數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探索與實(shí)踐

摘要：物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)對學(xué)生進(jìn)一步掌握物理理論知識，深化物理理論的思考有很大的幫助。不同的教學(xué)模式對學(xué)生的培養(yǎng)效果不同，而進(jìn)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)多種教學(xué)模式的混合實(shí)施對學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力會有良好的效果。本文對比了傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蛿?shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，分析了兩種教學(xué)模式的特點(diǎn)，并從實(shí)踐上驗(yàn)證了PASCO數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺能較好地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：PASCO物理實(shí)驗(yàn)；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

中圖分類號：O642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在提高學(xué)生的動手能力，改善學(xué)生的創(chuàng)新思維上有積極的作用。因而如何更好地開展實(shí)驗(yàn)課程，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對學(xué)生的能力培養(yǎng)有很大的幫助作用。由于當(dāng)今世界的科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件、信息、網(wǎng)絡(luò)、半導(dǎo)體器件等高新技術(shù)的革新速度越來越快，社會對于人才培養(yǎng)的要求也相應(yīng)提高。因而在當(dāng)下嚴(yán)峻的競爭環(huán)境中，如何適應(yīng)社會的需求去培養(yǎng)學(xué)生，則是學(xué)校教學(xué)改革思考中一個普遍面對的內(nèi)容。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，在增加學(xué)生對物理概念的理解方面扮演著重要的角色，在學(xué)生磨煉自己的科學(xué)研究能力上也有很大的幫助。這些實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了實(shí)際操作設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，給予他們應(yīng)用理論概念、分析數(shù)據(jù)進(jìn)而得出有用結(jié)論的機(jī)會。此外，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)還能在理論和實(shí)踐之間架起橋梁。由于課程和課本只給學(xué)生提供一些理論性的知識，實(shí)驗(yàn)則讓學(xué)生能夠直觀地看到這些理論概念在實(shí)際生活中的應(yīng)用。通過動手操作實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生可以觀察現(xiàn)象、改變某些實(shí)驗(yàn)變量以及驗(yàn)證某些猜想，這種直接的體驗(yàn)可以幫助他們鞏固思想并激發(fā)他們科學(xué)思考的能力。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣幫助學(xué)生磨煉了科學(xué)研究及多種專業(yè)領(lǐng)域里需要用到的相關(guān)技能，這些技能包括設(shè)計實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)搜集和分析以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的評估。通過計劃、實(shí)施和分析實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會學(xué)習(xí)到如何闡述問題、設(shè)計恰當(dāng)?shù)难芯糠椒ê徒忉寣?shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)。這些技能不僅會對學(xué)生將來學(xué)習(xí)物理有有益的幫助，還會讓學(xué)生在其他需要分析思維和解決問題能力的職業(yè)以及科學(xué)技能的訓(xùn)練中游刃有余。物理實(shí)驗(yàn)同樣促使大學(xué)生具有一種好奇而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶剿骶?。通過實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生會更有提出問題、開拓新想法的熱情，繼而對實(shí)驗(yàn)的研究對象有一個更深刻的理解。他們學(xué)會了如何把猜想條理化、通過實(shí)驗(yàn)試探答案和批判性的評估實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種受好奇心驅(qū)使的學(xué)習(xí)經(jīng)歷不僅能增強(qiáng)學(xué)生的物理知識，還能讓學(xué)生對科學(xué)探索和科學(xué)發(fā)現(xiàn)抱有一份終生的熱情。

更進(jìn)一步來看，大學(xué)階段的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)讓學(xué)生參與團(tuán)隊(duì)合作、加深組員交流并體驗(yàn)協(xié)同工作的氛圍，從而豐富他們在這些情境下的經(jīng)驗(yàn)。很多物理實(shí)驗(yàn)都需要學(xué)生作為團(tuán)隊(duì)中的一員開展工作，這種團(tuán)隊(duì)合作的環(huán)境也對他們將來職業(yè)生涯的發(fā)展有很大的幫助。而學(xué)生在動手操作實(shí)驗(yàn)儀器時，往往能夠主動收集實(shí)驗(yàn)設(shè)備的相關(guān)信息，結(jié)合物理理論知識對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的思考分析。未來學(xué)生在面對更復(fù)雜的問題時，這種分析問題、解決問題的能力會幫助他們更好地找到方向，這種能力是符合國家對創(chuàng)新型人才的需求的。［1］當(dāng)然，目前普遍的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只能部分滿足這種培養(yǎng)需要。因而，結(jié)合新型的實(shí)驗(yàn)平臺，研究新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相結(jié)合，則會更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

二、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為了讓學(xué)生能夠親自動手操作實(shí)驗(yàn)，并從實(shí)驗(yàn)操作中獲得對實(shí)驗(yàn)對象的深入理解，學(xué)校很長時間以來都是在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。雖然這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法為學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了很多好處，但客觀地認(rèn)識到這種教學(xué)方法的不足之處對更好地促進(jìn)學(xué)生能力的發(fā)展也會有很大的幫助。

（一）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

由于使用可以直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)儀器，大大縮短了教學(xué)準(zhǔn)備時間，且傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式經(jīng)歷了長久的發(fā)展，相關(guān)內(nèi)容經(jīng)過多年的積累已非常成熟。教師在進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)的過程中，如果遇到相關(guān)的問題，也有以往的很多教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以參考。學(xué)生使用成熟的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，也能從網(wǎng)絡(luò)中尋找類似的資源，從而方便實(shí)施學(xué)生自己的學(xué)習(xí)計劃。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的成熟實(shí)驗(yàn)儀器可以使教學(xué)活動迅速展開，學(xué)生能夠從這些實(shí)驗(yàn)儀器本身的設(shè)計思路上學(xué)習(xí)老一輩物理學(xué)家搭建實(shí)驗(yàn)的技巧，這些巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能夠啟發(fā)學(xué)生的思維，學(xué)生操作過程中能夠再次體會到理論與實(shí)驗(yàn)的完美結(jié)合。這種思想是以這些實(shí)驗(yàn)儀器為載體的。這些承載在實(shí)驗(yàn)儀器上的物理思想，通過儀器本身而傳遞，讓一代又一代的學(xué)生在操作過程中完成這種人類璀璨知識結(jié)晶的傳承。

同時，動手操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備也使學(xué)生能夠?qū)⒗碚摳拍顟?yīng)用到真實(shí)的物理現(xiàn)實(shí)中，從而獲得對物理法則和理論應(yīng)用更直觀實(shí)用的理解。這種理論同實(shí)驗(yàn)的結(jié)合讓學(xué)生無意間就把各種復(fù)雜的概念融會貫通并能夠牢牢地保存在記憶深處。物理實(shí)驗(yàn)還能鍛煉學(xué)生動手解決問題的能力。在設(shè)計實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，履行操作步驟的過程中，一旦在某個操作環(huán)節(jié)遇到故障，都需要學(xué)生運(yùn)用縝密的思維去排查可能的問題?？茖W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S、正確有效的推理思路都會在這一階段讓學(xué)生獲得鍛煉和發(fā)展，而有些困難還需要學(xué)生們互相幫助協(xié)作才可能解決，這樣就培養(yǎng)了學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的溝通交流和組織合作的能力，而這些都只有在人與人直接交流的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下才能實(shí)現(xiàn)。

（二）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式能夠很好地讓學(xué)生學(xué)習(xí)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的思想，他們在思考物理理論時獲得靈感，并將這些靈感通過實(shí)驗(yàn)儀器展現(xiàn)出來，通過與儀器直觀的接觸就能讓學(xué)生很好地體會到這些內(nèi)容。

但實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是對已有知識的學(xué)習(xí)，也是要讓學(xué)生通過操作儀器而鍛煉他們的動手能力，更重要的是要讓學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)獲得一種創(chuàng)新能力，也就是能夠提出更新穎的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路的能力。而成熟的實(shí)驗(yàn)儀器由于被設(shè)計得十分完善，經(jīng)過多年的工藝改良也使得它集成化程度過高，無法滿足學(xué)生后期對實(shí)驗(yàn)設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行改裝的要求。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計的歷史悠久，使用年限較長。由于這些儀器多年未更新，教學(xué)內(nèi)容變得陳舊落后，已無法滿足新時代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。較為固化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也會降低學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的探究熱情，這在教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的總結(jié)和反思中都有提及。

此外，教學(xué)中需要使用豐富的資源，其中可能會包括某些特種設(shè)備和材料，對這些資源內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有限了解會妨礙學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)的效果。大學(xué)課程的標(biāo)準(zhǔn)學(xué)時也可能會限制可以開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的種類，從而縮小了學(xué)生可以接觸到的實(shí)用型應(yīng)用的范圍。一些物理實(shí)驗(yàn)中也會遇到安全方面的隱憂，比如較高的電壓、輻射或者是危險的生化藥品等。在面對這種實(shí)驗(yàn)物品的時候必須使用嚴(yán)格的安全防護(hù)措施，但也同時降低了學(xué)生直接接觸操作的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。這些對安全的考慮有可能約束實(shí)用性實(shí)驗(yàn)的深度和影響范圍，從而全方位地縮減了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)想要達(dá)到的教學(xué)效果。

在物理實(shí)驗(yàn)中，一些研究變量的可重復(fù)性和可調(diào)節(jié)性是獲得準(zhǔn)確和有用實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要條件，然而由于大學(xué)環(huán)境與真實(shí)環(huán)境在實(shí)際使用時的一些差異，使有效的調(diào)節(jié)和重復(fù)實(shí)驗(yàn)變量變得頗具挑戰(zhàn)，這會在闡釋數(shù)據(jù)時存在潛在的錯誤和矛盾，并且降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信賴性和正確性。另外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可能無法滿足多樣化學(xué)習(xí)風(fēng)格以及幾乎全體學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。某些學(xué)生也許對動手操作實(shí)驗(yàn)情有獨(dú)鐘，但另一些學(xué)生則對不同種類的學(xué)習(xí)工具感興趣。因此，將多種實(shí)施教學(xué)的方法和不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格以及個性化的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)相結(jié)合對學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常有必要的一種嘗試。

總之，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生提供了包括實(shí)用性、辯證思維、團(tuán)隊(duì)合作和學(xué)習(xí)積極性等多種方面的好處，但也在實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)時間受限、安全設(shè)施的采用、在重復(fù)實(shí)驗(yàn)和控制實(shí)驗(yàn)變量方面的困難以及個性化學(xué)習(xí)方案的需要等方面存在一定的不足。為了能夠最大程度地發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)教育的效果，一些對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行補(bǔ)充的新型實(shí)驗(yàn)平臺也需要在學(xué)校課程的設(shè)計中被考慮進(jìn)來，并使傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與新型實(shí)驗(yàn)平臺在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中相互補(bǔ)充，共同促進(jìn)學(xué)校在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面的教學(xué)效果。

三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺

物理學(xué)通常需要依賴實(shí)驗(yàn)來幫助我們獲得對真實(shí)世界的更深層次的理解，但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室條件下的物理實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和修改與當(dāng)前社會的計算機(jī)技術(shù)水平有很大的脫節(jié)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺很好地將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作與當(dāng)下快速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)整合到一起，為更好地拓展學(xué)生學(xué)習(xí)和研究范圍提供了可能。

（一）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺的優(yōu)勢

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺在實(shí)驗(yàn)儀器的使用上仍然和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相同，這保證了學(xué)生依然可以像以前一樣與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)儀器接觸，鍛煉動手能力。而在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和處理方面，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺則充分發(fā)揮計算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢，將學(xué)生操作儀器后獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動記錄到計算機(jī)中，從而能夠快速高效地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、處理和圖形化等一系列工作，極大地節(jié)約了學(xué)生在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)的時間，使學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到更多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)時的數(shù)據(jù)分析也使快速和精確地展開實(shí)驗(yàn)變得更加便利，使學(xué)生能夠及時對數(shù)據(jù)結(jié)果做出判斷并整理出有意義的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。此外，方便的數(shù)據(jù)收集和處理也能讓學(xué)生更好地專注實(shí)驗(yàn)操作，增加學(xué)生反復(fù)搭建和操作實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，強(qiáng)化學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解，增強(qiáng)學(xué)生對關(guān)鍵物理概念的掌握。

（二）PASCO實(shí)驗(yàn)平臺介紹

美國PASCO公司生產(chǎn)的數(shù)字化物理實(shí)驗(yàn)平臺可以很好地幫助學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計，將實(shí)驗(yàn)儀器模塊化，學(xué)生可以利用這些模塊進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的自由搭建。同時，使用數(shù)字化物理實(shí)驗(yàn)平臺也是對物理實(shí)驗(yàn)數(shù)字化教學(xué)的一次實(shí)踐探索。［2］該實(shí)驗(yàn)平臺主要由三個部分組成，包括物理實(shí)驗(yàn)涉及的光電力熱等傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析軟件，能夠讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)多種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作學(xué)習(xí)，這些實(shí)驗(yàn)覆蓋力熱光電磁等物理內(nèi)容。簡單的軟件操作讓學(xué)生能夠更快地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且數(shù)據(jù)采集快速方便，從而縮短學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時間，并大大提高學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的效率。通過設(shè)備和軟件的配合自動采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也能降低學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺不同，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺簡化了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的過程，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的重心轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)搭建上，讓學(xué)生利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺提供的模塊化實(shí)驗(yàn)儀器，根據(jù)課程要求進(jìn)行一定程度上的自由組合。

（三）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展

教師開展課程時可以不嚴(yán)格按照書本內(nèi)容，通過提前給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆绞?，讓學(xué)生自己動手實(shí)踐，嘗試把不同功能的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行組合搭配，從而完成對實(shí)驗(yàn)儀器的熟悉。由于這種實(shí)驗(yàn)課程的開展方式并不局限于固定的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以在操作實(shí)驗(yàn)的過程中充分發(fā)揮自己的想法，開拓更多完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆绞健?/p>

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢使學(xué)生可以減少實(shí)驗(yàn)課程中在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上花費(fèi)的時間，將更多的時間花在熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的功能及設(shè)計實(shí)驗(yàn)上，通過對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的仔細(xì)思考，對不同實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路的嘗試，學(xué)生會比在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂上學(xué)到更多的實(shí)驗(yàn)儀器的原理和理論知識，在達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡倪^程中不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法的試錯，則能夠磨煉學(xué)生的實(shí)踐技巧，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力。

由于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的靈活性，學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)時需要對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一個熟悉的過程，教師在實(shí)施數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時也需要讓學(xué)生經(jīng)過不同難度的課程內(nèi)容，逐漸熟悉如何進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。因此，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常采取分階段的形式開展。［3］在實(shí)驗(yàn)開展初期，可以讓學(xué)生嘗試一下比較簡單的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過這些初期階段的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生將對數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺的儀器有一個大致的了解，比如對各種傳感器的使用方法、一些特殊的實(shí)驗(yàn)儀器的組合方法等。經(jīng)過第一個階段的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)后，學(xué)生對整個數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺會有一個整體的印象，能夠?qū)W習(xí)到如何使用實(shí)驗(yàn)平臺的數(shù)據(jù)處理軟件對一些簡單的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。待學(xué)生通過這些簡單的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目熟悉了實(shí)驗(yàn)平臺的基本操作之后，就能夠讓學(xué)生進(jìn)一步開始嘗試一些較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，以及某些需要學(xué)生自己設(shè)計才能實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，這種開展實(shí)驗(yàn)的方式要求數(shù)字化實(shí)驗(yàn)課的授課對象應(yīng)該是學(xué)生人數(shù)不多的實(shí)驗(yàn)小組。

（四）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的對比和探索，以及學(xué)校前期的一些研究經(jīng)驗(yàn)。［4］本校利用學(xué)生參加物理實(shí)驗(yàn)競賽的機(jī)會，讓學(xué)生嘗試使用PASCO實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生選擇了實(shí)驗(yàn)平臺提供的測量光譜的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對日常生活中使用的節(jié)能燈進(jìn)行簡單的光譜分析。

學(xué)生通過操作光柵、透鏡及光感應(yīng)傳感器等實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)習(xí)了它們的使用方法。在嘗試了一些初步的測量步驟后，使用實(shí)驗(yàn)平臺自帶的Capstone軟件對測量結(jié)果進(jìn)行了簡單的分析，大致掌握了該軟件的使用方法。經(jīng)過前期的經(jīng)驗(yàn)積累，參賽學(xué)生對儀器的使用方法日趨熟稔，從而可以繼續(xù)后續(xù)的光譜分析的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。最終在指導(dǎo)教師和參賽同學(xué)的共同嘗試下，完成了常見照明光源的光譜分析實(shí)驗(yàn)的所有內(nèi)容，并在競賽中取得了不錯的成績。

通過這次數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)實(shí)踐活動，學(xué)生不僅更好地學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)儀器的操作，也完成了對光譜測量原理的理論學(xué)習(xí)，對波的干涉等物理知識點(diǎn)也進(jìn)行了強(qiáng)化復(fù)習(xí)，更是通過對儀器的改裝和組合鍛煉了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。

結(jié)語

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式能夠更全面地培養(yǎng)學(xué)生，在教學(xué)效果方面比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好，但由于開展起來需要較高的條件，不能像傳統(tǒng)教學(xué)那樣按照固定的模式統(tǒng)一授課。且兩者培養(yǎng)的目標(biāo)不同，不能簡單地用一種模式去完全替代另一種模式。更好的方式是把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，合理安排兩種模式的教學(xué)時間，達(dá)到混合式教學(xué)的目的，這樣既能利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，滿足大部分同學(xué)練習(xí)實(shí)驗(yàn)的需求，又能為少數(shù)有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計興趣的學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)條件，達(dá)到創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］程小燕，陶靈平，王雷妮.淺談創(chuàng)新人才培養(yǎng)下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革研究［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2020（020）：209-210.

［2］李穎.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)字化教學(xué)改革的探索［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2016（4）：5.

［3］汪連城，吳慶春，金遠(yuǎn)偉，等.基于PASCO平臺的設(shè)計性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.科技視界，2021（20）：2.

［4］孫權(quán)海，駱海峰，史浩，等.基于PASCO實(shí)驗(yàn)軟件的大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計［J］.電腦知識與技術(shù)，2018（9X）：2.

基金項(xiàng)目：基于計算機(jī)數(shù)據(jù)采集的PASCO實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究（21zlgc056）；基于PBL的混合式大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索（22zlgc077）

*通訊作者：張廣文（1988—），男，漢族，安徽，碩士，講師，研究方向：中微子物理。

作者簡介：王雅婷（1999—），女，漢族，安徽人，碩士，助教，研究方向：理論物理；

程小燕（1987—），女，漢族，安徽人，碩士，講師，研究方向：光學(xué)。