微課視角下的物理實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式研究

◆

(廣西桂林理工大學(xué)理學(xué)院)

信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響。高等教育信息化是促進(jìn)高等教育改革創(chuàng)新和提高質(zhì)量的有效途徑，是教育信息化發(fā)展的創(chuàng)新前沿。2012年11月21日，我國(guó)舉行了首屆微課比賽，于是在教育界中出現(xiàn)了微課熱，那么什么是微課，微課為什么會(huì)熱？混合式教學(xué)模式為什么會(huì)熱？那么如何在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中引入現(xiàn)代信息技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，是物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)工作者必須面臨的一個(gè)重大課題。

一、研究背景

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是理工科院校獨(dú)立設(shè)計(jì)的一門公共基礎(chǔ)必修課之一。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)等能力。但是，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是課前預(yù)習(xí)(預(yù)習(xí)報(bào)告)，課堂老師講解20～30分鐘，教師指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，課后數(shù)據(jù)處理，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。所以，在實(shí)驗(yàn)課堂上，學(xué)生只有依賴?yán)蠋煟蕾噧x器實(shí)驗(yàn)設(shè)備，然后效仿老師的示范操作，被動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)，久而久之，學(xué)生失去了獨(dú)立學(xué)習(xí)和研究能力，扼殺了學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，更談不上尊重個(gè)性差異，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的各種能力很不利，因此必須要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法，尋求新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。只有激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生親自參與到問題活動(dòng)中去，通過觀察與內(nèi)省，不斷獲得知識(shí)和技能。微課是為了說明一個(gè)主要知識(shí)點(diǎn)或者一個(gè)主要問題，時(shí)間比較短(10分鐘左右)，以視頻為載體和呈現(xiàn)方式的完整的教與學(xué)活動(dòng)過程，以在線學(xué)習(xí)或移動(dòng)學(xué)習(xí)為目的。

查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，混合式學(xué)習(xí)方式日益受到各國(guó)的重視，各高等院校都在積極進(jìn)行混合式教學(xué)模式的研究與實(shí)踐，它已經(jīng)成為高等教育教學(xué)的一種新型模式。20世紀(jì)90年代，西方學(xué)者在對(duì)e-Learning的不斷完善和改進(jìn)中提出了混合式學(xué)習(xí)的概念，即線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)的結(jié)合。2003年12月，何克抗教授在第七屆全球華人計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用大會(huì)上，首次在我國(guó)正式倡導(dǎo)“混合式學(xué)習(xí)”，拉開了國(guó)內(nèi)研究“混合式學(xué)習(xí)”的序幕。“混合式學(xué)習(xí)”就是傳統(tǒng)課內(nèi)學(xué)習(xí)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)課外學(xué)習(xí)的混合。而微課下的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是運(yùn)用手機(jī)、電腦使學(xué)生先自主學(xué)習(xí)微課，然后教師講解，師生討論，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。通過微課下的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，師生共同創(chuàng)造生機(jī)勃勃的實(shí)驗(yàn)課堂，尊重學(xué)生個(gè)性差異，學(xué)生是教育對(duì)象更是教育資源，它更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力等。

二、微課與物理實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的必要性

隨著微課概念被提出，其作為一種新型的教育信息資源形式，因“主題突出、短小精悍、交互性好、應(yīng)用面廣”等特點(diǎn)而廣受認(rèn)可。微課能更好地滿足學(xué)生對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)，按需選擇學(xué)習(xí)既可查缺補(bǔ)漏又能強(qiáng)化鞏固知識(shí)，是傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和拓展資源。而微課制作的選材、知識(shí)點(diǎn)、重難點(diǎn)、藝術(shù)性等要滿足學(xué)生需求，所以必須成立制作物理實(shí)驗(yàn)微課教師團(tuán)隊(duì)。

教師要學(xué)習(xí)應(yīng)用生本教育的激發(fā)模式，老師交給學(xué)生鑰匙，讓學(xué)生去開啟自身的動(dòng)力系統(tǒng)。引導(dǎo)學(xué)生課前用微課自主預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)；課堂上師生分析討論，也可以借助課件、視頻微課等輔助教學(xué)，如儀器教具展示給學(xué)生看，或者作示范性的操作，動(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)分屏展示等，師生共同探究實(shí)驗(yàn)；課后用微課復(fù)習(xí)拓展等。學(xué)生可自主選擇有關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)地點(diǎn)、學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度等。比如，實(shí)驗(yàn)儀器操作部分的內(nèi)容若發(fā)現(xiàn)自己比較熟悉，可以調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)困惑點(diǎn)則可以反復(fù)學(xué)習(xí)。

2016年度，我校得到了廣西高等教育本科教改立項(xiàng)項(xiàng)目——基于“微課”的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，已經(jīng)成立了物理實(shí)驗(yàn)微課教師團(tuán)隊(duì)。對(duì)制作實(shí)驗(yàn)微課有了一定的研究，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器操作、數(shù)據(jù)處理等方面。根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)課程這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有益于物理實(shí)驗(yàn)微課程的制作。我們把每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以分割成幾個(gè)微課，開發(fā)出系列的實(shí)驗(yàn)微課。每節(jié)實(shí)驗(yàn)微課程基本控制在5～10分鐘之內(nèi)，包括實(shí)驗(yàn)原理微課，實(shí)驗(yàn)儀器操作微課，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理微課。

三、微課下的物理實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式

微課下的物理實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式，是指教師主導(dǎo)活動(dòng)和學(xué)生主體參與的混合，課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)與在線實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，真實(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境和虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境的混合，師生之間線下交流與線上交流的混合。比如，學(xué)生由于課前已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)的微課，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)環(huán)境等已經(jīng)有一定的認(rèn)知。教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)微課的反饋情況，認(rèn)真分析學(xué)生情況，解析重難點(diǎn)，對(duì)有疑惑的知識(shí)點(diǎn)，師生之間進(jìn)行有針對(duì)性地交流討論。實(shí)驗(yàn)課堂氣氛更加活躍，激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，讓淺層的知識(shí)學(xué)習(xí)要求在課前，而知識(shí)的內(nèi)化則在課堂中師生交流后實(shí)現(xiàn)，更重要的是提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，學(xué)生高層思維能力不斷提升，達(dá)到自主構(gòu)建知識(shí)體系。混合式教學(xué)模式使傳統(tǒng)的教學(xué)由單向灌輸轉(zhuǎn)為雙向交流，實(shí)現(xiàn)了師生之間、學(xué)習(xí)者之間的雙向交流，線上線下的學(xué)習(xí)交流，大大提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，獲得最佳學(xué)習(xí)效果。

我校建設(shè)了較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)支持系統(tǒng)，建立了物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，2018年度獲得廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目“《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程混合式教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”項(xiàng)目。虛擬實(shí)驗(yàn)是指使用仿真軟件來模擬實(shí)驗(yàn)的操作環(huán)境的實(shí)驗(yàn)過程，在計(jì)算機(jī)上實(shí)驗(yàn)就像在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)有效克服了真實(shí)環(huán)境中的諸多限制，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受時(shí)間、場(chǎng)地、設(shè)備、人員、制度等制約。因此，可將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與在線虛擬實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，使微觀實(shí)驗(yàn)，高成本實(shí)驗(yàn)等都可以做。學(xué)生實(shí)驗(yàn)途徑由單一化模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣Ｊ剑烧n堂實(shí)驗(yàn)延升至課外實(shí)驗(yàn)，采取虛實(shí)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。

四、微課下的物理實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

微課不是簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)資源，更不是簡(jiǎn)單的微視頻，它的實(shí)質(zhì)是“課”和“微”，因此，微課應(yīng)該有完整的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生是教育對(duì)象更是教育資源，學(xué)生的全部既有經(jīng)驗(yàn)、智慧、知識(shí)和學(xué)習(xí)的內(nèi)在積極性等都應(yīng)當(dāng)為教師的教學(xué)所用，教師要從學(xué)生的角度去制作微課，體現(xiàn)生本的教學(xué)思想，設(shè)計(jì)上要符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和多媒體設(shè)計(jì)的規(guī)律。微課可根據(jù)不同的教學(xué)和學(xué)習(xí)需要，微課教師團(tuán)隊(duì)要包括對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)資源、主題選擇、媒體選擇、教學(xué)策略、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的分析。

1.微課教師團(tuán)隊(duì)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)要合理。針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，教學(xué)設(shè)計(jì)上要有區(qū)別。要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容反復(fù)分析，什么內(nèi)容適合課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，什么內(nèi)容適合學(xué)生微課平臺(tái)自學(xué)的。教學(xué)目標(biāo)上是要求學(xué)生掌握某個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容還是某個(gè)操作技能，還是什么能力培養(yǎng)。通過問卷調(diào)查和課堂詢問等方式，收集學(xué)生對(duì)微課視頻的反饋意見，根據(jù)學(xué)生的反饋意見，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課平臺(tái)不斷進(jìn)行改進(jìn)，并加入新的微課，形成“微課”建設(shè)、管理、應(yīng)用平臺(tái)。

2.微課中加強(qiáng)物理學(xué)史教育，幫助學(xué)生理解知識(shí)。它有助于學(xué)生了解各概念、規(guī)律、定理、公式的前因后果和科學(xué)知識(shí)的全過程，它更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。物理學(xué)史在物理教學(xué)中的滲透有助于活躍學(xué)生的思維，提高學(xué)生的素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。因此，物理教育不僅僅只是物理知識(shí)的教育，應(yīng)該滲透物理學(xué)史教育和物理文化教育，使教學(xué)內(nèi)容豐富多彩，啟迪學(xué)生思維，增強(qiáng)物理教學(xué)的趣味性，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)有思想、有智慧、有品行的高素質(zhì)人才。

3.微課中融合傳統(tǒng)文化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生探索欲望。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生通過觀察、操作、探究，理解了物理規(guī)律、物理現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)觀察、體驗(yàn)理解了物理過程，去分析物理本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)物理有其特有的公式美，現(xiàn)象美、規(guī)律美、實(shí)驗(yàn)美。“以人為本”的理念，從學(xué)生本位出發(fā)，幫助學(xué)生建立一種正確的人文關(guān)懷。把科學(xué)文化和傳統(tǒng)文化很好的融合，不僅要培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的物理專業(yè)知識(shí)，還要教導(dǎo)學(xué)生什么是真善美，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)。

4.教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的面對(duì)面課堂學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生主體性發(fā)展。課堂上既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又能為學(xué)生創(chuàng)造自主協(xié)作和探究學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，凸顯學(xué)生的主體作用。課前教師發(fā)布學(xué)習(xí)微課任務(wù)，老師根據(jù)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)微課情況，包括學(xué)生學(xué)習(xí)微課的時(shí)間，學(xué)習(xí)微課的次數(shù)，學(xué)習(xí)微課問題的檢測(cè)等方面，歸納學(xué)生問題，分析重難點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)積極有效的課堂環(huán)境學(xué)習(xí)，有針對(duì)性地解析重難點(diǎn)，師生之間通過交流討論，使課堂氣氛更加活躍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生探索，問題讓學(xué)生解決，結(jié)論讓學(xué)生概況，知識(shí)體系讓學(xué)生建構(gòu)。

基于微課的混合式教學(xué)模式，把傳統(tǒng)課堂實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方式和在線虛擬實(shí)驗(yàn)方式和課外微課學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)等有機(jī)融合，優(yōu)化了單一的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式。教師通過利用多種教學(xué)資源和多種學(xué)習(xí)途徑，應(yīng)用混合式教學(xué)來實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，建立以學(xué)習(xí)者為中心的設(shè)計(jì)。根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和已有認(rèn)知，通過線上、線下多種方式獲取知識(shí)，主動(dòng)完成有關(guān)知識(shí)的建構(gòu)。經(jīng)過近兩年的微課下的混合學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用，學(xué)生反應(yīng)良好，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的動(dòng)手操作能力都有提高。通過混合學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用，它架起了教師和學(xué)生之間的友誼橋梁，師生間互動(dòng)更多，關(guān)系更密切，師生更享受教與學(xué)的過程，能充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性與創(chuàng)造性。