李杰，姚雅丽，郭强

（1.成都信息工程大学，四川成都 610225；2.成都师范学院，四川成都 611130）

大学物理实验课程是高校理工类专业学生的必修科目，将理论置于实验中论证，在实践操作中探索物理原理，是培养应用型学生不可或缺的环节。传统的以教师讲授为主，学生现场围观学习的模式已不能适应时代的需求，“微时代”的冲击，必定掀起教学模式变革的新浪潮。以信息技术为依托，利用数字化优势，环环相扣改进教学方式势在必行。基于微课开展大学物理实践教学既能有效解决疫情防控期间学生无法返校进行线下学习的冲突，又能改善实验设备不足与学生人数增加之间的矛盾。微课提供丰富的实验素材，不仅能提升学生学习的积极性，还能培养其自主学习的能力。

一、“微课”模式

戴维·彭罗斯于2008年提出“微课”概念，随后微课理论研究和实践教学被广泛运用。2011年，胡铁生提出组织微课大赛，加之信息技术迅猛发展，教育理念不断提高，微课在国内引起广泛关注[1]。2013年教育部全国高校教师网络培训中心举办首届全国高校微课教学比赛，微课的关注度持续增加，微课在高校教学中开始盛行。

微课教学通常是控制在10分钟左右，对微单元、片段化的教学内容进行集中讲解的微课程。相较于传统教学模式，微课具备时间短、知识碎片、内容精炼、主题明确、知识点间联系性强、资源多样、易于扩充、善用案例、情景真实等特点。微课材料支持移动设备在线播放，学生可利用碎片化时间，随时随地自主学习，灵活性强；学生也可根据自身掌握情况，调整视频播放进度，或有选择地学习重难点部分。

微课在理论课程教学中运用较普遍，但在实验教学中应用较少。实验教学的惯性思维是培养学生的动手操作能力，学生参与实验环节，在教师指导下一步步完成实验。然而，特殊时期学生不能返校学习，所有理工类课程的实验教学都被延后，返校后实验教学课程必然增多，对实验设备和实验教师的需求量增加。学生提前在微课中学习，从理论上掌握实验过程，动手实验操作时上手更快，错误率降低，实验效率提高，能有效解决供需矛盾。

二、大学物理实验教学现状

实验教学是大学物理的重要组成，主要包括力学、电磁学、热学、光学和近代物理学五个方面。以大学物理A（1）课程的实验教学为例，实验教学安排24个学时、11个实验。学生根据自己的兴趣、学习情况至少选择8个实验项目进行学习。通过课堂演示、学生观察、将实验现象与物理原理的分析相结合，以及学生动手实操等开展实验教学活动。学生接受理论学习与实验学习原则上是分开的，通常在理论学习后，以班级或小组为单位，集中到实验室，实验教师进行讲解、引导和演示，然后学生再进行实践操作。部分高校实行开放式实验教学，实验室配备固定的实验教师对特定的实验开展教学活动；学生根据兴趣或大纲要求对研究的深度进行把握，自行网上预约学习，加以教师的辅导，在擅长的领域深入钻研。

物理实验是高校理工科学生的必修课程，注重激发学生的兴趣，培养动手操作能力，鼓励学生深入研究；主要采用学生自学、设计实验方案、课堂提问、课堂讨论、搭建实验系统、展示实验结果等模式。实验教学的目的是引导学生对物理现象和规律进行验证，系统训练学生的科学实验方法和技能，培养学生的基本实验技能、科学思维方式和创新能力。但部分高校的实验教学体系、教学内容和实验教学改革条件与日新月异的技术发展不平衡；实验设备未及时更新，设备数量不足，学生人数增加，教师教学模式落后等，难以满足社会对实操型人才的培养需求[2]。因此，实验教师加强教学改革势在必行，而微课作为新型的教学模式对实验教学改革具有重要指导意义。

三、微课在大学物理实验教学中的运用

微课教学是课堂教学线上化、网络化的直观体现。根据实验教学大纲，将知识系统地分解成细小的知识点，利用直观教具，将理论性强、概念化的知识以生动具体的实验过程展示；借助图片、动画视频等使整个教学环节生动紧凑。在视频教学中引入知识点，使学生形成头脑风暴；再在实验环境中借助实物展示实验过程。在基础实验“示波器的原理和使用”中，为帮助学生深刻了解示波器的工作原理，准确掌握测量交流信号电压、频率和相位差的方法，运用微课教学，通过六个步骤，约10分钟对整个教学环节进行设计。

1.视频展示示波器的工作原理，提出实验目的和要求；

2.实物展示YB4320G双踪示波器、EE1641B型函数信号发生器的基本结构：示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源；

3.配上图片、视频介绍组成示波管的电子枪、偏转系统、荧光屏的作用和工作原理；从不同角度展示发光、形成光斑、发光颜色和余光时间；

4.演示示波器显示波形的过程，阐述其工作原理，介绍放大和衰减系统对不同输入信号的缩放；

5.利用示波器观察半波和全波的整流波形、图形测量信号的频率，演示未知信号分别接到整流电路的AB端，调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”；整个流程以幻灯片的形式标注记录；

6.总结教学过程，快速展示整个实验过程，附上对应的视频或原理图形，帮助学生对知识点进行再次回忆和重组。

首先，通过视频、图片引入物理现象，展示材料的同时讲解理论知识，激发学生的学习兴趣，形成头脑风暴。其次，对实验器材进行实物展示，利用视频、图片介绍仪器设备的组成及工作原理，让学生掌握其工作流程。在安全的前提下，可以用“试误法”开展教学，将错误的实验流程展示出来或将往届学生高频出现的错误列举出来，配上错误实验结果，让学生模拟以主体的身份加入实验过程，尝试连接不同的点，调节不同的速度；“试误”旨在帮助学生更好掌握实验原理的同时，避免犯类似的错误。实验流程介绍后，利用短暂的时间将原理和实验过程以视频的形式再次展示，并配上专业的讲解，让学生系统掌握整个实验原理及流程[3]。最后，模块化知识学习完成后，再安排学生操作实验，检验学习成效。

四、微课带给实验教学的挑战

微课需要教师在既定的时间内将碎片化知识的重难点讲解透彻，对教师的教学逻辑、思维能力、教育教学能力和专业知识掌握情况都提出更高要求。微课可在网络中共享学习，对教学时间、场所的限制变小，接触学习材料的人群增加，更多的同行、学生观看学习，对教师的教学过程形成一定的督促，对教师的课前准备也会造成一定的压力。微课的录制需要教师之间相互协作，集思广益，不同的模块或知识点需要教师间分工合作；视频录制、教学材料的完善以及微课视频裁剪等都会增加教师的工作量。不同教师对教学的理解不同，选用的教学案例，擅长的教学手段有所区别，为呈现更好的教学效果，教师就需增加更多的教学投入[4]。

对学生而言，微课时间短，需要集中精力消化知识点，对学生的学习专注度、原有知识掌握情况等提出更高的挑战。微课展示实验过程，对学生的逻辑思维、空间想象力要求更高，短时间内若不能将新知识与原有知识重组构建，对新知识的吸收就会不足，学习效果和学习热情便会减弱。通过微课进行实验学习，缺少接触器材设备的机会，整个实验环节模拟开展，学习的积极性和实际操作的能力都会有所下降。

五、微课赋予实验教学的机遇

受微时代的冲击，微课素材的需求量日益增加，基于微课开展的移动学习、远程学习和在线学习等模式被高频采用，微课以其自身优势给实验教学带来许多便利。

（一）微课的优越性

微课将完整的章节，拆分成模块化知识，集中解决重难点，目标明确，实用性强。教学过程看似零散，实则层层递进，环环相扣；教学中引入众多教学素材，扩宽学生的知识面，教学语言简短精湛。传统的课堂教学时间较长，学生很难长时间集中精力学习；但微课时间短，学生易于集中注意力高效学习。

（二）培养学生自主学习

从学习者的角度出发，微课的场所不再局限于课堂，时间更灵活，学生可利用碎片化时间，打破传统教学时间和空间的约束。微课能重复播放多次学习，兼顾学生无法一次理解学习内容的情况；若对知识点存在疑惑，可自主查找微课资料解惑。微课材料也可作为提前预习或课后复习的素材，学生选择适合自己的学习方式和进度，更能体现学生的主体性地位，培养其自主学习的能力。

（三）促进教师专业化成长

从教师的角度出发，在理工科院校，大学物理实验属于公共基础课程，学生数量多，对实验教师的需求量大，微课教学能有效解决教师数量不足的难题。微课备课时，教师通过观看自己或者同行的视频，对比素材和教学方法，对教学过程进行反思，分析、发现并解决问题。教师避免重复讲授相同的教学内容，能有效减少教师教学疲惫感，提高实验教学的热情。通过教学打磨提高自身的专业能力，促进专业化成长。

（四）有效结合实验课程的特点

实验教学不同于理论课程，后者可以安排大班教学，兼顾学生数量较多的现象；但实验教学为保证学生清楚观看实验过程，亲自参与实验环节，通常需要将一个班的学生分成几个小组，分别进行现场演示教学，在实验演示和讲解的环节会重复花大量时间。微课融入实验教学后，提前录制微课素材，学生自行学习教学视频，实验演示的过程在视频中展示，课堂讲授的时间减少，学生在实验室实践操作的机会增加，教师现场也可给予更多地延伸和补充。

（五）解决实验设备的供需矛盾

实验室资源短缺成为众多高校面临的困境，学生人数增加，实验室设备更新淘汰滞后，实验仪器出现突发状况等造成实验室供不应求。实验课程被安排在晚上或是周末成为普遍现象，而微课能有效协调这类冲突。学生将微课作为提前预习或课后复习的材料，自主学习，在实际操作时效率更高，使用实验室的时间会缩短，实验器材的利用率也会提高，能有效解决实验室场地和设备的供需矛盾。

（六）顺应线上教学的要求

线上教学是信息化时代的产物，微课又是线上教学的重要组成。微课不仅能运用到理论课程中，也将成为实验课程线上化不可或缺的组成。微课融入实验教学不仅是在线教学的救急之作，能有效解决学生不在场、时间不统一等问题；也是有效解决实验场地有限、实验设备短缺、实验教师“供不应求”的重要途径。

（七）实现教育的公平

微课通过网络实现共享，接触微课资料的学习者会增加，无论是偏远地区或是设备资源匮乏、师资不足的学校，学习者和教师都能使用微课资源开展实验教学活动。微课能满足学生利用碎片化时间随地进行学习的状态，保证学生学习的自主性。教师在微课备课环节的反思改进，提高教学质量，确保学生获取更有价值的教学资源。对整个教学过程而言，微课能有效实现教学资源的高效共建共享，实现教育的公平。

六、总结

微课教学重难点突出、学习素材生动具体，便于学生随时随地学习等特点成为微时代教育教学改革的首选。大学物理实验教学是理工科高校的必修课程，将微课与大学物理实验教学结合是现代化教学的必然选择，但也会带给教师和学生带来更多的挑战。微课教学既对教师的专业能力、授课技巧提出更高的挑战，也对教师的教学备课提出更多要求，需要教师增加教学投入；同样对学生的学习能力、原有知识掌握情况提出更高要求，微课作为自主学习的材料，需要学生以主人翁的角色投入学习，发挥学习的主动性。同样，微课也赋予实验教学许多机遇，对培养学生自主学习能力，促进教师专业化发展，解决实验室供需矛盾以及实现教育公平等方面具有实践意义。基于微课模式开展的大学物理实验教学，既能提高教师教学效果，保障教学质量，又能够满足学生学习的主动性，提高学生学习的积极性，微课是微时代教育技术信息化的重要选择。