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基于“互联网+”的大学物理实验教学创新模式探究

2021-12-29谢文彬孙立萍刘远东杨茹雪

科学咨询 2021年50期
关键词:大学物理课件实验教学

谢文彬 谢 冰 孙立萍 刘远东 杨茹雪 马 燕

(北部湾大学 广西钦州 535011)

“互联网+”的本质是传统产业的在线化、数据化[1]。大学物理实验教学可以和互联网教学模式相结合,采取线上线下教学相互补充的方法,变革教学模式。也可以利用互联网技术搭建模拟实验平台,提高学生的实验操作效率。利用新的技术手段,可以避免以往由于物理实验教学操作难度大导致学生实验效率低下的弊端,在新的教学模式下获得更好的教学效果。

在这种背景下,本文主要以基于“互联网+”的大学物理实验教学创新模式探究为主要研究方向,针对性分析借助“互联网+”背景在大学物理实验教学中的创新模式,而在研究的过程中,主要研究的对象和内容涉及了以下几个方面,分别是针对线上与线下教学的有机结合,同时有针对性地建立互联网物理实验平台,有效整合多渠道教学资源和加强对实验考核方式的创新。

通过这种方式的应用,可以满足大学物理实验教学效果的提升需求,教师不断利用互联网技术改革教学方式,并结合具体的教学需要,采取措施对相关实验教学的模式进行有效创新,这种方式在很大程度上可以满足学生在比较便捷的教学环境中准确获取相关的物理实验能力的提升,强化学生的学习效果。

一、线上与线下教学相结合

大学物理实验课程的难度相对较大,学生需要掌握的知识点也比较多,所以在有限的课时量内很难保证所有的学生都能够将课程内的知识点完全掌握,学生通过单纯的线下讲授也很难在理解物理概念的基础上熟练地进行物理实验。因此,利用网络为学生提供知识点的在线讲解或课程录播就变得十分重要。所谓“互联网+”模式,其概念就是要将互联网技术引入生活的方方面面,利用互联网带来的科技便利创新生活的方式。具体到物理实验教学来讲,“互联网+”就是要利用网络技术实现物理教学的现代化。

从课程特点来看,物理实验课有别于其他理论课程,既有理论讲解又有实践操作[2];在此种情况下,网课模式的出现为学生掌握知识点提供了有益帮助,在此模式下,学生能够随时随地进行学习,打破了以往物理教学的时间和空间限制。例如,在以往的授课模式下,学生只能通过教师线下讲授和集体实验的方式对物理知识和实验操作方法进行学习。但是在网络技术的帮助下,教师可以通过录播课程,帮助学生获取更多的知识点的讲解。学生如果因事缺席了线下的物理课,在传统教学模式下就很难再跟上课程进度,但是有了互联网录播技术,学生就可以对录播课程进行回放,实现随时学习的效果。在教学效果上,网课除了可以助力学生查漏补缺,亦可以帮助其温故知新,复习和巩固实验课的理论内容,提升学生的学习效率。

二、建立互联网物理实验平台

大学物理实验是一门巩固理论知识和掌握实验方法及实验技能的基础型理工科课程[2]。学生不仅要对物理知识进行深入的掌握,在实际教学过程中还要通过多次的实验对理论进行验证探索。从课程属性来看,大学物理实验教学由于课程操作难度比较大,深入掌握课程理论知识需要学生反复进行大量的实验操作。但是由于高校的设备资源有限,在物理实验教学过程中可能会出现多名同学共用同一设备进行操作的情况。这也就导致小组成员中只有部分同学能够完整地进行物理实验,而其他同学的参与度较低,实验操作能力得不到完整锻炼。

针对这一点,在物理实验教学的操作环节,可以采取引入模拟实验平台的方式为学生提供更多亲自实践的机会。让学生通过线上模拟的方式,真实地感知实验流程和实验操作状态,提高学生真实实验时的操作效率,以保证在真实的物理实验环境下学生能够顺利地进行器械和设备的操作,节约调试和试错的时间,以最高效的方式达到物理实验目标。借此也可以提高高校物理实验器材的使用效率,让更多的学生完整体验实验流程,从头到尾地动手操作整个实验环节。

例如,在进行密立根油滴实验时,网络实验平台可以为学生提供3D观感下的电子仿真实验仪,让学生进行虚拟的“类真实”操作体验。根据实验要求,为了测量单一电子的电荷,学生需要在重力和电力之间做好平衡。而在实际的实验过程中,很多学生因为缺乏实际操作经验,在操作“密立根油滴实验仪”时会出现操作失误的情况,很难在第一次操作设备时就能做到熟练顺畅。学生首次操作时,在仪器的调整和油滴的选择方面都没有实际经验,这种无经验直接进行的实验很可能会导致后续测量数据出现误差,难以得出正确的实验结论。

在此情况下,教师可以依靠网络实验平台,设计设备操作流程的实景动画并为实验操作环节进行分动作解析。首先,在模拟实验平台的运行中,可以为学生在实验前提供操作流程的具体展示,将动画展示和步骤提醒置于实验环节之前。其次,在学生的具体实践环节,可以将以“密立根实验滴油仪”为代表的物理实验设备通过3D建模进行实景化,让学生感知最接近真实实验环境的设备情况。利用可以实际操作的电子化模拟设备,让学生进行“类真实”的器械操作和调试训练。

在模拟实验平台的帮助下, 学生可以提前熟悉实验的操作规范和流程,并且利用网络提前对实验器材进行操作模拟。这样在线下的实验课中学生就可以节省熟悉设备的时间,也可以有效避免操作失误,提高物理实验的效率,实现更好的实验效果。

三、多渠道整合教学资源

基于“互联网+”技术构建的实验教学与资源服务平台可以有效整合实验资源,实现资源共享[4]。对物理实验教学来讲,充足的实验资源是保证实验顺利开展的重要基础之一。利用丰富的实验教学资源,可以帮助学生在新颖的教学模式下了解更多的物理实验知识。网络技术飞速发展,“互联”一词指的不仅仅是通信方面的技术性变革,也包括资源共享意义上的划时代改变。大学物理实验教学在“互联网+”理念下,除了对教学地点和实验平台做出创造性改变,还应该借助互联网提供的多渠道资源实现对教学模式的改变。具体来讲,多渠道整合教学资源具有多方面的意义。

首先,从更新教学资源的角度来讲,利用互联网渠道可以为讲课获取更多新颖的教学材料,让物理实验教学紧跟时代步伐。以教学课件为例,教师应该在实际的教学过程中注意对以往的课件资料进行及时更新。

在实际的教学过程中,部分教师由于教学经验比较丰富,可能会认为物理实验教学的重点主要在于实验操作[5]。因此忽视对课件的设计和更新,故而在教学课件的准备工作方面做得不够充分。实际上,在教学过程中使用陈旧的教学课件不仅会出现实验知识更新不及时、课件内容与实际操作要求不符等情况,过于老旧的课件排版模式,还会降低学生探索物理知识的兴趣。物理实验课本身的知识量就比较庞杂,学生不仅需要掌握理论知识还要熟练进行实验操作。如果在教学课件方面可以设计得新颖一些,不仅能增加课件内物理知识的外在美感,还能提高学生进行探索学习的欲望。

以“第一PPT”为代表的许多网站都为教师提供了免费幻灯片模板的下载功能,利用这些资源,教师可以将课件制作得更加精美,起到吸引学生阅读的效果。此外,教师还可以整合课件内容,在课件中加入视频动画演示、背景音乐、图片等丰富的知识展示形式,提高课件的生动程度。这样可以防止教学课件只做物理知识的简单堆砌而导致的学生审美疲劳,提高学生针对课件要点展开学习的积极性。

其次,多渠道整合互联网资源的重点除了要利用网络资源增强课件内容的新颖性外,还包括利用资源共享渠道的多元性。例如,多数高校都会通过“慕课”平台、微信公众号、微博等渠道发布最新的物理实验讯息。利用这些网络渠道,教师可以实现对学界动态的及时掌握。并且在资源共享的理念下,多数高校还会对教学环节和实验环节进行录制。如果在正常的课时安排内,学生无法对更多的实验进行实际训练,那么这些高校的录制资源将会帮助学生理解和掌握更加全面的实验内容。在观看其他同学进行实验的过程中,教师还可以对影像资料中的操作进行点评,帮助学生掌握实验的进行要点。

四、创新实验考核方式

物理实验教学的考核方式在“互联网+”背景下也有待创新,测试可以将更多的考核模式和测评项目引入课程的成绩统计之中。以微信平台为例,实验课的测评可以利用微信平台进行课前预习的签到、课中实践的监督以及课后实验报告的批改等工作。就学习过程来讲,对物理实验知识的学习主要包括课前预习、课中实践、课后复习这几个部分。

以这些环节来看,将物理实验教学与微信平台进行有机结合可以实现教师对学生学习进度更好的监督管理。在微信这一互联网平台的帮助下教师还可以更加高效地获取学生对课程学习的反馈结果,根据学生的掌握程度及时调整教学计划。

首先,在课程的预习环节,学生对课程知识进行预习时,微信平台可以为学生提供更加便捷的信息获取渠道。教师可以利用微信的公众号功能,创建物理实验课的独立公众号。在公众号上,教师可以对学生需要做的课前准备工作进行信息的编辑和推送,以微信文章或微信公众号群发信息的模式将教学计划及时地传递给学生,方便学生在课前进行有针对性的准备工作。以微信文章的形式发布课程准备内容还可以为学生在评论区提供留言的机会,教师可以让学生在阅读完课前须知后在评论区进行“打卡签到”,利用这一功能完成对学生预习工作的监督。

其次,对于课中的实验和教学环节来讲,教师还可以“雨课堂”等比较成熟的公众号实现课中与学生的实时联动。举例来讲,“雨课堂”公众号及其同名小程序向使用者提供了课件共享功能,学生的手机端幻灯片可以与教师电脑端的课件进行同步放映。如果学生有不理解的地方,还可以利用雨课堂软件提供的“弹幕”功能进行问题的发送。教师可以在讲解课件时即时看到学生的“弹幕”信息,这样一来也就省去了学生举手发言的时间,提升了课堂讲解效率[6]。这些“弹幕”信息也可以作为学生平时成绩的参考,为成绩的考核增加新的构成要素。

最后,互联网在课后的温习环节能起到有益作用。在进行课后复习时,学生对物理实验有没有掌握的情况,在实验过程中由于经验不足可能也会出现达不到实验预期结果的问题。对此,在微信公众号上教师可以对常见的实验问题进行简要的总结和解释,以方便学生进行搜索查询。

例如,针对“分光计”这一关键词,学生可以在公众号资源检索中搜到“分光计的调整与玻璃三棱镜的测量”“分光计中的绿色十字像”“放置三棱镜看不到绿色十字像”等相关文章,帮助学生更好地理解和进行物理实验[7]。当然,课后复习环节除了知识的再次理解外,还包括了学生实验报告的撰写。在物理实验进行完毕之后,学生还需要将实验过程中的数据进行整理记录,形成最终的实验报告结果。利用微信平台,学生可以将自己的实验报告进行上传,教师可以通过“批改网”等小程序对学生的报告内容进行审阅批注。在小程序的帮助下,可以直线式缩短作业的成绩登记和批改时间,改变以往的成绩记录模式,实现对学生考核的快捷化操作。

五、结束语

总的来说,“互联网+”概念的提出为物理实验教学提供了更多的教学思路。在互联网技术的支持下,教师可以利用网络授课、搭建网络实验平台、多渠道整合教学资源以及创新实验考核方法等途径创新物理实验课的教学模式。利用互联网的“即时性”特征,教师可以实现和学生的“无时差”交流,将教学的距离缩短,更好地向学生提供教学服务。学生在“互联网+”理念下的物理实验教学中也能更有效地调动学生的学习兴趣,在信息技术的支持下随时进行物理实验研究,收获更好的实践和学习效果。

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