大学物理实验教学论文

2022-04-17

【摘要】针对传统大学物理实验教学中存在的问题,结合微课教学模式的优势分析,将微课教学模式引入大学物理实验教学中,取得了良好的教学效果,可为后续微课程在大学物理实验教学中的开发设计与实践应用提供借鉴。下面是小编精心推荐的《大学物理实验教学论文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!

大学物理实验教学论文 篇1:

基于物理规律探索下大学物理实验教学方法的研究

摘 要:大学物理实验教学由于缺乏科学的教学方法,教学效果不够理想,不符合新时代创新型技术人才的培养目标。文章首先对大学物理实验教学的理论基础进行分析,并介绍几种物理规律探索方法。在此基础上,探讨基于物理规律探索的大学物理实验教学模式构建策略,以期通过教学方法创新,提高大学物理实验教学成效。

关键词:物理规律探索;大学物理实验;教学方法创新

前言

在知识经济时代下,高新型技术人才培养是国家经济乃至综合国力发展的源动力。物理学科作为一门重要的自然学科,高水平的专业人才在各个行业中均发挥着重要作用。在学科发展过程中,物理学科形成了一些重要的思想规律和探索方法,这些规律、方法在大学物理实验教学中的融入是提升学生认知能力、培养学生创造力的重要基础。近年来,基于物理规律探索的大学物理实验教学方法受到了学界的广泛重视。应在理清其理论基础和实践方法的基础上,创新教学模式,为国家培养更多实用型创新人才。

一、大学物理实验教学的理论基础

(一)元认知理论

元認知(meta-cognition)是指主体对认知活动的认知,包括当前认知过程、自身认知能力,以及两者相互作用的结果。元认知理论的主要研究内容包括元认知知识、元认知监控和元认知体验。其中,元认知知识是指与认知活动有关的规律和知识,具体包括陈述性知识、程序性知识和条件性知识。元认知监控是指元认知知识的运用过程,即实际认知活动。元认知体验则是在元认知监控中产生的各种情绪,自我效能感较高者会获得较多的积极体验。现代教学中的自主学习能力培养实际就是元认知能力培养,开展教育教学活动要同时关注于学生的认知能力和认知情感发展,帮助学生掌握更多正确的思维方法,提高其自我效能感[1]。

(二)交往学习理论

交往(communication)学习理论又称为人际学习理论或沟通学习理论,是指学习者在与人沟通、交流、互动的过程中,完成知识获取和能力提升的过程。交往学习需要建立在平等、自由的沟通过程基础之上,双方互相尊重,遵从彼此共同的开展沟通,并在沟通过程中获得启发和借鉴。所谓“听君一席话,胜读十年书”,良好的沟通交流往往可以获得意想不到的学习效果,帮助学习者走出思想误区,获得智力和心理的快速发展。在大学学科教学中,交往学习的双方可以使教师与学生或学生与学生,交往学习方式以小组讨论形式为主。一般小组规模为4~8人,围绕某个主题展开讨论。人数过多或过少,都会阻碍沟通交流的充分进行。此外,在沟通过程中的不合理限制、或个别学生的长时间发言,都会影响交往学习效果。良好的交往学习过程应是讨论者提前做好准备,在讨论过程中有理有据的进行辩护,并且在小组内做好责任分工,使讨论过程能够充分进行[2]。

(三)创新思维培养

创新思维(Innovative thinking)的内涵是创新与突破,即打破现有理论、常规的框架,从不同思维角度出发,采用不同的方法,探索未知领域或刷新已有认知。物理学上的每一位伟大科学家都具备优秀的创新思维能力,而且具有勇于质疑、勇于批判的精神。大学是培养学生创新思维的关键时期,一个人在大学时期的身心发展已经较为成熟,具备抽象思维和批判思维能力,思维创造力、思维辩证性不断提高,为物理实验教学奠定了基础。从另一个角度来看,物理实验也是学生创新思维能力发展的最佳途径。因此,创新思维培养与物理实验教学是两个不可分割的部分,应将创新思维培养作为课程教学的核心目的,充分发挥两者的相互促进作用。

二、物理规律探索方法

(一)观察实验法

物理学中的方法论是在物理学发展的漫长过程中形成的科学探索方法,主要包括观察实验法、逻辑思维法、数学方法等。其中,观察实验法是物理学研究的基础,大多数物理规律的发现都源于生活观察和实验验证。比如牛顿发现万有引力,法拉第发现电磁感应现象等。但多数生活中的物理现象只是表面现象,可能得出错误的结论,需要进行科学实验加以验证。比如亚里士多德认为“物体下落速度和重量成比例”,而后伽利略通过比萨斜塔上的两铁球同时落地实验推翻了这一学说。因此,物理学研究是一个观察、实验验证、总结、再观察的循环过程[3]。

(二)逻辑思维法

逻辑思维法是以事实材料为依据,通过归纳演绎、分析综合、推论验证和假说实验发现物理规律的过程。其中,归纳演绎法是基于大量事实依据进行归纳总结,排除次要因素和干扰因素,得到正确的结论。分析综合法是将研究对象进行分解,分别对每个部分进行研究,最后再将各部分研究成果综合起来,完成一个复杂问题的研究。比如物理力学中的分解、合成方法、物理学微元思想等。推论验证法是先根据已知事实提出一个合理的假设,再通过实验等方法对其进行验证,通常需要以大量实验为基础,比如麦克斯韦对法拉第电磁感应定律的进一步研究。假说实验法是针对同一问题提出不同假说,分别采用不同方法对其进行论证,排除错误观点,最终得出相对正确的结论[4]。

(三)数学方法

数学方法一直是物理规律探索的重要方法,数学方法对于物理学研究而言不仅仅是一类计算工具,许多数学思维对物理学研究起到了重要影响。比如物理学中瞬时速度的提出,应用到数学的极值思想,电场强度和磁感应强度的概念设立,应用的是数学中的比值定义法[5]。

各种物理规律探索方法的应用不仅推动了物理学的发展,也为大学物理实验教学提供了基础,基于这些科学的探索方法实验教学流程,可以激发学生的探知兴趣,使学生更容易的理解、接受物理学知识,并掌握自主探索能力。

三、基于物理规律探索的大学物理实验教学策略

(一)教学流程设计

1. 基于上述物理规律探索的大学物理实验教学流程主要包括以下几个环节:实验前准备,物理实验是验证物理推论、假说的重要方法,由前述物理观察实验方法的分析可知,物理研究是一个从观察到实验验证,再到总结的过程。在进行实验前,首先要让学生充分了解物理实验研究的原因和基础,在生活中观察类似现象,或通过查阅资料,了解相关研究过程。因此,在大学物理实验教学前,应预留出足够的时间让学生了解实验研究背景、搜集相关资料,这是培养学生物理实验学习兴趣的关键。应提前两周时间布置实验任务,并以预习报告的形式,检验学生的预习成果,让学生自主设计实验方案。在此过程中,学生可以充分了解实验目的、实验内容以及实验所必需的知识技能,并通过充分的实验前准备,为实验探究效率提供保障。

2. 讨论前准备,基于交往学习理论,为确保学生在物理实验上的讨论效果,在进行小组讨论前,应做好充分准备,让学生明确开展讨论的原因和必要性。学生在准备过程中应充分了解实验涉及的物理规律,根据课前搜集的资料和生活观察,提出合理推论,对实验涉及到的物理量之间的关系进行科学分析,确定实验方法和操作流程。在小组讨论前,教师与学生应做好沟通交流,在与学生的交流过程中,对其小组探究方向加以引导,共同分析完成实验探究的关键要素。在此基础上,确定实验方案,并对实验中的难点问题进行预估,围绕这些难点问题展开充分讨论。

3. 实验与探究过程,在物理实验课堂教学过程中,主要以小组实验和讨论的形式开展,在小组讨论的基础上,还可以进行组间交流和全班讨论。W.Wilen指出:“讨论是一种教师与学生、学生与学生之间开展的教育性、群体性、反思性结构交流。”在讨论过程中,应做到全员参与,激发学生的思维主动性,用于提出自身观点,并通过有理有据的分析辩论,解决矛盾问题,获得统一的认知。因此,实验与探究过程应该是一个问题驱动过程,教师在学生的实验探究中应发挥引导作用,问题引导学生发现知识、探索知识、解决问题。

4. 归纳总结,得出物理规律,经过上述准备和实验过程,学生充分对各种观点进行分析和验证,最后进行归纳总结,得到一般数学规律,并对其进行进一步提炼和总结,得出物理规律。由于学生物理基础的差异性,以及物理探究能力的局限性,教师应充分参与到分析总结过程,引导学生反思实验过程,排除干扰因素,最终得出正确结论,完成实验教学目标。基于物理规律探索的实验教学总体流程如图1所示。

(二)教学方法选择比对

基于目前大学物理实验教学现状,可以将物理实验教学方法分为三大类:1. 传统教学方法,传统教学方法泛指以教师说明、演示实验、学生模仿实验、教师总结为主的传统物理实验教学模式。在该教学模式下,问题的提出、解决方法选择以及最后的物理规律总结都以教师为主,学生的实验过程主要是模仿教师的演示实验,问题讨论和实验方法限制性较强,不利于学生的创新思维发展。针对传统教学模式的多种弊端,目前教育专家和一线教师都在寻求教学方法的创新,以期改变以往教学模式。2. 探究式教学方法,该方法是在新课改要求下逐渐流行起来的生本教学方法,经过多年的研究与实践,教学方法体系已较为成熟。该方法以培养学生的自主学习能力和实践探索能力为主要目的,通过布置探究性学习任务,以小组探究方式开展探究活动,有利于发挥学生的主体作用。但就物理实验教学而言,探究学习方法的内容过于宽泛,缺少对物理思想的关注,由于学生的物理基础参差不齐,多数小组的实际探究效果不够理想。3. 基于物理规律探索的教学方法,目前该方法在大学物理实验教学中应用较少,但从上述教学理论基础分析以及方法流程分析可以看出,该方法是一种适用于大学物理实验教学的科学教学方法,相比于前两种方法教学针对性更强,更有利于培养学生的物理思维和自主探究能力。三种教学方法的比较如表1所示。

(三)教学案例分析

以牛顿第二定律探究实验为例,基于牛顿发现物理规律的过程进行实验方案设计,主要实验仪器为气垫导轨,在实验准备阶段,由学生自主上网或通过图书馆查阅相关资料,了解牛顿生平贡献及发现牛顿第二定律的过程。

具体实验过程如下:

1. 问题提出,探索加速度a、合外力F以及质量m之间的关系,通过实验设计研究总结物理规律。2. 预习情况检查,以随机抽样方式,对学生进行提问,了解学生实验前准备情况。3. 小组探究问题的确定,主要问题包括:(1)如何使用给定仪器设计实验,完成实验任务?(2)气垫导轨和计数器的使用方法;(3)如何应用控制变量法?(4)合外力如何产生?(5)加速度如何测量?采用直接测量法还是间接测量法?(6)实验过程中摩擦力的处理;(7)实验数据处理方法。4. 问题解决过程,通过课前准备,排除明显的错误认知和不可能实现的实验方案,合理设计实验过程。通过查阅教材和相关说明,了解仪器使用方法。采用控制变量法将多因素探究问题转化为多个单因素探究问题的研究,每次只改变一个变量,最后通过综合分析方法,得出实验结论。在牛顿第二定律研究过程,可以在合外力F一定时,探究加速度a与质量m的关系,在质量m一定时,对合外力F与加速度a的关系进行研究。其中的关键是合外力F的控制,通过斜面问题启发学生思维,利用现有给定仪器创造合外力的控制条件。具体方法为将气垫导轨调水平后,在一端垫一块高度为h的垫块,使导轨形成与水平面成α的夹角,以此控制合外力F大小。在此基础上,使用测量仪器测量加速度a,采用自拟表格进行数据记录,绘制图像,从图像中总结物理规律,并对误差进行分析和改进。最终得出两点结论:1. 质量m一定时,加速度a与合外力F成正比;2. 合外力F一定时,加速度a与质量m成反比。

四、结束语

综上所述,基于物理规律探索的物理实验教学方法更适用于大学物理实验教学,有利于培养学生的物理思维,提高学生自主学习能力。通过学习方法的理论基础和主要物理规律探索方法進行研究,可以为大学物理实验教学提供新的思路,改变以往教学模式的不足,采用科学教学方法激发学生的学习兴趣和创新意识。在此基础上,通过合理设计实验过程和理论学习过程,可以充分发挥学生的主观能动性,主动探究物理规律的形成过程和理论依据,从而对物理知识产生更加深刻的理解和认识。

参考文献:

[1]韩璐.支架式教学法在大学物理实验教学中的应用[J].吉林省教育学院学报,2016,32(11):68-70.

[2]余玉阳.基于Flash的大学物理电学仿真实验的设计与实现[D].华中师范大学,2015.

[3]刘启龙.大学物理实验教学改革探索[J].群文天地,2013(02):177.

[4]刘启龙.大学生物理实验课程教学改革的研究[J].齐齐哈尔师范高等专科学校学报,2013(01):122-123.

[5]梁业广.大学物理教学模式的研究和实践[J].中国校外教育,2012(30):112.

[6]沈阳,张云竹.基于微课模式的大学物理实验教学改革分析[J].高教学刊,2017(15):112-114.

[7]刘甲.关于高校物理实验教学改革的思考[J].高教学刊,2016(24):128-129.

作者:李冬梅

大学物理实验教学论文 篇2:

微课教学模式在大学物理实验教学中的具体应用

【摘 要】针对传统大学物理实验教学中存在的问题,结合微课教学模式的优势分析,将微课教学模式引入大学物理实验教学中,取得了良好的教学效果,可为后续微课程在大学物理实验教学中的开发设计与实践应用提供借鉴。

【关键词】微课;大学物理实验;教学模式

大学物理实验是高等院校的基础必修课,是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端,是理、工、农、林等各专业学生学习后续实验课程的基础。通过物理实验课程的学习,学生可以加深对物理原理的理解,完成知识向能力的转移。但是,由于传统教学观念和实验条件等多方面的限制,很难培养学生的创新精神和创新能力。然而,微课教学作为一种全新的教学模式,有很多优点,可以在很大程度上弥补传统大学物理实验教学的不足。因此,将微课教学引入大学物理实验教学十分必要。本文将传统大学物理实验教学模式和微课教学模式进行对比分析,然后将微课教学模式应用到大学物理实验教学中,取得了良好的实验教学效果,可为后续微课程的开发设计与实践应用提供借鉴。

一、传统大学物理实验教学存在的问题分析

在传统的大学物理实验教学中,大多采用学生课外预习、课堂上教师讲解实验原理、实验内容,演示操作实验,最后学生模仿操作的教学方式。存在的问题主要有:

1. 学生对课前预习不重视

每次实验课之前,教师会让学生提前预习实验,但很多学生只是简单地将实验教材上的原理、仪器的使用、实验步骤等内容抄下来,应付教师的检查,根本不重视课前预习,缺乏自主学习的能力和独立学习的热情,导致在实验课之前对实验原理理解不透彻,心中没有明确的实验方案,对怎么达到实验目的没有清晰的认识。

2. 实验教学条件的限制

由于受大学物理实验教学场地和时间的限制,无法给每位学生在实验课之前提供足够的时间到实验室里熟悉实验仪器,导致学生在上课之前不能熟练地使用实验仪器。

3. 学生课堂实验能力差

在实验课上,实验教师一般是粗略地讲解实验原理,较为详细地讲解实验仪器的使用和实验操作步骤,总体上教师的讲解在30分钟左右。由于学生实验预习不充分,要让学生在短时间内完全理解实验的相关内容,是非常困难的。大部分学生在实验过程中仅仅是简单地模仿教师的实验操作,敷衍了事地完成实验,根本谈不上培养创新能力。

4. 成绩评定方法有待改革

传统的大学物理实验教学成绩评定方法没有考虑到实验过程中学生发现问题、解决问题的能力以及创新能力的培养,这在很大程度上养成了学生不愿意思考、不积极主动思考的惰性,导致整个课堂教学中学生一直处于被动接收的地位,不能发挥主观能动性,久而久之就失去对实验学习的兴趣。

二、微课教学法的优势分析

微课教学具有很大的教学优势,能够成为大学物理实验教学的有力助手。主要表现在:首先,微课是可以重复利用的教学资源,特别是讲解实验原理的微课,可以被多个实验课教师共同使用,有效地降低了实验教学难度,减少了教师的重复讲解。其次,学生在自学过程中可以根据自身对实验原理的理解程度,重复多次地观看。这样不仅能帮助学生查漏补缺、巩固知识,而且能让学生随时随地进行学习,满足学生的个性化学习需求,因此微课教学是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。再次,微课教学法从以教师教为主转变为以学生学为主,以课内为主转变为课内外结合为主,为学生课堂上亲自动手操作实验、观察记录以及分析总结留下充足的时间,既提高了课堂教学质量,又培养了学生独立自主的学习能力。

针对传统大学物理实验教学中存在的问题,结合微课教学的优势,将微课教学引入到大学物理实验教学中,能够提高大学物理实验教学的质量和水平。

三、微课教学模式在大学物理实验教学中的具体应用

开展微课教学要录制好高质量的微课视频,同时上传到学校的“网络教学平台”。任课教师要给学生布置“任务单”,提前一周安排好预习测试,同时告诉学生预习时可以先观看网络平台上的微课视频。这样,学生在进入实验室前借助“任务单”开展自主学习,全面了解了整个实验项目。例如,对于“电表的改装与校正”实验,可首先录制好讲解实验原理的视频,包括微安表头内阻的测量,改装微安表为直流电流表、直流电压表和欧姆表的原理,以及电表的校准方法;再利用实验室现有的实验仪器,录制适合本校教学特色的实验操作视频,将这些视频进行后期处理,上传到网络教学平台上;然后根据“电表的改装与校正”实验的要求与目的以及实验原理、实验仪器的使用和实验注意事项等来设置实验预习试题,并将设置好的实验预习试题上传到网络平台上。

1. 给学生下发“任务单”

给学生下发“任务单”时,可采用随机安排的方式,将预习试题通过网络平台布置给每位学生。学生接到预习“任务单”后,要在规定的时间内完成实验预习,每位学生有三次机会,做完之后可以查看自己的成绩和预习试题的答案。教师可以通过网络平台查看学生的实验预习情况,清晰地掌握学生自主学习的效果,有针对性地在课堂教学之前与个别学生进行在线互动,满足学生个性化的学习需求。

2. 观看教师提供的微课视频

遇到困难时,学生可以选择观看教师提供的微课视频,或者“慕课”、网络公开课及其他优质的网络学习资源,然后完成“任务单”给出的任务。在此过程中,观看教师提供的微课视频不受时间、地点以及重复次数的限制,每个学生可以根据自己掌握理解的程度,有选择地去观看。通过观看微课视频和做实验预习试题,学生基本上对实验原理及实验仪器的使用有了全面的了解。这样,在實验课上就会节约实验时间,提高实验效率,调动学生学习的积极性,培养学生对物理实验的兴趣。在此过程中,学生成了学习的主人,他们借助“任务单”开展自主学习。而任课教师通过“任务单”的反馈,对学生自主学习的成果和存在的困惑有了基本的了解。

3. 带着问题进课堂

学生在自主学习的过程中会有很多疑问,应带着这些疑问进入课堂开展讨论。可以把学生分成几个小组,先进行小组内讨论,讨论完成后,将讨论结果给全体同学汇报讲解。在此过程中,既培养了学生分析问题和解决问题的能力,又培养了学生团结协作的能力。

教师在课堂上要调整教学策略,创新教学方式,如把过去讲原理、步骤和注意事项等耗费的时间用于课堂上启发、引导学生发散思维,根据学生的疑难问题进行互动,培养学生的创新精神,使课堂变得生动、有趣、富有创造性。

在学生分组做实验的过程中,教师要适当退出主导的地位。对于较难的实验项目,学生之间可以通过协作的方式完成;对于相对简单的基础性实验,可以鼓励学生独立完成。通过微课教学模式让学生完成实验项目,学生对实验原理的理解会更加深刻;另外,由于学生在课前已经通过微课视频看过实验原理和实验的操作过程了,操作实验已经是得心应手,这在很大程度上可以调动学生做实验的积极性,取得较好的教学效果。

4. 课后教学评价

课后教学评价是师生互评,可以有多种方式。例如,教师可以通过学生在网络平台上的课前预习成绩、课堂上的讨论情况、动手操作实验的能力以及课后提交的实验报告等来综合评定学生;而学生也可以对教师的教学态度、教学方法等做出相应的评价,帮助教师适时调整教学策略,提高教学水平,达到教学相长、增加师生间对话的目的。

四、微课教学模式给教师提出的挑战

在微课教学模式中,教师必须变成教学活动的设计者、组织者、指导者和帮助者,制定学生的学习内容,把握好学生的学习方向和学习计划,帮助学生认清学习目标,实现学生的高效自主学习。

为了帮助学生完成“任务单”给出的任务,教师需要提供配套学习资源作为学生自主学习的支架。教师用“任务单”指导学生开展自主学习,制作“微課”,帮助学生完成“任务单”给出的任务,再通过“任务单”反馈的信息调整教学策略,创新教学方式,引导学生发散思维,把学习继续引向深入。

基于微课的大学物理实验教学模式有利于提高学生的实验预习效果,加深学生对实验原理的理解,在很大程度上满足了学生个性化学习的需求,同时也培养了学生自主学习、独立思考的能力,是一种高效的课堂教学模式,必将提升大学物理实验的教学效果。但是,微课教学法也给教师的课堂教学提出了挑战,需要教师在教学过程中不断进行教学创新,不断总结,使微课教学模式在大学物理实验教学中发挥更大的作用。

参考文献:

[1] 宋金璠,等.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.

[2]倪艳茹.公共大学物理实验“慕课”与“微课”模式的探讨[J].物理实验,2016,36(9):29-31.

[3] 唐艳妮,等.微课在大学物理实验教学中的应用探索[J].物理与工程,2014年7月:57-59.

[4] 李素文,等.微时代大学物理实验教学模式探索[J].长春工程学院学报(社会科学版),2016,17(1):131-134.

(编辑:秦俊嫄)

作者:肖莉 魏要丽 刘殿国

大学物理实验教学论文 篇3:

“互联网+”背景下大学物理实验教学探索

摘 要:针对传统大学物理实验教学的不足,本文分析了“互联网+”线上教学模式和传统线下实验教学模式的优点和缺点,得到两种教学模式融合的新教学模式,同时对比同专业2018级(传统大学物理实验教学模式)和2019级学生同一节课抬头率及期末成绩对比发现新教学模式能够提高学习兴趣及提高大学物理实验的教学成效。

关键词:大学物理实验;成长图;新教学模式

Research on College Physics Experiment Teaching under

the Background of "Internet plus"

Li Min

Shandong Institute of petroleum and Chemical Technology ShanDongDongYing 257000

在當今互联网信息迅速发展的时代背景下发展教育,如何抓住新一轮信息革命和科技革命重大机遇把新的教育教学理念应用于实验教学中,如何科学设计物理实验课程,如何提高学生积极性、提高实验课的教学成效。[1]利用“互联网+”是大学物理实验课程教学改革的方向和趋势。

1 教学模式

1.1 传统线下大学物理实验教学

传统线下大学物理实验教学有以下的不足:

(1)传统大学物理实验教学是教师课前发纸质版或电子版讲义,课中讲解实验内容和实验操作,学生按照讲义和老师讲解被动完成实验,学生操作时间短,整个过程难以启发学生的创新性思维。

(2)实验前的实验预习效果较差,学生按照实验讲义上的实验仪器、原理、内容写到报告上,很少用心研究这个实验的实践学习目的,预习效果不好,且无法掌握学生预习过程。

(3)实验条件限制,实验室设备老旧更新慢,空间有限,价格昂贵、安全风险性高的实验学生接触不到,教学资源相对匮乏。

(4)学生无法线下上课,对大学物理实验更是大的挑战。

(5)目前环境下,学生们缺乏匠心精神,作为非考研课程,学生重视其程度不够,学生的兴趣和参与度低,而实验课期间教师只是按部就班介绍本实验,很少对学生有思政教育,价值引领难以实现。

(6)学生的实验成绩是通过实验报告的课前预习和数据处理以及课堂表现给出成绩,但学生较多,课堂表现不能客观公正,评分机制不够客观规范。

1.2 发挥“互联网+”线上教学于大学物理实验教学的优势

随着“互联网+”蓬勃发展,为大学物理实验教学带来了机遇。利用互联网等先进的信息技术,结合虚拟仿真、慕课、微课、翻转课堂等多种新型教学模式开展教学。[2]可以利用“智慧树”、超星等平台课前发布实验原理、实验操作视频等教学资源,平台布置作业及章节测试,或利用“雨课堂”实现灵活课前学习,课中“翻转课堂”启发式教学、快捷测试、师生互动等实时监控,课后完善作业题型,实现全景的数据驱动。还能通过平台让老师清楚了解到每个学生预习实验情况,以及课堂表现。通过学习“中国大学慕课”“学习强国”等平台观看课外感兴趣的更多实验教学视频,根据自己学习情况可不受时间、地点反复观看,灵活学习。

2 融合“互联网+”线上教学与传统线下教学模式

2.1 丰富了教学模式,两种模式扬长避短

“互联网+”线上教学模式是传统教学模式的有益补充,能满足学生不受时间、地点随时随地学习,发挥他们学习过程中的主动性、积极性和创造性。课前通过“互联网+”线上预习,通过后台数据监控,避免学生课前预习流于形式;还可以让教师了解到学生的预习情况,并以此为依据对实验教学进行调整,达到提高教学效果和教学效率的目的,课中拓展传统线下教学空间和时间,提高线下学习效率;课后通过线上单元测试,提高学习效果,使得传统实验教学的资源不足的劣势得以补充,为学生提供快捷、方便、全面的教学资源,从而使得传统实验教学的资源不足的劣势得以补充,便于检验教学效果,激发学生学习热情,满足学生个性化发展的需要。

从下表中可以明显看出两种教学模式的优点和缺点,而两种教学模式融合,合理分工、功能互补的教学模式,既能够为学生提供动手实践的机会,又能补充传统教学实验实验室资源的匮乏且能轻松得到前沿科学研究领域进行探究的条件和氛围。两种教学模式的结合容易实现考核机制、激励机制、产学研机制、科技创新动力机制,从而容易培养丰富多元的人才资源及适应产学研需求的创新型人才。

传统线下大学物理实验教学模式锻炼动手操作能力,认真严谨的操作能力,设计创新能力仪器落后,缺乏实用性和前沿性面对面交流、指导被动式“灌输式”教学,不利于提高学生学习积极性学生间互相学习,团队协作能力考核方式重结果,形式单一实际操作提高观察问题、分析问题和解决问题能力,便于养成科学思维教师演示实验操作无法反复观看,不能利用业余时间自主查看视频“互联网+”线上大学物理实验模式学习时间、空间灵活,便于自主学习,延展“课堂”时间和空间无法锻炼实际操作能力丰富网络课程资源,学习更多先进实验,增长知识,拓展视野无法锻炼团队协作能力容易监测学生课前预习、课中表现、课后作业情况学生间无法互相学习慕课视频反复灵活观看

2.2 便于完善规范评分机制,增加学生学习动力

课前预习(10%)“互联网+”线上平台能全面记录學生物理实验学习过程,引导学生正确的学习行为,真实客观地反映学生的学习水平,便于公正客观得出评分,激发学生学习动力和满足学生学习成就感。课中通过“翻转课堂”启发式教学课堂表现(40%)主要包含回答问题、设计思路、实验操作协作过程、直接测量的结果,课后完成实验报告(40%)主要体现在数据处理部分,由教师来主观把控,平台课后作业(10%)由平台客观直观给出,考核方式多样化。实行小班教学,为了激励学生学习、操作实验积极性,可以提出第一组实验快、数据好的团体加分等措施,便于教师能关注到较多学生的实验操作状态,尽量控制在一个班30人以内。

大学物理实验是一门兼具理论性和实践性的学科。大学物理实验必备要素有三个因子:知识、方法和情感。[3]三个要素是一个有机的整体,相互联系、相互促进、相辅相成、互为一体,一方面理论知识的学习指导实验过程,实验反过来又充实理论,完善和深化理论知识。实验过程的各个阶段处处体现方法的重要,成功的实验离不开方法的支撑。方法的应用是深入理解和再创造的过程,在原有实验经验的基础上反思、加工深化,对原有实验方法进行创新,并能够灵活将其运用到学习、生活及科研中。实验中的各个阶段无不体现情感因子的融入,如实验兴趣、实验习惯、科学态度和价值观。[3]大学生在学习过程中培养实验兴趣,具备认真严谨的学习态度;在操作过程中展现良好的实验习惯,尊重实验数据和客观事实,在实验过程及数据分析中体现出钻研和探索的精神,培养物理思维,努力发现物理规律形成良好的价值观念,逐步形成对科学技术应有的态度和责任感。[3]因此,在大学物理实验教学过程中,教师容易潜移默化渗透马克思主义哲学思想,加强学生哲学思维的培养,尤其对树立科学的世界观和方法论有重要意义,有助于塑造科学素养和科学精神。

3 教学核心

3.1 转变教育理念

在新工科教育背景下,大学物理实验课旨在传授知识,培养物理思维,锻炼动手操作能力和创新意识,引领学生价值观及养成好的科学素养。大学物理实验课是专业课实验及以后科研能力的基础,而且通过物理实验对理论有感性认识和深化理解。注重夯实打牢学生物理基础,锻炼动手操作能力的同时,有效融入价值引领、品格塑造、家国情怀、文化素养的教育内容,激发理工科学生学习内动力的同时提高教学质量。

3.2 更新实验内容

大学物理实验有助于学生加深对物理概念、原理的认知和理解,增强理论结合实践的能力,用实验直观地展示抽象、深奥的物理学知识。随着时代的发展,实验内容的选取需要秉承由浅入深、新颖、实用、先进性的原则,淘汰陈旧落后的实验内容,减少验证性,适当增加设计性、创新性和综合性的实验,需要与时俱进地关注物理理论与现代生活、高新科技发展中的最新应用,选好切入点将科学素养、优秀的科技前沿、典型人物、最新的典型案例融入实验教学中,提高教学内涵,赋予教学灵魂。

3.3 设计教学方法

大学物理实验要充分体现科学性、严密性、逻辑性及创新性,起到锻炼学生科学思维、细心、耐心的品质及匠心、勇攀科学高峰的精神的作用。教师借鉴“互联网+”选取素材、教学资源更加丰富、方便,只有运用素材适度、适时,根据教学目标、学情的需要选取典型素材在教学中适时运用,有机和谐地渗透才能发挥最大教学效果,所以教学方法要有机整合,灵活运用,自然渗透。

图1为新的大学物理实验教学模式设计图,展示了新的大学物理实验教学思路。要实现以“学生为中心”,把学生培养好,得到较好的教学效果,两种教学模式相互补充,完善激起学生学习动力的评分机制都非常重要,缺一不可。

4 实验对比

目前,笔者正对教学进行研究,实施了一组教学实验,对教学实践效果进行评估。研究对象本校2018级化学工程与工艺1班与2019级化学工程与工艺1班,18级学生实行传统教学模式,19级为混合式教学模式。两班比较大学物理实验上学期成绩正态分布及平均成绩相差无几,授课教师为同一人。

从图2可以看出,新的教学模式下学生整体成绩有了显著提升,尤其是90分以上学生百分比有明显增加。

结论

顺应时代潮流,在“互联网+”背景下,探索线上教学与传统线下大学物理实验相融合的教学模式,起到教学模式扬长避短的作用,发挥各自优势,取得最大教学效果。大学物理实验教学模式是“以学生为中心”,随着时代的发展还会与时俱进,不断发展。

参考文献:

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[2]郑君刚,杨大方,刘锐,等.基于“互联网+”大学物理实验教学模式研究[J].大学物理实验,2020,33(3):141143.

[3]刘佳琪,李春密,冉露,等.大学生物理实验素养评价体系的构建[J].物理实验,2020,7,40(7):1924.

作者简介:李敏(1983— ),女,汉族,山东泰安人,硕士,讲师,研究方向:大学物理、材料学。

作者:李敏

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