大学物理实验混合式教学改革与实践

汪 洁

（广东技术师范大学光电学院 广东·广州 510665）

0 前言

大学物理实验是工科院校重要的一门学科基础课，是“新工科”建设改革课程核心。但是，长期以来，大学物理实验课被边缘化，课程本身得不到学校的重视，课时量不断缩减，课程的教学水平也亟待提高，在国家大力发展“新工科”建设的形式下，传统教学方法达不到“新工科”授人以渔的要求，为此，有必要对教学方法进行深入思考并积极探索和改革。

随着网络技术和现代信息技术的发展，我们获取知识的途径，思维方式和资源平台都发生了翻天覆地的变化，特别是智能手机的普及，为混合式教学提供了很好的平台和工具。根据学生的实际特点，就本校物理实验的实验器材和条件的实际情况，提出了物理实验体系建设的一系列举措，以形成适用于我校特点的大学物理实验课程体系，提高大学物理实验课的教学效果。

1 实验教学新模式

我们设立了混合模式下的实验教学体系，采用线上、线下两种教学模式相配合，既能保证教育部课程指导委员会所规定的课时教学要求，又能适应我校新形势下的通识课程的教学改革。

根据大学物理实验课程的特点，为了培养学生的实验技能，提高学生的科研素质，我们将大学物理实验教学活动分成课前、课中、课后三个模块进行教学，以问题和任务引导指导学生的整个学习过程。

首先，课前利用教学平台或班群推送学习资源（主要是配合我校实验仪器的自制视频微课），根据教学目标设计预习任务和思考题引导学生课前预习；

其次：课中学生进入实验室后独立完成实验项目，完成实验的同时用手机拍摄现场实验小视频，教师现场指导；

最后：课后学生进行数据处理与分析，撰写实验报告并上传自己制作的实验小视频。

1.1 重塑课前预习

对大多数学生而言，在实验开始前，才会学习实验讲义内容。在实验过程中，大部分学生只是遵循常规的实验方法，根据老师的示范或实验讲义一步一步操作，并没有深入理解和掌握实验的内涵，这极不利于培养学生的主观能动性和自主创新性。

我们根据本校大学物理实验室的实际情况，按照项目和类别建设大学物理实验微课视频资源，重视并重塑预习，将每个实验项目的实验原理、实验步骤、操作示范等内容分别制作成一系列小于5分钟的微课视频，用视频压缩软件无损压缩，一个视频文件最多只有几兆，课前上传到Q群或网络平台，学生在手机上可以有重点地随时观看，在实验前预先学习，若有不懂的地方可以很方便地重复观看学习，视频学习完成后还需通过平台上的预习测试题。

学生们提前学习微课，把实验原理步骤实验操作等在实验前弄清楚，熟悉实验仪器结构和用法，进入实验室后主要精力放在实践操作和数据处理分析，极大地提高课堂效率。

1.2 重视学生实验动手能力的培养与考核

课堂上，由于学生提前预习了实验原理、实验仪器、实验步骤、实验操作等知识，教师在课堂上只需要讲解重点或者学生容易犯错、忽视的内容，可以缩短课堂讲解的时间，将大部分时间留给学生，让他们尽快进入实验操作状态。

为了加强对实验过程的考核，我们特别增加了一个视频考核环节：每个实验特别要求学生用手机录制实验过程小视频，每个小视频不超过2分钟，录制的同时要讲解该实验过程，并拍摄实验数据，实验完毕将小视频上传到班级QQ群的“老师助手”上，学生之间可以互相查看、相互打分，学生们在互相查看和打分的过程中更加深了对实验原理及操作过程的理解和细节的把握。教师根据视频中学生的讲解和实验操作情况给出实验操作成绩。刚开始有的同学把握不好录视频的节奏，不过一两次课下来，就已经做得很顺手了。有些同学把实验过程讲得很好，作为优秀视频给大家展示，并保留存档。

这样学生不仅深刻、全面地掌握了一个实验，还懂得了如何讲解，视频中还保留了实验数据，杜绝了实验课应付了事，实验报告抄袭或篡改数据的弊病，很大程度上实现了公平对待学生的学习效果。这种方式对学生提出了更高要求，用手机自己录制实验过程小视频，对现在的大学生来说不是难事，平时他们就是手机一族，利用常用的视频播放软件转码可以将视频压缩到几百 K或几 M 大小，保存起来也不占太多空间。

1.3 鼓励学生自己动手做实验

鼓励学生在课外进行自学或实践。鼓励他们进行小实验、小制作、小发明等科技活动，带领他们参加校内外各种科技创新竞赛。在今年上半年疫情期间，教师给他们提供了各种居家实验的方法和思路，比如：本学期学到波动光学中的干涉和衍射，学生们只需要一只激光管、电池、纸和刀片就可以自己动手做光的干涉和衍射实验，激光管在淘宝网上2元包邮，其他材料也都随手可得，只要他们感兴趣，随时都可以开始着手行动。在动手实验过程中会不断发现问题，比如：自己用刀片制作的双缝或者单缝，如果尺度把握得不好，就根本做不出来或者实验现象不明显；再比如：怎样将光路固定和对准也是一个大问题，需要很多巧思，干涉或衍射图样做出来如何测量数据才会比较准确，怎样计算入射光的波长，需要用到哪些理论等等；都是考验学生的思维和实践动手能力的。发现问题可以及时与老师沟通交流，为解决问题会调动学生全方位的思维，从理论到实践，再从实践回到理论。一路升级打怪一路成长，一个小小的实验可以让学生受益良多。

鼓励学生的课外学习和科技实践活动，实验室积极搭建创新实践平台，通过开放实验室、参与研究课题等方式积极创造条件，将学生的物理实验课程和科研训练项目相结合，以科研带动学生深入学习，实现学生的分层发展。在课外探究的过程中，教师对学生提出更高的要求，提供更专业和深入的相关文献资料给学生，最大限度地激发学生自主学习、自主探究的能力。

1.4 课程考核评价改革

大学物理实验课本身是一门实践性很强的课程，以往对于实验操作部分的考核依据比较模糊，教师在课堂上无法对所有学生的实验操作情况做出精准的评价，有了学生自制的实验操作视频，教师不但可以全程观察学生动手实验过程，学生在实验过程中出现的亮点、问题及得到的实验数据都有记录，给出的实验操作成绩有理有据。

完整的实验课程考核包括：（1）考查学生实验预习，是否认真阅读实验讲义认真观看实验视频，（2）考查学生实验操作过程是否规范正确；（3）数据处理步骤是否完善、单位是否正确、分析问题是否详细全面、实验报告是否规范整洁、结果误差等等。这项措施实施以来，学生明显对大学物理实验课更重视，预习效果更好，实验课质量不断提高。

2 总结

大学物理实验混合式教学模式，显示出了极大的优越性。通过线上、线下教学内容兼容互补；促进了学生积极、主动和自主钻研实验项目和实验仪器；较好地培养了学生学习的思维能力、实践动手能力和创新能力。

通过教师在群中提前推送的课前预习实验微课小视频，学生可以在课前随时进行“自学”，对个别实验原理或实验操作难点可以有重点、有专题地反复观看。课堂上，学生可把时间主要用在实验观察思考和操作上，提高了课堂效率，有的学生课上不仅能很好地完成要求的实验内容还能提出新的问题并进行探究。

重视对学生的实践动手能力的培养和考核，增设一个要求学生自己用手机录制实验小视频的环节，教师可以根据学生视频中的操作过程及数据评定学生的实验操作成绩，杜绝学生课后进行抄袭和篡改数据。鼓励学生结合所学理论知识，课后自己动手开展创新小实验，激发学生的学习热情，自觉提高全面素质，增强创新意识，并进一步培养了学生的创新能力。积极参与到各类科技创新活动中去，实现教与学的良性反馈。通过上述一系列混合教学模式及举措，提高实验教学质量，实现高素质创新型人才培养的目标。