探究性混合教學模式在大學物理實驗教學中的實踐

路斌　張亞萍　李靜

[摘要]以翻轉課堂為基礎，利用思維導圖、學習任務書、微信學習群等手段，建立一套大學物理實驗探究性混合教學模式，將探究性教學貫穿于整個實驗教學過程中。實踐證明，探究性混合教學模式可以有效彌補傳統實驗教學模式的不足，加強教學效果。

[關鍵詞] 探究性教學;翻轉課堂;大學物理實驗

[中圖分類號]? G642?????? ?? ??????? [文獻標志碼]? A???????? ????????????? [文章編號]? 2096-0603（2018）34-0292-02

一、前言

大學物理實驗是理工科學生必修課程，傳統教學模式是學生課前閱讀實驗教材，課堂上聽教師講解，然后在教師指導下測量數據并完成實驗。在整個學習過程中，學生只是被動地對實驗步驟進行重復操作，缺乏獨立思考的空間。為達到培養創新人才之目的，我們利用探究性教學與翻轉課堂結合的混合教學模式，有效地彌補了現有實驗教學的不足。

二、基于翻轉課堂的探究性混合教學模式在大學物理實驗教學中的應用

傳統翻轉課堂將教學內容制作成微課，上傳到網站，但仍然沿襲了“被動性學習”的教學模式，學生不用自己探究，只是在被動學習，傳統翻轉課堂只是翻轉了學習的時間和地點，而沒有翻轉被動性學習的本質。

探究性混合教學模式將傳統翻轉課堂和探究性學習有效地結合，其特點在于師生雙向互動式溝通，教師利用思維導圖和學習任務書，指導學生進行課前預習，運用微信學習群，進行師生互動。在整個教學過程中，教師設定學習目標，學生研究實驗原理，實施實驗過程，教師只是指導者和輔導者[1-2]。教學環節分為課前、課中和課后三個階段。

在實驗課前，教師將思維導圖、學習任務書和微課課件上傳到校園網站，學生通過在線網上預習實驗內容。利用微信學習群，建立了學生和教師之間的溝通平臺，學生遇到不清楚的問題可以隨時與教師探討。學習任務書是教師發給學生自我學習的指令，包括實驗目的、原理、操作等內容。思維導圖是圖形思維工具，把學習要點以網狀圖的形式表示出來，可以全面掌握實驗內容，避免預習的盲目性[3]。

在實驗課中，教師根據預習內容，提出思考問題，讓學生自由討論，發言分享。然后由學生獨立操作實驗儀器，完成實驗。在學生實驗過程中，教師有針對性地進行個性化教學指導，實現探究性學習的教學目的[4]。

在實驗課后，學生遇到不理解的問題時，仍可通過微信學習群與教師溝通請教，實現教學互動全過程。同時，教師對教學方法和手段進行改進，提升教學效果。

三、教學應用實例

下面以“光柵衍射測波長—分光計的應用”實驗為例，介紹探究性混合教學模式的應用情況。分光計是重要的光學實驗儀器，由于結構復雜，學生很難通過閱讀教材掌握實驗內容，導致學生基本放棄課前預習，只是通過教師課堂講解完成實驗，使學習陷入被動。根據上述的教學流程，我們進行了如下教學安排[5-7]。

（一）設定學習目標

教學內容包括兩個方面：一是分光計的調節，二是光柵衍射測波長。其中，分光計的調節是教學難點。為此，我們設計了指導學生預習的思維導圖，對實驗內容做出了詳細的指導。由于思維導圖只是結構框架圖，所以必須通過下達學習任務書提出詳細要求，對具體實驗預習內容進行詳細的說明。利用思維導圖和學習任務書的有效結合，可以讓學生掌握學習的重點內容，激發學生的學習熱情。

（二）設計微課

根據學習任務書中的教學重點，我們錄制了微課課件，并發布到物理實驗中心學習網站上。微課課件由教學視頻、PPT+音頻、Word文檔等形式表現，在微課設計中一定要注意教每個微課課件只能針對一個教學要點，時間控制在十幾分鐘以內，便于學生隨時隨地利用課余時間預習。

（三）課前預習

在教師將教學資料上傳到學習網站后，學生就可以在線預習實驗內容。從這個環節開始，學生就成為學習主體，教師轉變為引導者。學生可以根據自己的掌握程度，有選擇性地進行課前預習，遇到不清楚的問題時可以通過微信群與教師溝通交流。

（四）課堂互動

課堂互動指課堂上師生之間的互動教學過程。具體教學環節如下：（1）教師對基礎性問題進行提問，將問題分為基礎性問題和探究性問題兩類。基礎性問題指基本概念類的問題，如分光計由哪幾部分組成？什么叫視差？什么叫減半逐次逼近法等。根據提問結果，教師可以了解掌握學生預習效果，同時也給予預習成績。（2）教師對教學內容進行啟發式講解，介紹儀器操作。（3）教師提出探究性問題，讓學生進行討論，這是探究性教學的關鍵步驟。所謂探究性問題是指需要學生討論，通過實驗操作才能得出結論的實驗問題。這些問題通常都與實驗觀察密切相關，如載物臺上平面鏡放置位置要求的原理是什么？如何判斷望遠鏡達到自準標準？造成光柵衍射線不等高的原因是什么？這些探究性問題包含深刻的實驗原理可以很好地鍛煉學生的思維判斷力。

討論采用分組討論法和漏斗提問式討論法。分組式討論法將學生分成幾人一組，由教師提出問題，組織學生自由討論，時間為5分鐘左右為宜。漏斗提問式討論法以漏斗式提問法為基礎。由教師提出問題，以學生搶答的方式進行群體討論，最終把教師想要的答案通過學生的嘴表達出來，這個過程就像漏斗過濾一樣。例如，對如何調節望遠鏡光軸垂直載物臺轉動軸，可按如下教學流程引導。教師問：調節需要分幾步？學生答：分為粗調和細調。教師問：如何粗調？學生答：調節載物臺螺絲等高，調節望遠鏡螺絲水平。教師問：如何細調？學生答：利用減半逐次逼近法調節。教師問：什么是減半逐次逼近法？學生答：調節望遠鏡水平螺絲，使“十字”向中間刻線逼近一半距離，再調節載物臺水平螺絲，使“十字”移動一半距離。由于篇幅所限，在此不再就討論問題贅述[8-9]。

（五）課后總結

在實驗課后，學生獨立完成實驗報告。在學生完成實驗報告的過程中，如果遇到問題，可通過微信群與教師交流。同時，教師也要根據課堂教學中發現的問題進行教學反思，對教學方案進行修改。

從上述介紹中可以看出，探究性混合教學模式最大的特點在于師生之間的互動，教師把控著整個教學過程的主控權，利用課前、課中、課后三個教學環節，充分調動學生的學習積極性，達到預期的教學目的。

四、教學評價

教學評價對教學工作的改進具有重要意義，教師所采取的教學評價體系是雙向的，即教師評價學生，學生也同時評價教師。

在教師評價學生方面，注重學生課堂參與和創新能力的表現，將實驗分為探究性和非探究式兩類：探究性實驗是注重實驗規律研究的實驗，非探究性實驗則是驗證或觀察性實驗。探究性實驗成績評定比例是預習20%，課堂表現60%，實驗報告20%;而非探究性實驗則是預習20%，課堂表現40%，實驗報告40%，探究性實驗課堂表現分數60分，說明更注重學生的參與性。在學生評價教師方面，主要從對教師的總體印象、教師實驗教學技能、教師實驗技術技能三方面進行評價，通過學生對教師的逆向評價，可以較好地督促教師改進教學手段，提升教學效果。

五、思考與建議

本文對探究性教學混合模式進行了探討，利用學習任務書，思維導圖等教學手段，促進了大學物理實驗教學效果的提升。在此，對此種教學模式的應用也提出一些建議：（1）探究性教學體系的建立需要積累大量資料，非一人一己之力能達成，需要教學團隊的通力配合，中國石油大學（華東）物理實驗中心是省級實驗教學示范中心，多年來在全體教師的努力下，積累了豐富的教學資料，打下了良好的基礎。（2）在微課制作中，力求小而精的課件設計，時間控制在15分鐘內，方便學生利用“碎片化”時間學習。（3）微信公眾號是一個較好的學習平臺，利用此平臺可以發布教學視頻、教學信息、上課通知等，必須專人負責進行維護。

中國石油大學（華東）大學物理實驗中心承擔了量大面廣的基礎教學同時，非常注重對學生創新能力的培養[10]，自2011—2017年間，指導學生承擔校級以上大創項目97項，獲省級以上科技創新大賽獎37項，多名教師獲得省級以上教學講課比賽大獎。同時，學校也非常重視探究性實驗教學的研究工作。在教務處《關于開展2018年探究性實驗項目建設工作的通知》的文件通知中，指出學校將在2018年建設10個左右具有標桿效應的探究性實驗項目，到2020年將建設一批公共基礎類探究性實驗項目。我們希望通過對探究性實驗教學的研究，把大學物理實驗教學建設成為突出學生主體地位的專業學科，激發學生參與實驗學習的積極性。

參考文獻：

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[3]余小英.思維導圖在大學物理實驗中的應用[J].河池學院學報，2014（5）：118-122.

[4]彭力.有關大學物理設計性實驗教學的幾點體會[J].實驗技術與管理，2006（8）：106-108.

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[8]何光宏.大學物理實驗探究式教學的思考[J].實驗室研究與探索，2011（7）：292-294.

[9]張艷亮.大學物理實驗實施探究式教學的探索[Z].大學物理實驗，2009.

[10]張亞萍.建設物理實驗系列課程培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2014（6）：214-218.