本科微课教学医用物理实验论文

摘要：情境教学法通过将教学内容引入到生动活泼的教学情境过程中，使抽象难懂的知识场景化，从而让学生能够更加透彻地了解相关理论知识。“高分子材料学”课程是应用化学专业普遍开设的核心课程，其专业性和实践性强，学习难度大。下面是小编为大家整理的《本科微课教学医用物理实验论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

本科微课教学医用物理实验论文 篇1：

当前疫情下物理化学线上录课教学的实践及探索

摘  要：受新型冠状病毒疫情影响，各高校纷纷转变教学模式，探索线上教学。北京航空航天大学物理化学课程采用线上录课教学方式，经过近两个月的教学实践，我们在实践中不断总结，不断改革教学设计，加强师生互动，并提出了后续线上教学的改进措施，总结了目前课程线上教学的优缺点，希望可以随着线上教学的不断深入，能够结合物理化学课程特点，设计更好的教学方案，引导学生发挥主观能动性，调动学生学习热情，取得良好的教学效果，并形成特色的教学方案。

关键词：物理化学;线上教学;教学模式;师生互动

2020新年伊始，新型冠状病毒疫情突如其来，改变了人们的生活节奏，也给老师和学生们带来了新的挑战。鉴于疫情来势汹汹，教育部提出了“停课不停教，停课不停学“的要求[1]，对教师的上课模式和学生的学习方法提出了新的要求和挑战，全国的高校师生掀起了线上直播、学习的热潮。北京航空航天大学的物理化学课程采用录课的方式指导学生进行线上学习，于2020年2月25日如期开课，到目前已经完成了8周的教学任务。在近两个月的线上教学中，教师根据物理化学课程特点，选择PPT录课的方式进行线上授课，通过线上教学实践不断对课程进行改进，并提出了后续线上教学的改进措施，并总结了本课程线上教学的优缺點。希望可以通过进一步改革教学设计，加强线上师生互动，在保证良好教学效果的同时，形成线上教学的特色及经验。

一、线上教学的前期准备及教学形式筛选教学形式

物理化学课程向来是学生们公认的最难学的课程之一，即使在线下的传统课堂，初学者也往往会产生畏惧心理，为了不影响线上课堂的教学效果，作者调研了目前线上教学的各种资源和方式。在课程资源方面，关于物理化学课程的慕课资源比较丰富，但是针对物理化学作为我校工科类专业基础课的特点，现有慕课资源与我校物理化学课程的学时和教学大纲无法完全吻合[2]。在上课方式方面，我们尝试了腾讯直播、雨课堂、钉钉、录课等形式，基于本课程课堂上学生人数较多，结合上述几个方面的影响因素，教师最终选择录制有声PPT为主的方式进行授课。

为了让所有学生能够完成本课程的学习，我们制定了具体的线上教学方案。首先，1.建立学生与教师的微信群;2.教师在上课一周前将录音后的PPT制作成视频及课件通过北京航空航天大学课程中心平台及北航云盘，学生可自行登录下载;3.课堂上教师布置学习内容，学生观看录课视频在线学习，鼓励学生自主预习，在线提问;4.学生课后完成作业并拍照提交电子版;5.教师根据作业情况在微信群里进行反馈及答疑。

二、线上教学实践及改进

线上教学作为一种创新性的教学方式，对于教师和学生都是一次非常大的挑战[3-4]。线上教学在客观上提升了教学的信息化水平，但是也存在着线上教学互动性不足的问题，经过近两个月的教学实践，我们在实践的过程中，不断总结，从课堂教学、课后复习等环节进行优化，具体体现在录课方法、提问方式、强化课程重点、课后复习引导等方面进行了改进（图1）。

（一）录课方法及改进

在前期的PPT录制过程中，由于缺乏经验，教师会出现语言不够精炼、PPT间衔接过渡比较生硬以及口误的问题。尤其是口误的问题，会导致教师的工作量成倍增加，一个口误需要整个知识点重新录制，一个完整的视频，往往是十几遍录制的结果。随着录课经验的不断积累，我们总结了以下方法提高录课效率：1.提前做好讲课提纲和文字，但是不能照本宣科，录课也要有侧重点，对于重要的部分要加重语气，放慢速度;2.将PPT拆分的尽量细一点，每一节的内容可以少一些，每张PPT单独录制，设计好连接过渡，分页录制，内容短小，可以提高录课效率;3.适当使用手写工具，对于重点内容，或者是线下课程设计的板书内容，可以在录课的时候用手写板进行插入，这样既可以起到强调的作用又可以吸引学生的注意力。

（二）课堂提问方式的改进及参与度提高

在开课初期，我们采用微信群里签到小程序的方式来反馈学生的出勤率，鼓励学生在上课期间群里提问，但是结果显示，虽然学生的线上出勤率可以接近100%，但是提问率较差，往往两节课下来，提问率只有2-3%。出勤率无法反应学生的真实学习情况，教师也无法从课堂答疑反馈出学生的学习效果。在第二周的教学中，我们及时调整了教学模式，在学生提问环节的基础上增加了教师提问环节。在学生学习完本节课的内容后，教师根据课堂内容设计小问题发到微信群里，收到了学生们大量且迅速的回应，这种反馈效果远高于学生提问，但也不排除存在滥竽充数的学生。例如，在讲到热力学第二定律混合气体熵变计算的问题，教师在课堂上提了这样的一个问题，“刚性容器中有一隔板，板两侧分别是n，T，V相同的氧气与氮气，恒温下将隔板抽去使气体混合均匀，系统的熵变ΔS=（   ）。备选答案：（a）0;（b）nRln2;（c）-nRln2;（d）2nRln2。“有的同学没有仔细审题，所以选择答案为a，系统熵变为零。结果很多同学不假思索，都在群里回复a，这是不正常的错误概率（图2）。经老师提示后，学生才认识到了错误的所在，题目的问题是混合过程系统的熵变，对于每种气体来说是体积变大的过程。所以在后续的课程中，教师要求学生回答问题的时候一定要说明原因，如果是计算需要给出计算过程。经过了近两个月的实验，经统计，学生课堂的参与度已经从自主提问的3%提高到目前的87%，结果显示这种课堂提问的师生互动方式，效果良好，既调动了学生上课回答问题的积极性，教师也可以通过题目强调容易混淆的知识点，学生的印象会更加深刻。此外，学生在回答问题的时候还可以看到其他同学的答题思路，可以互相学习，达到更好的学习效果。

（三）课堂小结的重要作用

由于物理化学的课程特点，概念、公式、知识点非常多，但是对于不同的知识点，要求学生的掌握、理解程度是不一样的。在传统的线下课堂教学过程中，教师会利用每节课的前序内容回顾和下课前的课堂小结进行重要知识点的总结概括，已达到让学生明晰学习的重点内容。在录课的过程中，虽然教师也会在重点内容部分进行强调，PPT中也有所体现，但是往往会被学生所忽略。针对这一问题，微信群是一个非常高效且快速的沟通交流工具。在每节课最后，在学生已经完成本堂课学习的基础上，我们会将提前准备的本节课的知识点总结，并以文字的形式发到微信群里，引导学生根据知识点内容再进一步进行复习和重点学习，起到了督促学生复习和查缺补漏的作用。与线下传统课程的课堂总结相比，微信群里的文字总结学生可以反复观看并记录，学生反馈效果很好。

三、后续线上教学改进计划及措施

根据目前的疫情，线上教学还将持续一段时间，本学期的物理化学课程已经完成了一半，在总结前期教学经验的基础上，针对后续课程内容，以及对知识点的系统复习，我们提出了一些改进计划和措施。

（一）课程设计

从表面上看，物理化学是一门抽象的、公式繁多的课程，但从更深层次理解，物理化学的教学目的是充分理解其中的知识点，并利用知识点结合具体条件应用理论分析解决较为简单的化学热力学及动力学问题。换句话说，我们可以利用物理化学中的一些知识点解释实际生活中的一些现象。根据目前线上上课的教学背景，物理化学同步的实验课还不能正常进行，因此教师尝试根据教学内容引入日常生活现象解释及相关热点问题讨论。例如：在“多组分系统热力学“一章中，理想稀溶液的依数性是一个比较重要的知识点，由于稀溶液的饱和蒸气压下降，会引起溶液的沸點升高和凝固点减低。在本节课的课堂提问讨论部分，教师提出了这样一个问题“在一个完全密闭的透明恒温箱中放有两个体积相同的杯子。向A，B杯中分别倒入1/3体积的纯水和蔗糖水溶液，并置于该恒温箱中。假设恒温箱很小，有少量水蒸发时就可达到饱和，那么经过足够长时间后，两杯中的现象会如何变化？”因为同温度下纯水的蒸气压大于含不挥发溶质溶液水的蒸气压，故对纯水未达饱和时，对溶液则达饱和，因此水蒸气会不断从纯水液面蒸发，在溶液表面凝结，最终导致A杯中水蒸发完，完全转移至B杯中。针对这一问题，鼓励学生利用家里的条件进行模拟实验。这样既可以提高学生自主学习的兴趣，又可以深入理解饱和蒸气压和稀溶液依数性的概念。

将当前的热点问题引入课堂也是提高学生学习兴趣的方法之一。突如其来的疫情，让口罩成为了一个热门话题。医用外科口罩，一般分为三层，分别是内层吸湿层，中层核心过滤层和外层阻水层。每一层是如何发挥作用的呢？其实这是一个可以用物理化学知识解答的问题，计划在讲到“界面现象”一章时，结合浸润过程和吸附作用的相关概念和原理，让学生查找相关文献和资料，完成“医用外科口罩每层的材料、结构及如何发挥作用”这一开放式作业。在后续的课程中，结合学生的作业情况进行点评，不仅有利于学生掌握课堂知识，更有助于学生开拓眼界，学以致用。

（二）引导学生进行主动自主学习

目前线上教学的特点之一是以实体课堂为中心转变为以学生自主学习为中心，教师从课堂的掌控者转变成学习过程的指导者。学生的潜力是无限的，简单的提供教学资料是远远不够的，需要根据学习情况适当地调整教学环节、内容及作业形式等，充分调动学生自主学习的积极性。概念公式繁多、适用条件严格是物理化学的难点之一，而逻辑性强是又是其的最大优点，且热力学贯穿物理化学课程各个章节。经过了近两个月的线上课程，我们已经完成了热力学第一定律和热力学第二定律的学习，而且目前的疫情我们无法进行常规的期中考试，仅仅依靠作业来反馈学生的学习效果远远不够。因此，我们设计让学生“采用思维导图、框图、图表等形式归纳热力学的知识点及公式”。这一开放式的作业既可以有效避免抄作业的问题，也可以充分调动学生自主学习的积极性，最重要的是对所学的知识点进行串联和总结归纳，学生自己总结出来的结果往往比教师直接讲解的信息更有效[5]。后续还计划让学生总结“热力学与化学平衡、多组分系统热力学、相平衡、电化学的联系”。

（三）分组讨论，互帮互助

线上教学模式对于学生的学习能力也是非常大的挑战。我们不得不承认，不同学生的学习能力有着非常大的区别。对于自主学习能力比较强的学生而言，他们会很快适应这种教学方式，甚至享受这种自主性，可以让他们有时间去学习一些深入的知识;而对于一些自主能力比较差，基础知识比较薄弱的学生，应该是目前线上教学中的重点关注对象。经过了两个多月的线上教学、课堂提问讨论反馈、以及开放式的作业，教师已经逐步了解了本班学生的情况和学习效果。基础薄弱的学生往往不愿意在线上与老师或助教进行直接互动和讨论，在后续课程的学习中，拟将全班同学分成几个学习小组，以学习小组为单位建立微信讨论群，对不明白的问题、作业等进行组内互助讲解。让学习能力强的学生带动自主学习能力差的学生，这样可以与线上教学进行互补。学习能力强的学生在为他人解答的同时会更加深入的掌握知识，而且同学之间的讨论往往会更加热烈。希望这种方式可以弥补线上教学的一些不足，能让所有学生都能够达到我们的教学目标。

四、线上教学的优点及不足

在疫情期间的教学过程，线上教学的优点和缺点同时并存。线上教学最显著的优点是课程资源丰富，慕课、录课资源的特点是精炼;其次，线上教学的优点是各种学习、视频资源可以重复观看，方便学生进行自主学习和复习;再次，课堂提问环节，学生的参与度较高，学生可以同时在线上回答问题，教师可以根据参与度或者回答问题的正确率反馈学生的学习效果。

同时，网络教学的缺点也是十分明显的。目前，线上教学最大的问题是缺乏师生间面对面的交流。虽然教师已经采用了各种办法增强与学生的活动和联系，但是面对面的授课、交流、答疑始终是不可替代的;其实，线上教学受网络影响较大，尤其是直播课程受网络信号影响较大，尤其是教师端网络信号问题会导致整个教学秩序受到影响，偏远地区的学生也会由于网络信号的问题无法按时上课;再次，目前的线上教学模式无法完成闭卷考试，对于期末考试的问题还需要进一步探讨。

五、结束语

在疫情防控期间，我们采用录课的模式结合微信群等网络平台工具开展了物理化学线上复合教学，从学生的掌握程度、课堂参与度、作业提交程度以及结合教师的体会，目前可以达到正常的教学效果，在疫情期间发挥了线上教学的优势，实现了“停课不停教，停课不停学”。面对目前的疫情状况，很有可能较长时期处于疫情防控状态，在经历了两个月的线上教学后，可能还要持续一段时间。因此在后续的教学过程中，我们还将边教边改，不断实践不断探索，结合物理化学课程特点，引导学生发挥主观能动性，并形成特殊时期特色的教学方案。当然，通过本次线上教学的开展，也让教师和学生对于线上教学有了更深刻的认识和体会，线上教学在学习资源方面具有着显著的优势，但是传统线下课堂更是不可替代的教学模式，作为教师，我们会深入思考在将来的教学实践中，如何充分利用丰富的网络资源和先进的信息化工具结合传统的课堂教学，探索更为高效、合理的复合型教学模式。

参考文献：

[1]教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见[EB/OL].[2020-02-04].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/t20200205_418138.html.

[2]张树永，侯文华，刁国旺.高等學校化学类专业物理化学相关教学内容与教学要求建议[J].大学化学，2017，32（02）：9-18.

[3]王女，赵勇，刘兆阅，等.理论教学与实践教学互相渗透的物理化学教学模式探讨[J].大学化学，2020，35（03）：26-31.

[4]任冬梅，于清小，马青山，等.物理化学课程转动课堂教学模式的实践[J].高教学刊，2019（16）：98-101.

[5]彭淑静，周迎春，郭洁，等.思维导图在物理化学微课教学中的应用[J].高教学刊，2017（20）：77-79.

*基金项目：2014年国家自然科学基金面上项目“复合电纺法制备多级结构微纳米纤维及其力学性质研究”（编号：21374001）;2020年北京航

空航天大学“北京航空航天大学一流本科课程”（北航教字[2020]2号）

作者简介：王女（1981-），女，汉族，辽宁义县人，博士，副教授，硕士研究生导师，研究方向：多尺度结构微纳米纤维的制备及性质研究。

作者：王女 赵勇 刘兆阅

本科微课教学医用物理实验论文 篇2：

基于情境教学模式下“高分子材料学”教学实践

摘  要：情境教学法通过将教学内容引入到生动活泼的教学情境过程中，使抽象难懂的知识场景化，从而让学生能够更加透彻地了解相关理论知识。“高分子材料学”课程是应用化学专业普遍开设的核心课程，其专业性和实践性强，学习难度大。文章以“高分子材料学”课程为例，讨论了基于参与式、实验式、生活式和仿真式“高分子材料学”情境化教学，该方法能够提升学生学习兴趣，极大提高了教学效果。

关键词：情境教学;高分子材料学;教学手段

“高分子材料學”是应用化学专业普遍开设的核心课程，在应用化学相关专业培养体系中占有重要的地位。目前大都采用关键知识点介绍和基础理论推导为主的教学方法。目前“高分子材料学”课程的教学方式单调，还有部分高分子教师直接以PPT照搬课本讲授为主要形式，并且偏重于高分子材料基础知识点的讲解。因此，在高分子材料学教学过程中，存在学生被动学习，课堂效率低，未能达到理想的教与学效果。

一、情境教学法及“高分子材料学”课程特点

情境教学法是指在课程教与学过程中，教师有意识地加入或穿插具有一定画面感、形象生动或者具体的教学场景，学生通过主动参与和体验这些场景，从而促使学生更容易掌握教学内容，并且促使学生的主动学习心理得到发展的教学方法[1-2]。情境教学法是以培养学生提出、分析和解决问题的能力，增强学生独立思考能力及提高学生实践意识，从而达到改善教学效果的一种教学方法[2-4]。情境教学法能有效地将复杂的理论基础知识点和简单的、实际的、理性的认知等诸因素合为一体，是一种较为有效的符合学生主动学习心理的教学方法[5]。近年来，情境模拟教学法在国内外许多高校的各类专业中得到了推广应用，并取得了明显的教学效果。

“高分子材料学”课程是应用化学专业本科学生的核心课程，涵盖高分子化学，高分子物理，高分子材料的结构与性能，功能高分子材料和常见聚合物材料的性能、加工和应用等内容。课程设置力求学生在高分子材料结构、性能、制备、加工和应用等方面有基本了解和掌握，为从事高分子材料相关工作打下基础。此课程涉及到众多的概念和复杂的公式演算等，是一门知识交叉性很强的核心课程[6]。

在实际教学中，由于“高分子材料学”课程是一门理论基础和实际应用相结合精密的课程，教师和学生在“高分子材料学”教与学的过程中都存在相当的困难，主要表现在：（1）学习内容以理论基础为主，难度大。“高分子材料学”的知识交叉较强，兼具有机化学、高等数学、机械学科等相关知识，学生学习本课程之前应该具有有机化学和高等数学等相关知识;（2）知识点多，“高分子材料学”涉及范围广。现有“高分子材料学”教材的理论知识多，也有部分高分子应用案例，但知识点多而分散，难以给学生培养深刻的宏观认识。（3）应用实践性强。作为应用化学专业开设的核心课程，需要为高分子开发的关键技术提供基本的知识储备，与实际高分子相关生产结合紧密，对学生高分子专业知识和实际动手能力要求较高。（4）教师教学水平有限。高分子材料专业的教师不但需要具有高分子材料的理论知识，并且具有在相关企业从事高分子开发的实战经验，能够将理论和实际应用结合起来。由于上述原因，高分子材料学课程教学实践难以实现，加上高分子材料学课程教学中对软硬件的投入不够，使高分子材料学教学难以取得预期的教学效果。

针对“高分子材料学”课程教学中存在的困难，情境模拟教学法是以培养学生提出、分析和解决问题的能力，增强学生独立思考能力及提高学生实践意识，从而培养高分子材料应用型专门人才，具有以下优势：

1. 融合理论和实践教学。将理论教学内容置于有趣的，生动的，有画面感的情境之中，根据高分子材料学的教学内容，让学生参与到画面感的情境中，通过观察高分子现象或者解决高分子实际问题，代替较为记忆式学习，提高高分子教学的效果。

2. 提高学生学习高分子材料学兴趣。完整的现实或虚拟情境能够让学生边学习边实践，理论教学知识有所依托，也可以引导学生把教学知识点串联起来，能够让学生摆脱高分子材料纯理论学习的枯燥晦涩，同时帮助学生快速见到高分子理论知识的运用效果，提高学生的学习高分子材料的兴趣。

3. 节约高分子材料的教学资源。如果把学生的学习环境置于真实的生产和生活场景中，需要大量的高分子相关资源投入，并且，高分子相关企业基于自身安全等因素的考虑，给予学生的参观学习机会也较少，高分子材料情境模拟教学法可以达到与高分子企业生产活动较为接近的效果。

4. 改善高分子材料教学传递方式。传统高分子材料授课教学中，教师和学生之间是授与学的关系;高分子材料学情境教学过程中，知识传授由单向教学转化为互动教学，促进学生创新性思维，提高了高分子课堂教学质量。

在“高分子材料学”情境教学法时，需要对“高分子材料学”课程的知识点进行系统分析，明确哪些知识点适用于情境教学，并结合参与式、实验式、生活式和仿真式情境模式，建立相关知识点的典型素材库，引导学生主动融入高分子材料情境教学环节，在潜移默化中培养学生的高分子材料工程实践能力和创新意识。

二、应用案例分析

总结作者曾在高分子相关企业工作的经验，且长期在“高分子材料学”课程中理论结合实际开展情境教学实践，经过经验积累发现，如下五种情境教学手段能一定程度上提高“高分子材料学”教学效果。

（一）参与式情境教学

参与式情境教学是指班级成员协作完成某一特定情境任务，对相关知识进行讲解说明、现场示范的一种理论和实践相结合的教学方法。在“参与式”课程教学中，学生更易理解和掌握相关的理论知识和操作技能[7]。例如，以高分子数均分子量和重均分子量讲解为例，随机选取21位学生，以他们的身高为例，让学生从矮到高排列，第11位（最中间）同学的身高可以近似认为是数均分子量;学生从矮到高的位置不变，将学生分为前后2组，使前组的“身高和”等于后组的“身高和”，则前后组相邻学生的身高可以近似认为是重均分子量（图1）。再如，研究自由基共聚组成的2个关键因素：竞聚率和单体组成，以女生和男生分别比作2种聚合物单体，用过独木桥的情景来描述该过程。显然，男女比例相近时，男生力气大导致经过独木桥的男生更多，这种现象可以归结为单体的竞聚率;随后，女生足够多，则经过独木桥的女生数也相应增加，该现象解释单体组成对自由基共聚的影响。这样参与情境可以更好的理解共聚组成的关键因素：竞聚率和单体组成。参与式教学强化与拓展了学生能力，实现了由单纯传授知识的教学体系转变为传授知识与探索研究相结合的教学模式。通过参与式的教学方法，培养学生对理论知识点的分析、加工和综合概括能力。

（二）实验式情境教学

化学是一门实验学科，高分子材料学也不例外。在高分子材料学课堂教学中，针对其基本概念和理论，加上相应的高分子实验情境再现，有利于学生对高分子材料基本概念和基本理论的深入理解。例如，在高分子聚合方法讲解时，可以通过边演示实验边讲解的教学方法。这样，学生可以更形象地了解本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合在聚合成分，聚合场所，生产特征，产品特征等方面的知识。上课时也可以利用简易进行实验式情境教学。应用普通医用注射器模拟磨具的磨口，现场观察挤出的高分子，说明高分子挤出物具有胀大现象，加快高分子挤出速度，出现高分子不稳定性流动，如波浪形、不稳定破裂等。

（三）生活式情境教学

高分子材料课程中部分内容是抽象的理论内容，在课堂上引入日常生活和经历的情境，可让学生先感性认识教学内容，尔后上升到理性认识[8]。例如，爬杆效应：高聚物浓溶液或熔体是在搅拌时会顺着搅拌棒向上爬的现象，当我们把棉线投入水中后，搅拌时，棉线也会发生爬竿现象，其实浓溶液或者熔体的高分子链就如棉线。应力松弛：在恒定的温度和高分子形变不变的情况下，高分子材料内部应力随时间增加而逐渐衰减的现象;女同学扎辫子的橡皮筋会慢慢失去弹性，可以很好地解释应力松弛的特点。高分子链运动：通过链段的依次运动来完成，正如蚯蚓的蠕动，由前一运动单元的运动带动其邻近运动单元运动，这样依次传递下去，最终完成高分子链运动。由若干个键组成的一段可作为一个独立运动单元的链，称为链段。高分子长链发生质心移动，必须通过链段的依次运动来完成，正如蚯蚓的蠕动，由前一运动单元的运动带动其后邻近运动单元运动，这样依次传递下去，最终完成整体的质心移动。

（四）仿真式情境教学

虚拟仿真技术是利用互联網、人工智能和虚拟现实技术等建构的在一定场景下模拟真实实验设备的虚拟实验软件教学系统，利用该教学系统可以将真实的教学用实验设备以及整个实验流程虚拟化的呈现出来，学生有一种亲身体验的感觉[9]。通过三维仿真实验平台，能够实现传统实验教学模式难以达到的教学效果，可使抽象枯燥的教学变得丰富多彩，教学过程变得更加直观、生动。在高分子材料学课程中，可以通过仿真式情境教学讲解“高分子材料学”中生涩难懂地重难点内容。例如，用Flash动画模拟高分子注塑成型加工（图2），可以正确直观认识挤出机的组成结构、模具系统结构和挤出成型原理，逼真的模拟挤出成型的操作过程。通过虚拟仿真教学，学生在虚拟的场景中可以熟悉挤出机的操作原理和操作步骤，并掌握挤出成型过程中参数设置的方法。

（五）微课的情境教学

微课情境教学是在教学过程中，围绕确定教学知识点录制的短视频课程，微课视频通常具有较好的生活性和趣味性，易于让学生接受、理解和掌握知识点[10-12]。在教学过程中，充分利用“互联网+”思维，录制微课进行情境教学。针对高分子材料教学过程中具体教学知识点，学生也可以Google或百度学术搜索该高分子知识点的相关微课视频，并从不同角度分组进行学习、整理和剖析。学生在课堂上采用小组汇报和相互提问等形式，对各小组学习高分子的情况进行综合评价，随后教师再结合高分子教学知识点、重点及难点进行系统总结归纳。通过确定高分子教学目标，Google或百度学术搜索和整理，小组讨论，学生由被动学习高分子材料为主动有兴趣积极参与学习，对一些高分子难理解的内容有了深刻认识。

三、使用评价

情境教学积极倡导体验式、互动式和启发式的教学方法，构筑“实践和理论”相结合的教学方式，激发了学生学习的主动性，从而使学生对高分子材料产生浓厚的兴趣。但情境教学也有使用条件，必须考虑高分子材料学课程的知识点和学生数量等因素。要合理地应用高分子情境教学法，需注意以下关键点。（1）高分子材料知识点的选择：开展情境教学，需要对高分子知识点进行筛选，特别是涉及高分子三级结构，高分子共聚合等理论性较强的重难点，找出适合情境教学的知识点。（2）课堂过程中情境教学环节设置要适度，情境教学与其他教学方法互相穿插结合，不能整堂课使用情境教学，通过教学经验，约课堂1/3时间采用情境教学较为合适。（3）在高分子情境教学过程中，评价综合成绩时，需要有客观的标准。

自从“高分子材料学”情境教学实践来，作者也有如下困难。（1）时间成本：备课过程的工作量增加，包括相关素材收集和情境教学内容的设计等;（2）资金成本：实验式和仿真式情境教学需要投入较多的资金，购买相应的道具、设备和软件，甚至需要在实验室和机房等专门教室进行教学。（3）学生学习高分子材料习惯的转变：高分子材料情境教学法需要调动学生的学习心理，与“满堂灌”模式差异大，消除学生情境教学的“害羞”等心理情绪，使学生从被动接收高分子知识中跳出来，这需要教师与学生的互相适应，增加了高分子材料学开展情境教学的难度。

2017年以来，采用情境教学模式，已经取得较好的教学效果。主要体现在以下2方面：（1）采用不记名问卷调查的形式，获得了高分子材料课程情境教学的作用和效果。发调查问卷143份，问卷回收率l00%。从问卷调查的结果可以看出，95.8%的学生都很赞同情境教学模式;93.3%的学生认为情境教学比传统教学模式更能激发学习兴趣;91.8%的学生认为情境教学更有利于理解和掌握高分子材料的结构和原理;90.2%的学生认为情境教学模式有利于提高学生的综合素质。由此可看出，在高分子材料学课程的情境教学模式能够得到学生的普遍认可。（2）高分子材料学课程期末考试成绩有明显提高。情境教学模式前，卷面分数不及格率为18.9%左右，学生对高分子材料的结构、性能和应用掌握不够扎实，容易丢分;通过情境教学，学生的期末考试成绩及格率明显上升，卷面80分以上达到53%以上，不及格率仅为5%，可见学生对基础知识的掌握明显增强。

参考文献：

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作者：朱林华 戴春燕

本科微课教学医用物理实验论文 篇3：

“原子核物理”课程教学的改革与实践

[摘 要] “原子核物理”是為核物理和应用物理等方向的本科生所开设的一门专业基础课，是从事核物理理论与实验、核科学设计与组织、核技术创新与开发等工作的基础。原子核物理课程存在知识量大、理论与实验结合性强和物理图像抽象难懂等特点，通过从课程内容设置、教学方法改革和课程评价优化三个方面出发，总结原子核物理课程的教学改革和实践中的一点经验，提出通过优化教学内容、改进教学模式和课程评价体系来提高教学效果的方案，以期为其他高等院校原子核物理教学改革提供参考。

[关键词] 原子核物理;教学改革;教学评估

[基金项目] 2021年度国家自然科学基金委“少周期超强激光驱动的可调谐近单周期中红外脉冲研究”（12005297）;2020年度国防科技大学研究生课程思政第二批重点建设项目“高等电动力学”

[作者简介] 张国博（1988—），男（满族），辽宁开原人，博士，国防科技大学文理学院讲师，主要从事激光与聚变等离子体研究;王伟权（1989—），男，吉林白山人，博士，国防科技大学文理学院讲师，主要从事激光与聚变等离子体研究;杨晓虎（1983—），男（白族），云南大理人，博士，国防科技大学文理学院副研究员，主要从事惯性约束聚变的理论和模拟研究。

原子核物理学形成于20世纪初，是物理学中研究物质微观结构的一门重要的分支学科[1] （P1），同时也是一门正在蓬勃发展的学科。对于核现象、核反应的研究目前仍是物理学研究的前沿领域之一，既有深刻理论意义，又有重大应用价值。原子核物理学不仅和其他学科一起产生了不少边缘学科，如穆斯堡尔谱学，而且基于原子核物理的核技术已深入到国防、工业、农业、医学、能源、环境等国民经济领域，大到核能的开发和利用，小到医疗诊断和检查，影响着人们生活的诸多方面。

一、课程内容与教学设置

原子核物理是核技术应用的理论基础，通过课程学习，需要建立科学的核物理模型图像，培养科学探究的能力。同时，原子核物理的核心知识、研究方法和思维方式将为丰富和深化学生的知识结构、启迪学生的创新性思维和提升学生的科学素养做出一定贡献。

（一）课程内容

原子核物理是研究微观粒子结构的一门学科，目前，大多高校的参考教材均为两本经典教材中的一本，即杨福家等编著的《原子核物理》和卢希庭等编著的《原子核物理》，如哈尔滨工程大学和南华大学均是使用卢希庭版教材。我校目前使用的教材同样为卢希庭版教材，结合教学内容和专业技术背景，我校原子核物理课程内容主要分为六个模块：（1）原子核的基本性质，是指核整体具有的静态性质[1]，包括最基本电荷、质量和半径，核的角动量描述—自旋和统计特性、核的磁性描述—磁矩，核形状的描述—电四极矩，核的对称性描述—宇称等性质，这些静态性质是学生必须牢牢掌握的基础知识;（2）原子核的结构，包括原子核的稳定性、核力和原子核的结构模型。具有正电荷的质子和不带电的中子既然能够组合成原子核，仅有库仑力和万有引力是不够的，必然存在一种很强的作用力，就是核力。核力的存在使得原子核本身具有一定的结构，通过建立原子核的结构模型，可以形象的构建原子核的结构，有利于学生更为深刻的理解原子核的基本性质;（3）原子核的衰变，是一种自发进行的自然现象。自1986年贝克勒尔发现然放射性现象以来，α衰变、β衰变和γ衰变就是人们最早观测的基本放射现象，也是整个原子核衰变部分研究的重点;（4）原子核反应，是稳定的原子核转变为不稳定原子核的重要方式，并且是人们研究原子核性质和结构的有效方法，通过核反应规律的学习，不仅能够进一步理解原子核的性质和结构，又可以为核能、核医学等核技术的应用奠定良好的理论基础;（5）原子核的裂变和聚变，裂变和聚变是原子核重要的运动形式，对裂变和聚变现象及其运动规律的研究是原子核物理学的一个重要研究领域。（6）原子核的亚核子物理，是比核子层次更深的粒子的概括[1]，是非常重要的学术前沿，能够从更深的层次理解原子核的结构和性质。

（二）教学设置

我校原子核物理课程的教学目标是掌握原子核物理的基本内容，更重要的是让学生厘清前人提出问题、考虑问题和解决问题的研究思路，进而培养学生进行科学研究和解决实际问题能力。对于这样的教学目标，课程内容的改革就是原子核物理课程教学改革的核心工作，在课程内容重点方面需要进行针对性的设置，在课程内容的设置方面必须进行取舍和整合，结合学科背景，调整原有的教学章节，优化教学内容，使其更加符合我校的学科特点，如将教材第二章原子核的结合能、第四章核力和第八章核结构模型整合为原子核的结构，受教学课时影响，舍去射线的物质效应、中子物理和核天体物理等章节的教学内容。

在课程内容设置上，原子核物理学不仅是核物理方向的基础，也是非常重要的前沿学科。在教学中引入相关的学术前沿和应用进展，能够培养学生开阔的学术视野。在绪论部分我们以诺贝尔物理学奖中近一半是与核物理相关的内容出发，简要介绍近些年与核物理相关的诺贝物理学奖的研究内容，激发学生对原子核物理的学习兴趣，明确课程教学内容与多个诺贝尔物理学奖研究内容相关。特别是一些诺贝尔物理学奖的研究方向，如核力介子场论、中微子震荡、杨振宁和李政道先生提出的弱相互作用中宇称不守恒的问题更是课程的直接内容。在α衰变部分，关于重离子的介绍，可以拓展相关的技术应用。重离子治疗癌症是当前核技术应用的前沿，其作用机理是重离子在人体内沉积能量时存在一个布拉格峰，这个峰值的存在能够很好地将能量沉积在病灶部位，从而极大地降低了传统射线治疗对人体表皮、组织和细胞的损伤[2]。特别是2015年，上海市建立了国内第一个质子重离子医院，目前已治疗出院患者3000余例，充分发挥了国际尖端放疗技术—重离子放射性治疗的技术的优势。同时，重离子加速器是十分重要的大科学装置，如何降低造价成本，获得小型化廉价加速器，即新加速机制的探索也是当前国际的研究热点，比较有潜力的小型化重离子加速是基于超强激光的重离子加速技术，当前加速碳离子最高能量已经达到80MeV/u[3]。另外，在原子核聚变部分，介绍国内外在可控热核聚变领域取得的进展，例如国内中科院等离子体研究所研究设计的“全超导非圆截面托卡马克”装置和中物院激光聚变研究中心协同设计并搭建的神光三主机激光装置。

二、课堂教学模式与设计

近年来，各种先进教学手段层出不穷，原子核物理作为核物理专业本科生基础课程，应该不断优化教学模式，改进教学方法，提高教学效果。特别是互联网数字化的迅猛发展，以及疫情期间网络教学模式广泛推广，促进了一系列先进的网络教学手段的发展，如在线课堂、微课、慕课等。当前，大学课程正处于教学模式和方法的变更期，新的教学思想层出不穷，以翻转课堂以及雨课堂为主的新型教学模式给传统教学方式带了巨大的冲击。在这样的时代背景下，经典的原子核物理课程也必须紧跟时代的步伐，利用先进的教学手段优化课堂的教学模式[4，5]，结合学科特点完善教学方法，把获得知识与培养能力相结合，培养能力与塑造人格相结合，塑造人格与学科应用相结合，为进行科学研究及毕业工作奠定基础。

（一）多媒体教学

科技进步总是推进着各个行业的发展，教学方面也是如此。多媒体的快速普及，使其成为当代最主要的教学工具，教学模式也发生了根本的改变。原子核物理作为核物理专业的基础课程，其课程内容包含大量的专业名词和数学公式推导。针对课程内容的特点，我校原子核物理课程采用多媒体和板书相结合的模式，主要利用多媒体展示相关的物理概念和复杂的数学公式，对相关概念中的重点文字、主要结论和重点数学公式进行特殊标记，比如改变文字颜色、改变字体、加粗或自定义动画等。这样的多媒体课件不仅可以丰富教学内容，还可以提高教师教学和学生学习的效率。针对课程重点知识，列出结构框架，针对内容难点，补充相关内容，有效的加深学生对课程内容的理解和掌握，明确教学重点和细节。

在多媒体教学资源中，视频和动画在课程当中是不可或缺的。课程中的微视频通常分为两个方面内容：一方面是对课程内容原理的介绍，可以将抽象的物理原理以更加直观形象的方式展示出来，加深学生对相关问题的理解，构建清晰的物理图像，还可以调动学生课堂参与的积极性。比如在介绍核力中的强相互作用时，内容十分抽象，并不像电荷之间的库仑力那样易于理解。因此，在讲授之前可以播放秒懂百科或自行设计相关视频，让学生在一分钟之内对其定义有一个简单的认识后再引出课程内容，提高教学效果。介绍激光驱动的惯性约束聚变时，可以播放美国国家点火装置（National Ignition Facility Project，NIF）的宣傳视频，演绎激光聚变的基本过程，明确具体的实验装置，吸引学生的兴趣。另一方面是对课程内容应用的介绍，可以突出理论研究的重要性，让学生明白理论指导实践的重要意义。比如在介绍人工放射性核素时，可以联系放射性中子源和医用放射性核素的制备视频突出相关理论的应用背景。当然，这些视频要求教师具有丰富的知识积累，可以根据课程内容合理地进行选择，准确把握视频内容的正确性和加入视频的合理性。

（二）雨课堂教学

雨课堂是由学堂在线和清华大学在线教育部共同研发推出的一款智慧型教学工具，具有便捷易用、实时互动、个性化教学等特点，其作用是为师生搭建了线上线下课堂教学互动沟通的平台[6]。利

用传统多媒体课件和微信相结合，雨课堂将课外学习和课上教学联系起来，一经推广就迅速吸引了全国高校广大教学人员的使用，有效地改进了教学模式。基于雨课堂的混合教学模式快速发展[7]，逐渐成了主流教学模式。混合教学模式能够覆盖课程的每一个教学环节，如课前预习与讨论、课中互动与考核和课后总结与安排，对课程进行全方位教学跟踪。混合教学模式的提出不仅使得教师能够实时了解学生整体和个体的学习情况，并可依据不同学生对知识点掌握情况有针对性的调整教学进度和内容，实现精准教学。

在雨课堂教学方面，我校原子核物理课程主要分为三个方面：（1）课前预习与反馈。上课前一天，将预习课件推送至授课班级预习，学生自主完成课前预习任务，通过查看和分析预习数据，收集学生的预习情况及在预习中的问题，调整教学进度，提高课堂教学效果。（2）课堂教学与互动。首先，雨课堂开启后，可以通过微信随机点名，考察出勤情况，大大避免了时间浪费;其次，针对课前预习的问题，对教学内容进行侧重性的讲授，提高课堂教学效果;再次，针对教学内容，学生可以直接在相应的幻灯片上进行互动，提出问题，教师可以及时进行回复和解答;最后，对于雨课堂的投票功能，可以设计主观或客观问题或进行课堂测验，加深学生对课程内容的掌握，调动学生参与课堂的积极性，并且可以将测验结果作为平时成绩的一项考核指标。比如，在介绍绪论时，可以在雨课堂中增加中国原子弹之父和氢弹之父的客观选择题，提高学生对老一辈科学家的认知程度。（3）课后总结与拓展。根据课上的问题和测验情况可以清楚地了解各个学生的学习状况以及对课程内容的掌握情况，有针对性地在下次课进行讲解，同时，可以合理地布置课后作业的内容和题型，巩固教学内容。因此，多媒体教学和雨课堂的混合教学模式，可以在一定程度上提高学生的课程参与程度，有利于学生个体的发挥所长，便于教师因材施教，是目前非常适合小班授课的教学模式。

（三）翻转课堂教学

传统教学模式中，课堂教学以教师为主，教学的重点是学生在有限的时间内掌握课程的教学内容，可以说教师是课堂教学的“主角”。然而这样的教学模式带来的困扰就是学生的课堂参与程度较低，在这样的情况下，新的教学模式翻转课堂走进了高校教师的视野。翻转课堂[8]颠倒了知识传授和内化过程，运用互联网技术进行课程互动，提高学生的课程参与程度，最大限度地突出学生的主体地位，给了学生展现自己能力的机会。

对于原子核物理，翻转课堂同样可以适时地进行，但是对于完全进行翻转课堂教学与课程难度之间存在一定矛盾，学员完全的自学很难把握重点内容和关键问题，因此，需要针对教学内容合理的设计翻转课堂章节。例如原子核的基本性质和原子核衰变部分的放射性基本规律，课程内容较为简单，是比较适合进行翻转教学的课程内容。针对教学内容，采用分组调研模式，学生课下共同查阅书籍和文献，总结相关内容，然后在课堂上分组展示成果和进行讨论，教师适时的进行指导和说明。通过这样的分组—调研—总结—分享—讨论一体化方式，不仅能够促进学生积极思考，相互学习，参与讨论，而且对于培养学生创造性思维和学科综合能力具有重要的意义。另外，在考核评估体系中，关于课堂汇报的内容，实际上也是适用学生兴趣相关内容的“部分翻转”课堂，并且更能激发学生参与的积极性。

三、优化考核体系与设想

当前国内各高校本科生基础课程的考核方式仍然是以传统的“期末考试成绩+平时成绩”考核评估体系为主，课程期末考试不仅能够检验学生对课程内容的掌握情况，帮助教师不断总结经验，改进教学方法，而且能够对学生的学习效果做出客观合理的评价。平时成绩也是考核评估中不可或缺的部分，并且需要合理的设置平时成绩的构成，从而充分、全面地反映学生对课程内容的掌握情况。我校原子核物理课程的考核评估体系仍然是以这种评价模式为主，平时成绩采用多元化的组成，对课堂出勤、课堂表现、平时作业和教学实践等因素进行量化，全面考核学生的平时成绩。

课程教学实践目前主要是以课程相关内容的调研报告或课堂汇报为主，题目均为学生自选，既能充分调动学生课堂参与的积极性，又能培养学生进行科学研究能力。但是目前这样的成绩分配也存在一定的问题，当前的期末考试成绩与其他课程相比较，仍然占据较大的比例，在一定程度上，仍然存在考核不完善的问题。因此对于两部分的成绩权重，需进一步调整，以期既能更加公正的考查学生对课程的掌握程度，又能科学全面的反应学生的知识运用能力以及批判性思维能力。

四、结语

原子核物理是核物理等专业非常重要的专业基础课，是学习专业课的理论基础。根据我校原子核物理课程教学的经验，文章总结了我校该课程的教学内容、教学方法和考核评价标准三个方面的探索和思考。通过合理设置教学内容，改革教学方法，丰富和完善课程评价标准，达到提升课程学习效果、培养科研能力和塑造人格的目的，以期为其他高等院校原子核物理教学改革提供参考。

参考文献

[1]卢希庭.原子核物理[M].北京.原子能出版社，2010.

[2]叶飞，李强.重离子治癌相关研究[J].原子核物理评论，2010（27）：209-316.

[3]Dayu Jung， Lilan Yin， Donald C Gautier， et al.Laser-driven 1 GeV Carbon Ions from Preheated Diamond Targets in the Break-out Afterburner Regime[J].Phys.Plasmas，2013（20）：83-103.

[4]夏冬梅.原子核物理課程的教改研究[J].西南师范大学学报，2018，43（11）：162-265.

[5]胡永红，毛翔，毛彩霞.“原子核物理”教学中创新意识和能力培养的研究[J].咸宁学院学报，2011，31（12）：54-56.

[6]杨震，周美霞，刘星.智慧教学平台雨课堂支撑下的混合教学模式讨论[J].教育教学论坛，2020（9）：336-337.

[7]张燕红，李瑛，温明明，等.基于雨课堂的大学计算机基础课程智慧教学模式研究[J].计算机教育，2020（3）：77-79.

[8]杨昱昺.翻转课堂教学模式探讨[J].教育现代化，2020（81）：101-104.

On the Reform and Practice of Nuclear Physics Teaching

ZHANG Guo-bo， WANG Wei-quan， YANG Xiao-hu

（College of Liberal Arts and Sciences， National University of Defense Technology， Changsha， Hunan 410073， China）

Key words： Nuclear Physics; teaching reform; teaching evaluation

作者：张国博 王伟权 杨晓虎