雨課堂在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用

胡瑋通 劉兵 仲麗麗

摘 ?要：隨著后疫情時代的到來，線上線下混合式教學(xué)已經(jīng)成為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向。我校近些年從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、教學(xué)策略等各個方面持續(xù)推進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。目前在雨課堂平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合前期教學(xué)改革成果，取得了較好的教學(xué)效果。本文簡要介紹大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果及雨課堂在具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：雨課堂;大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是本科生科學(xué)文化模塊中一門自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，是大學(xué)物理基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分，是系統(tǒng)學(xué)習(xí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法、訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能的開端。在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用。如何以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐能力、提高科學(xué)素養(yǎng)等一直以來都是我校不斷改革的目標(biāo)。本文簡要闡述大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果，并以霍爾法測磁場實(shí)驗(yàn)為例，介紹雨課堂在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用。

一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果

1.教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)教學(xué)大綱要求和課程培養(yǎng)目標(biāo)，課程共56學(xué)時，包括4學(xué)時的誤差理論知識和17個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分春秋兩個學(xué)期完成。誤差理論是開展實(shí)驗(yàn)的知識基礎(chǔ)，需要在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前集中講授。17個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涵蓋了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理實(shí)驗(yàn)五大模塊。在實(shí)驗(yàn)屬性方面，按認(rèn)知規(guī)律劃分為基礎(chǔ)性、綜合性和設(shè)計(jì)性三個層次。同時，要求學(xué)生春季學(xué)期利用業(yè)余時間完成2個虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，秋季學(xué)期自主設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教學(xué)中注重課程思政元素的挖掘，引入物理學(xué)發(fā)展史，解釋知識形成過程，展示思維方法，介紹我國相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研究成果，宣揚(yáng)科學(xué)家鍥而不舍的科學(xué)精神和愛國情懷。培養(yǎng)學(xué)員實(shí)事求是、精益求精的科學(xué)精神，激發(fā)獻(xiàn)身國防、報效國家的責(zé)任感和使命感。

2.教學(xué)方法和手段。實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)有實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課網(wǎng)上預(yù)約、簽到、課時管理等功能。引入雨課堂平臺后，學(xué)生可以完成預(yù)習(xí)，課堂上可以作答相關(guān)題目，上傳合作學(xué)習(xí)任務(wù)單等，課后復(fù)習(xí)及時反饋數(shù)據(jù)處理等方面問題，教師能夠全過程的掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。改變了教學(xué)方法單一，教員講授，演示實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)員被動學(xué)習(xí)的情況。教員將實(shí)驗(yàn)原理核心問題，分解成一個個知識點(diǎn)，利用雨課堂發(fā)題，結(jié)合作答情況有針對性教授。學(xué)員以合作小組形式完成合作學(xué)習(xí)任務(wù)單，并上傳到雨課堂平臺，參與師生、生生互評。

3.教學(xué)策略。采用實(shí)驗(yàn)建模思想幫助學(xué)員建立物理認(rèn)知、解決復(fù)雜問題。采用PBL教學(xué)法，通過問題的提出推動學(xué)員積極思考和實(shí)踐，搭建理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的橋梁，逐步幫助學(xué)員建立高層次思維。采用BOPPPS教學(xué)模式，以目標(biāo)為導(dǎo)向，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，形成教學(xué)閉環(huán)。以上三個策略針對課堂教學(xué)的不同層面，通過教學(xué)設(shè)計(jì)有機(jī)融合。遵循“以學(xué)習(xí)者為中心”的原則，給予學(xué)生最大的自主性，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在相互討論中學(xué)習(xí)、在教員引導(dǎo)中學(xué)習(xí)、在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、在糾錯中學(xué)習(xí)，最終實(shí)現(xiàn)知識構(gòu)建和能力生成。

二、雨課堂在霍爾法測磁場中應(yīng)用

霍爾法測磁場是我校本科生必做的磁學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，該實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的思想是將雨課堂貫穿在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、課上操作及課后三個環(huán)節(jié)中。基于“問題解決”課堂教學(xué)模式，以學(xué)員為主體，以培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)驗(yàn)建模思想為深遠(yuǎn)目標(biāo)，依據(jù)BOPPPS課堂教學(xué)模型，充分融入課程思政元素。具體設(shè)計(jì)如下：

1.課前預(yù)習(xí)。雨課堂中插入有關(guān)磁場測量應(yīng)用實(shí)例、磁場測量方法、實(shí)驗(yàn)儀器介紹等課件并配有語音講解，學(xué)生通過課件和語言講解提前了解相關(guān)內(nèi)容，增加學(xué)習(xí)興趣。按要求正確書寫預(yù)習(xí)報告。

2.課上講授。

（1）引入。介紹高新6號反潛巡邏機(jī)和艦船消磁等生活實(shí)例。激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和愛國熱情。

（2）前測。利用雨課堂發(fā)題，檢驗(yàn)學(xué)生對于霍爾效應(yīng)原理和霍爾元件靈敏度的掌握情況。用問題推動知識點(diǎn)。如下圖1和圖2所示。

（3）參與式學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)原理部分利用雨課堂發(fā)題，題型為單選題、多選題和簡答題等，針對作答情況有針對性開展教學(xué)。設(shè)置討論題目抽人作答，如四個副效應(yīng)產(chǎn)生的物理機(jī)制是什么？等。學(xué)生在前面內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，建立測量磁場的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯瓿蓪W(xué)習(xí)任務(wù)單，投稿到雨課堂平臺，便于師生、生生互評。在討論分析過程中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識，獨(dú)立解決問題的能力，提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

（4）操作。學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)的問題，個性問題單獨(dú)解決，共性問題錄制視頻，投稿到雨課堂平臺集中解答。學(xué)生在實(shí)操過程中，培養(yǎng)了動手能力，細(xì)心、耐心、鍥而不舍、精益求精等優(yōu)秀品質(zhì)。

（5）后測。討論如何判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性等問題。

（6）總結(jié)與拓展。總結(jié)反思本次課的不足，為后面學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。拓展相關(guān)內(nèi)容，開闊學(xué)生的視野。

3.課后。將完整實(shí)驗(yàn)報告上傳到雨課堂平臺，老師在線隨時批閱，及時反饋學(xué)生報告情況，指導(dǎo)學(xué)生按批注更正，從而提升報告質(zhì)量。

三、結(jié)語

實(shí)踐證明在雨課堂平臺基礎(chǔ)上，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革效果顯著。2021年秋季學(xué)期授課結(jié)束后，學(xué)生考試成績的平均分為68.10分，比2020年考試成績高3.12分。實(shí)驗(yàn)中心在授課期間隨堂向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷，其中學(xué)生對現(xiàn)有的教學(xué)模式和雨課堂的促進(jìn)作用滿意度是100%。提高了學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)在的探索熱情，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。教員通過雨課堂強(qiáng)大的數(shù)據(jù)功能能夠及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，及時幫助學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生進(jìn)步。大大提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革效果。

參考文獻(xiàn)

[1]竇柳明，唐貴平，楊昌虎等.基于雨課堂的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2021，34（5）：131-132.

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