代物理实验课程的教学改革方法对提高课程教学质量具有非常重要的意义。许多同行都进行了深入的研究与探讨，如文献[1]～[7]，提出了值得学习和借鉴的思路和方法。

目前学校开设近代物理实验的是物理师范专业，“声光效应实验”是该专业近代物理实验课程的实验项目之一。由于声光效应已经广泛应用于声学、光学和光电子学等多个领域，声光器件具有良好的发展前景，并且在不断地满足科学探究、工业生产及军事应用等方面的需求。因此，探索“声光效应实验”项目的教学改革方法具有实际意义。

1 现状分析与网络教学形势

1.1 现状分析

“声光效应实验”项目具有实验原理涉及理论知识点比较多，实验仪器操作又较为复杂，难度比较大，时间比较长。近几年，随着招生数量的逐年扩大，高等教育已经从精英教育转变为大众教育。作为地方普通应用型本科院校，招收的学生基础不太高，一些学生学习的自觉性不高，有些学生的课前实验预习流于形式，并没有达到预习的目的。这就给在有限的课堂教学时数内，按着传统的教学方式完成实验教学任务带来了一定的压力和影响，即使通过延长教学时间完成实验教学，一些学生的实验原理掌握和实验操作也并不太好。

1.2 网络教学形势

我国是互联网应用高度发达的国家，现在大学生电脑基本处于普及状态，尤其是手机已经成为学习生活的必需品。而且移动运营商给大学生提供的网络套餐流量又非常大。这些都为学生进行线上课程资源的学习提供了必要保障。

2013年被称为中国的慕课(MOOC)元年，自清华大学的“学堂在线”在2013年面向全球开放以来，中国的各种网络在线开放课程学习平台和免费网络课程，如雨后春笋迅速地发展起来，为学习者提供了非常广泛的线上课程学习机会，也为线上线下混合式教学提供了有效途径。尤其是受新冠疫情影响的原因，各种课程的线上教学模式以及线上线下混合教学模式更是突飞猛进地发展起来，已经成为一种常态化教学模式的必要补充，以及防控疫情时的课程教学方式。

为了解决“声光效应实验”项目所面临的情况，探索将“慕课”模式与传统的实验教学模式相结合的方法，构建了基于线上课程内容学习和传统线下教学方式有机融合的“声光效应实验”项目混合式教学模式。

2 线上课程资源与教学策略

2.1 线上课程资源

近代物理实验的同一个项目实验名称，各个学校可能使用的实验装置与仪器并不是一样的。为此，既要结合本校“声光效应实验”项目的实验仪器与装置，又要结合我们地方普通应用型本科院校学生的基础情况和课程目标，还要考虑到线上课程资源要在一定程度上能够提高“声光效应实验”项目学习的高阶性和挑战度。为此，笔者选择了国家首批“211工程”重点建设大学、国家“双一流”建设高校长安大学物理实验教学中心的“声光效应实验”线上课程资源，以便更好地进行线上线下混合式教学探索。

2.2 教学策略与方法

(1)传统教学模式

传统“声光效应实验”项目的教学方式，由三部分构成。课前预习，学生根据实验讲义进行课前预习，书写预习报告。课堂教学，老师检查预习报告，讲解实验原理，讲解实验仪器的使用、调节操作方法及测量数据等，然后学生按着老师的讲解进行实验操作，调试仪器，观察实验现象，测量并且记录实验数据，老师答疑并检查测量数据等。课后，书写实验报告。

由于课堂老师讲解实验原理和实验操作的时间较长，课程时数有限，课堂回答学生遇到的个性问题时间相对较少，学生自己深入探讨实验过程中遇到的问题，或者研究感兴趣的实验现象的时间也受到教学时数的限制。而且老师讲解后，学生再进行实验操作，也不利于自主学习能力的培养。

(2)线上线下混合式教学模式

线上线下混合式“声光效应实验”项目教学模式主要分为以下几个步骤。

第一，课前预习

学生不受时间和空间的限制，充分自主地学习“声光效应实验”项目的线上课程资源，还能够在课前结合线上课程与同学进行探讨，还可以与老师线上交流，从而更好地了解实验原理，了解本实验仪器的调节和操作方法，掌握实验操作步骤及注意事项等，并在此基础上形成书面预习报告。

第二，课堂教学

1)老师提问检查课前预习情况。考核学生对喇曼-奈斯衍射、布喇格衍射原理的理解情况；检查学生对声光偏转现象和声光调制现象的认识程度等；了解学生实验操作方法的掌握情况等。

2)与传统教学模式不同，老师针对提问过程中普遍存在的共性问题以及重点、难点进行讲解，并对实验操作难点进行演示，而不是把实验原理全部讲解，也不是实验操作全部演示。

3)学生在有质量地完成了实验的线上学习之后，已经对整个实验有了比较全面的了解[8]。结合线上课程预习及老师讲解的难点，学生独立地完成实验操作及实验数据的测量。这样就在一定程度上实现了翻转课堂，保证实践效果，从而提高实验教学质量。

4)学生在实验过程中遇到问题可以相互探讨，老师也有比较充足的时间去启发、引导学生积极探究问题，并能更多发现学生的实验操作及测量数据存在的个性问题，以及解决在实验过程中遇到的难度大的问题等。

第三，课后复习及完成报告

1)课后学生可以根据自己做实验的情况，结合线上课程资源再自主复习，从而达到温故而知新的目的。

2)完成实验报告的书写任务。

3)利用线上课程资源完成期末考前复习。

总之，线上线下混合式教学模式比传统教学模式有更多优势，非常有利于学生实践能力和创新能力的培养。

3 线上线下混合式教学模式的作用

线上线下混合式课程是2019年《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中的五种类型课程中的一种形式。采用这种线上线下混合式教学模式进行“声光效应实验”项目教学可以起到由以下几个方面的作用。

3.1 拓展学习资源，延伸“课堂”时间与空间

传统教学模式，学生学习资源比较少。线上线下混合式教学模式，线上课程不仅丰富了课程资源。学生还可以利用零散时间，按着自己的学习习惯，自拟计划，随时随地学习。而且可以根据自己的理解和掌握程度，带着问题去学习，可以重复多次去学习等。还可以利用网络与老师交流。因此，扩大了“课堂”的时间与空间，弥补了课堂教学时数不足的问题。

3.2 突出以学生为中心，培养自主学习能力

课前预习，学生要完成线上课程资源，形成书面预习报告；课堂教学，学生课堂基本上要独立完成整个实验过程，测量并记录数据。这个过程不仅充分突出以学生为中心的教学理念，还能打破学生传统的习惯性认知模式，在潜移默化中培养学生的自主学习能力和创新实践能力。

3.3 提升课程高阶性和挑战度

学生通过课前自主学习线上课程资源，在丰富学习内容的同时，提高了对课程课前预习要求，评定预习成绩，给学生科学“增负”，一定程度上提高了实验项目学习要求；课堂上，老师只讲重难点部分，以及指导和答疑，而不演示整个实验过程。学生需要根据线上课程资源的学习，自己独立完成实验操作及测量等任务。在这个过程中，不仅能增加课程学习的广度和难度，还能培养他们深入分析问题、大胆提出质疑的科学精神，以及创新探究的能力，从而提升实验项目学习的高阶性和挑战度。

4 结 语

在电脑，尤其是手机普及的今天，在“慕课”教学理念的影响下，在我国网络课程飞速发展的今天，在防控新冠疫情的背景下，线上线下混合式教学模式，不仅能丰富“声光效应实验”项目的教学资源，还能拓展“课堂”空间和时间，满足学生不受时间地点限制的个性化，自主化地学习需求，以及可以随时复习，实现温故而知新目的；还增加师生线上沟通渠道，更有利于激发学生的学习兴趣，挖掘学生潜能，培养学生自我约束力、自主学习能力和创新能力等。因而，探索“声光效应实验”线上线下混合式教学模式是非常具有实际意义的。