密室逃脫教學(xué)法在大學(xué)物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐

摘 要：隨著高校教育改革的深入推進(jìn)，如何提升本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和創(chuàng)新能力成為當(dāng)下的重要課題。本研究探討了密室逃脫教學(xué)法在高校物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用及其對(duì)提升本科生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖饔谩Ｒ园矐c師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院81名本科生為研究對(duì)象，將其隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，對(duì)實(shí)驗(yàn)組采用密室逃脫教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)干預(yù)，分析對(duì)比兩組學(xué)生的課程分?jǐn)?shù)及其對(duì)教學(xué)的滿意度。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組的平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、考試成績(jī)及期末總體成績(jī)均明顯高于對(duì)照組，且對(duì)教學(xué)的總體滿意度較高。研究表明，密室逃脫教學(xué)法能夠有效提升本科生物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力，具有較高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：密室逃脫教學(xué)法；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力；教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：G642" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：With the advancement of higher education reform，improving the quality of undergraduate experimental teaching and fostering innovation have become key issues.This study explores the application of the escape room teaching method in university physics experiments and its impact on students' experimental skills.A total of 81 students were randomly divided into an experimental group and a control group，with the experimental group receiving escape roombased instruction.Results show that the experimental group outperformed the control group in coursework，exams，and overall performance，with higher student satisfaction.The findings suggest that this method effectively enhances innovation in physics experiments and holds strong potential for wider application.

Keywords：Escape Room，Experimentation，Teaching Method，University physics experiment

電學(xué)是物理學(xué)的重要分支，涵蓋靜電學(xué)、電磁場(chǎng)、電磁效應(yīng)等多個(gè)領(lǐng)域，在科技發(fā)展和社會(huì)應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用。電學(xué)理論的突破推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。對(duì)理工類學(xué)生而言，掌握電學(xué)知識(shí)不僅有助于構(gòu)建完整的物理知識(shí)體系，還有利于培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)踐能力［13］。電學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)在高校教育和科學(xué)研究中具有重要地位。通過實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生可以直觀地認(rèn)識(shí)電荷的性質(zhì)、電場(chǎng)的分布、電學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，從而加深對(duì)電學(xué)基本概念的理解［4］。此外，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)的融會(huì)貫通，并將其應(yīng)用于解決實(shí)際問題［5］。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、設(shè)備調(diào)試、電路搭建、數(shù)據(jù)測(cè)試、結(jié)果分析等工作，這不僅培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，還激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，全面提升了學(xué)生的綜合能力。

目前國(guó)內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要采用團(tuán)隊(duì)教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂、演示教學(xué)法等。這些教學(xué)方法雖能提高教學(xué)質(zhì)量，但通常以教師為主體，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主動(dòng)性和創(chuàng)造性略顯不足［68］。密室逃脫教學(xué)法是一種基于建構(gòu)主義的創(chuàng)新教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，結(jié)合協(xié)作探究、情景模擬、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等元素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深其對(duì)知識(shí)的理解，進(jìn)而提升其思維創(chuàng)新能力［9］。該教學(xué)法在國(guó)外教育中已被廣泛應(yīng)用，具有較好的教學(xué)效果［10］。本研究將密室逃脫教學(xué)法引入高校物理學(xué)實(shí)驗(yàn)電學(xué)模塊的教學(xué)實(shí)踐，設(shè)計(jì)與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合的創(chuàng)新性課堂活動(dòng)，旨在提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、探索能力、實(shí)驗(yàn)操作能力及團(tuán)隊(duì)意識(shí)。研究結(jié)果表明，這一教學(xué)法不僅激發(fā)了學(xué)生對(duì)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索欲，還明顯提升了學(xué)生的動(dòng)手能力和知識(shí)應(yīng)用水平，同時(shí)獲得了學(xué)生的高度評(píng)價(jià)，展現(xiàn)出良好的教學(xué)效果。

1 密室逃脫教學(xué)法分析

密室逃脫教學(xué)法是一種基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的創(chuàng)新教學(xué)方式，它通過情境設(shè)定、引導(dǎo)合作等形式，來激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，促進(jìn)知識(shí)體系的構(gòu)建；強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為教學(xué)主體，圍繞教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)密室任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中掌握理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和實(shí)踐能力。其核心在于結(jié)合實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)謎題，并提供解謎線索。學(xué)生通過思考、操作完成密室任務(wù)，深化對(duì)理論的理解，同時(shí)提升創(chuàng)新思維、科學(xué)探究能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生在完成密室任務(wù)后，通過復(fù)盤和探索進(jìn)一步鞏固知識(shí)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程。教師在授課前，需精心設(shè)計(jì)密室任務(wù)，如將兩三個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合為一個(gè)密室任務(wù)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的連貫性和趣味性。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境需模擬真實(shí)情境，如使用屏風(fēng)隔離實(shí)驗(yàn)區(qū)域，助教負(fù)責(zé)劇情推進(jìn)和實(shí)驗(yàn)評(píng)估，教師作為總指揮提供指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)應(yīng)安排在理論學(xué)習(xí)后的一周內(nèi)進(jìn)行，以確保學(xué)生充分掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)的參與度與實(shí)踐效果。教學(xué)團(tuán)隊(duì)由專業(yè)教師構(gòu)成，需提前開展專項(xiàng)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋劇本改編、流程測(cè)試和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生需撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；專任教師組織學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己的感受和體驗(yàn)，幫助學(xué)生補(bǔ)全游戲過程中可能遺漏的部分，分享解決問題的策略和方法，并引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)踐內(nèi)容與課堂所學(xué)理論知識(shí)聯(lián)系起來。

2 密室逃脫實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施案例

2.1 實(shí)施對(duì)象

本研究選取2022級(jí)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)本科生，將其隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組（40人）和對(duì)照組（41人）。兩組學(xué)生均在大二上學(xué)期完成電學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，共16學(xué)時(shí)，包括10學(xué)時(shí)理論教學(xué)和6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，授課教師相同。對(duì)照組采用傳統(tǒng)團(tuán)隊(duì)教學(xué)法，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師引導(dǎo)學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)、課堂交流和課后反饋環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)組的理論教學(xué)內(nèi)容與對(duì)照組保持一致，實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段則采用密室逃脫教學(xué)法。在密室逃脫實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，選取“惠斯通電橋測(cè)電阻”“非線性電阻伏安特性曲線”2個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開操作，每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K安排3個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課按每周1次的頻率開展。

2.2 教學(xué)實(shí)施

實(shí)驗(yàn)室設(shè)置為2間密室，并設(shè)立理論教室作為安全間，室內(nèi)配備實(shí)驗(yàn)儀器、輔助工具、劇情線索卡片及問題卡片。教學(xué)團(tuán)隊(duì)由1名專任教師與2名助教構(gòu)成，其中專任教師負(fù)責(zé)教學(xué)管理，助教協(xié)助實(shí)驗(yàn)推進(jìn)、記錄結(jié)果及課后復(fù)盤工作。

實(shí)驗(yàn)前，助教通過教學(xué)群布置預(yù)習(xí)任務(wù)，確保學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)規(guī)則，并將學(xué)生以8～10人分為一組。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，小組成員可進(jìn)行交流和預(yù)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)基于遞進(jìn)式知識(shí)構(gòu)建，其中“惠斯通電橋測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)側(cè)重電阻的精確測(cè)量，為“非線性電阻伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)提供參數(shù)支持；“非線性電阻伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)則在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究電阻的動(dòng)態(tài)特性，最終實(shí)現(xiàn)從定量測(cè)量到特性分析的知識(shí)遞進(jìn)關(guān)系，從而有效進(jìn)行情境承接。

3 結(jié)果分析

在課程結(jié)束后對(duì)實(shí)驗(yàn)成效進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程成績(jī)計(jì)算方式為：期末測(cè)評(píng)成績(jī)占比為50%、課堂表現(xiàn)占比為20%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占比為30%。同時(shí)，自主設(shè)計(jì)了教學(xué)滿意度問卷，并通過信效度檢測(cè)，衡量學(xué)生對(duì)教學(xué)方法、課程內(nèi)容的滿意度。教學(xué)滿意度問卷包含9項(xiàng)條目，由兩組學(xué)生根據(jù)主觀意愿匿名填寫，每項(xiàng)條目對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)被設(shè)定為1～10分，分?jǐn)?shù)越高代表滿意度越高。使用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析。按頻率、百分比、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差顯示參與者在各種研究變量中的程度和分布，并使用配對(duì)t檢驗(yàn)比較干預(yù)前后差異，設(shè)置檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，以P≤0.05為統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 納入學(xué)生人口基線比較

本研究共納入81名學(xué)生，均完成課程和期末考試，并參與教學(xué)滿意度問卷調(diào)查。其中，女生66人（81.48%），男生15人（18.52%）。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在開課前的物理學(xué)專業(yè)課平均成績(jī)分別為（80.23±4.72）分和（81.36±3.10）分，組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05），表明兩組學(xué)生的學(xué)業(yè)基礎(chǔ)相當(dāng)。

3.2 課程教授方法有效性干預(yù)

由研究結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)組期末成績(jī)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)與對(duì)照組相比有明顯提高，兩組數(shù)據(jù)有顯著差異（P≤0.05），如表2所示。

3.3 學(xué)生對(duì)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)

教學(xué)滿意度評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。滿意度平均分達(dá)到（7.90±1.27）分，滿意度為87.77%。其中，滿意度最高的條目為教學(xué)方法對(duì)我有啟發(fā)，滿意度最低的條目為可進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)。

3.4 討論

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它引導(dǎo)學(xué)生通過自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)理論知識(shí)的了解，強(qiáng)化對(duì)物理理論現(xiàn)象的認(rèn)知，是幫助學(xué)生深入掌握物理理論體系的關(guān)鍵教學(xué)手段。通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以直觀地認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，加深對(duì)物理理論知識(shí)及抽象概念的理解。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)的求知欲，學(xué)生通過實(shí)際動(dòng)手操作，在觀察物理現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的同時(shí)，體會(huì)科學(xué)帶來的新奇感、成就感，體驗(yàn)物理學(xué)的魅力，加深對(duì)物理學(xué)的熱愛。科學(xué)合理的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能夠促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成，提升其創(chuàng)新能力與問題解決能力，進(jìn)而為學(xué)生未來參與科學(xué)研究、投身社會(huì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本研究將密室逃脫教學(xué)法引入本科物理實(shí)驗(yàn)課程，通過巧妙融入游戲元素，來增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在密室逃脫教學(xué)法的引導(dǎo)下，通過限時(shí)解密、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等完成物理實(shí)驗(yàn)，成績(jī)顯著高于對(duì)照組，且課程滿意度較高。密室逃脫教學(xué)法不僅增加了實(shí)驗(yàn)的趣味性和挑戰(zhàn)性，還促使學(xué)生通過實(shí)踐操作深化對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)提升邏輯推理與創(chuàng)新能力。密室逃脫教學(xué)法的核心是任務(wù)驅(qū)動(dòng)與團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)生由被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索者。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要根據(jù)任務(wù)和線索，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和物理規(guī)律驗(yàn)證。沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心和探索欲，使學(xué)生更直觀地理解物理學(xué)原理，進(jìn)而提升科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。

此外，密室逃脫教學(xué)法通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)流程，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用工具，將課堂所學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)踐操作，進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)抽象概念的理解。其團(tuán)隊(duì)合作模式不僅能培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力，而且還能增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究態(tài)度和創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)。密室逃脫教學(xué)法豐富了物理實(shí)驗(yàn)課程的形式，提升了課堂教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)具有實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才提供了有效途徑，同時(shí)為未來物理課程改革提供了新思路。

結(jié)語(yǔ)

本研究采用密室逃脫教學(xué)法進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)化的課程內(nèi)容和教學(xué)方法，結(jié)果表明密室逃脫教學(xué)法對(duì)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ酗@著提升，對(duì)教學(xué)質(zhì)量有明顯提高。但由于本研究旨在測(cè)試教學(xué)方法的有效性，并未開展大范圍的教學(xué)實(shí)踐，因此樣本量不足；同時(shí)，調(diào)查量表的內(nèi)容設(shè)計(jì)偏主觀化，可能對(duì)研究結(jié)果的客觀性產(chǎn)生偏差影響。后續(xù)需要開展更大范圍的、多中心的教學(xué)研究，以為相關(guān)教學(xué)實(shí)踐提供理論支撐。

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作者簡(jiǎn)介：程鵬（1992— ），男，漢族，安徽安慶人，博士研究生，講師，研究方向?yàn)槟蹜B(tài)物理。

*通信作者：易明芳（1970— ），女，漢族，湖北安陸人，博士研究生，教授，研究方向?yàn)槲⒓{光學(xué)。