教育部大學物理實驗課程虛擬教研室舉辦“同課異構”系列活動暨講課比賽獲獎選手示范展示活動紀實

教育部首批虛擬教研室建設試點“大學物理實驗課程虛擬教研室(東北師范大學)”(以下簡稱教研室)于2022年秋季學期起開展大學物理實驗課程“同課異構”教學交流系列活動. 教研室組織國內不同高校的大學物理實驗課程任課教師講授相同實驗題目并展開教學研討和交流. 本項活動由教育部首批虛擬教研室建設試點“大學物理實驗課程虛擬教研室”主辦，物理學師范專業國家級實驗教學示范中心(東北師范大學)、物理實驗雜志和東北師范大學物理學院協辦，由教育部首批虛擬教研室建設試點“大學物理實驗課程虛擬教研室”師資培訓團隊負責人、物理學國家級實驗教學示范中心(復旦大學)主任樂永康教授推進.

“同課異構”首次活動于2022年9月24日在虛擬教研室平臺(A版)舉辦，騰訊會議同步直播，活動主題為“獲獎選手示范展示”. 教研室邀請進行課程分享的教師分別為哈爾濱工業大學物理學院教授婁秀濤、國防科技大學理學院實驗師羅劍、廈門大學物理科學與技術學院高級工程師高娜以及南開大學物理科學學院教師張思遙，他們均是“全國高等學校物理基礎課程青年教師講課比賽”的一等獎獲得者. 本次活動邀請國家級實驗教學示范中心物理學科組組長、中國科學技術大學張增明教授和中法工程師學院基礎教學實驗中心主任、北京航空航天大學徐平教授擔任點評嘉賓. 教研室負責人、國家級實驗教學示范中心(東北師范大學)主任、《物理實驗》執行主編、東北師范大學物理學院黨委書記李金環教授擔任本次活動主持人. 教研室師資培訓團隊助理、國家級實驗教學示范中心(東北師范大學)副主任、東北師范大學物理學院賈艷副教授與教研室資源建設團隊助理、國家級實驗教學示范中心(東北師范大學)副主任、東北師范大學物理學院張巖副教授統籌活動組織和提供技術支持. 來自全國物理實驗教學同仁及虛擬教研室成員400余人參加了本次活動.

“同課異構”活動海報

婁秀濤教授和羅劍老師主講的實驗是“邁克耳孫干涉儀實驗”. 婁秀濤教授主講本實驗的教學設計包含：實驗背景、實驗目的、實驗原理及內容(光路圖、裝置圖、非定域干涉、定域干涉、不同干涉類型比較)、操作要點及注意事項等內容；羅劍老師主講本實驗的教學設計包含：實驗目的、實驗背景、實驗原理(光的干涉、測量原理、標尺系統)、實驗儀器與操作(儀器組成與調節、問題與討論)、實驗內容與要求、課堂思考與研討、拓展應用等內容. 邁克耳孫干涉儀是目前各高校大學物理實驗教學中重要的基礎性實驗. 兩位教師在課程引入、課程思政、實驗操作細節和相關原理都做了精心的設計和安排，對實驗內容進行了由基礎到提升、再到高階的教學設計，同時還包含了激發學生學習興趣的拓展內容，例如羅劍老師引入的LIGO引力波測量. 張增明教授在點評中指出兩位教師的授課非常精彩. 同時，張增明教授希望各高校在具體實驗教學的設計中，根據實際情況，考慮不同院校、專業對學生實驗能力和知識結構的要求不同，關注學生素質和生源差異. 例如針對醫學專業可以側重講解斷層掃描OCT眼底檢測中與邁克耳孫干涉儀相關的干涉原理等. 徐平教授在點評中指出，同課異構的特點在這兩節課中得到了充分體現. 兩位主講教師的教學內容存在差異性，所使用的實驗平臺也有所不同，分別使用了平臺式和傳統緊湊型的邁克耳孫干涉儀. 總結兩位教師的授課具有以下特點：思考題有特色，在講述過程中能不斷地引導學生思考，拓展學生想象空間；把引力波相關內容的講解后置，通過遞進式的學習能夠把干涉原理講得更加透徹，體現了根據不同學校學生的實際情況，采用不同的、最有助于提升課程教學效果的方法. 由于邁克耳孫干涉儀實驗調節難度大、精度高，建議兩位主講教師在教學中要更深入地側重儀器的調節和使用方法的講授.

主講教師:婁秀濤(哈爾濱工業大學) 主講教師：羅劍(國防科技大學)

高娜和張思遙老師主講的實驗是“聲速的測定”. 高娜老師主講本實驗的教學設計包含：引言、聲波與聲速、實驗目的、實驗原理(聲速的測量方法、駐波法、相位法)、實驗設計(實驗儀器、設計思路、操作步驟、數據處理與分析、注意事項、思考題)等. 張思遙老師主講本實驗的教學設計包含：導入(神奇的聲現象、歷史背景、應用)、實驗目的、實驗原理[聲波、波、聲速、超聲波、聲速測量(相位法、共振法、時差法)]、實驗儀器[干濕球溫度計、聲速測量儀、壓電陶瓷(壓電效應)]、實驗內容(實驗要求、注意事項與思考題)、實驗拓展、總結等. 張增明教授在點評中指出該實驗可以看作是力學實驗延展為綜合性實驗的過程. 高娜老師的教學講解細致、操作性強，可以作為該實驗內容普遍適用的教學案例，并建議講解清楚縱波與橫波之間的區別，同時增加實驗方法的講授比重，在涉及壓電效應、水下測量聲速等知識方面進行拓展. 張思瑤老師的教學環節完整、教學設計精彩，教學結合我國古代的音樂技術，從文化自信的角度彰顯了課程思政. 徐平教授在點評中指出高娜老師的講授涉及空氣中聲速、壓電換能器、諧振頻率等內容的學習，建議增加超聲波長的估算，同時要講清楚超聲的發射和反射過程. 張思遙老師的教學PPT制作精良、信息量大，建議把數學模型、仿真演示和實驗現象的展示三者聯系起來.

主講教師：高娜(廈門大學) 主講教師：張思遙(南開大學)

張增明教授最后做總結發言. 他表示虛擬教研室舉辦的大學物理實驗課程系列活動，特別是今天開展的“同課異構”活動非常有意義. 本次教學的四位教師進行了精彩的教學示范展示. 與會教師基本是從事實驗教學的一線教師，能夠從本次活動中學習和借鑒主講教師在講授相同實驗題目中呈現不同的課程設置、教學內容、知識架構等優點和特色. “同課異構”教學活動目的之一是實現每個實驗題目的標準化. 在確定基本教學框架的基礎上，任課教師可根據不同學校、專業、科研背景以及學生情況等對實際實驗教學內容和應用等進行具體優化. 同時希望通過虛擬教研室這個國家級平臺將該活動向中西部和少數民族地區院校推廣，促進大學物理實驗教學水平的整體提升.

李金環教授代表教研室感謝本次活動的主講教師、點評嘉賓以及參加本次教研學術活動的各位教師. 她指出“同課異構”活動本著“國家平臺、專家指導、共同進步”的理念，希望通過大學物理實驗課程虛擬教研室“共建共享、交叉融合、虛實結合”的教學交流平臺，促進各高校間的交流與合作.

點評嘉賓：張增明(中國科學技術大學) 點評嘉賓：徐平(北京航空航天大學)

“同課異構”教學學術活動是由教育部首批虛擬教研室建設試點“大學物理實驗課程虛擬教研室”于2022年秋季學期起開展的大學物理實驗課程教學交流系列活動之一. 教研室組織來自國內不同高校的大學物理實驗課程任課教師講授同一個實驗題目的教學，提供不同的實驗課程講授案例，同時邀請國內資深實驗教學專家對教學過程進行點評. 冀望借助“同課異構”活動，進一步推廣優秀大學物理實驗課程的教學經驗，拓寬教師的備課思路，促進物理實驗教學的校際交流與合作，激發高校教師投身物理實驗教學的熱情，實現教學模式、教學方法互相學習與借鑒，助力教師的教學水平和物理實驗課程教學質量的提升，促進全國大學物理實驗教學的高質量均衡發展.