李冬萍，張彥敏，姜永清

(中國(guó)海洋大學(xué) 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，山東 青島 266003)

實(shí)驗(yàn)室配備教學(xué)儀器完成物理量定量測(cè)量和研究一直是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要形式和必要手段。2020年疫情打破了原有的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，居家學(xué)習(xí)讓學(xué)生的實(shí)踐場(chǎng)所由“實(shí)驗(yàn)室”轉(zhuǎn)到“家庭”，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)實(shí)施陷入困境。為了落實(shí)教育部“停課不停學(xué)”的要求，積極開(kāi)展居家實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，遵循教學(xué)大綱適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和社交媒介，在線講授實(shí)驗(yàn)理論，開(kāi)發(fā)居家替代實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，錄播實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典項(xiàng)目，保證疫情期間大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程順利實(shí)施。

1 在線教學(xué)體系的構(gòu)建

1.1 課程介紹

課程目的是讓學(xué)生受到嚴(yán)格和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，掌握物理實(shí)驗(yàn)的各種方法、測(cè)試手段及測(cè)量?jī)x器規(guī)范使用；重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維；注重養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和求實(shí)求是的科學(xué)作風(fēng)。

1.2 在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體設(shè)計(jì)

分階段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)：緒論課+5次居家替代實(shí)驗(yàn)進(jìn)行在線教學(xué)實(shí)踐；在線講解居家無(wú)法替代的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)原理，錄播儀器視頻，分析實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)，復(fù)課后補(bǔ)充相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)節(jié)，按教學(xué)大綱要求完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。

1.3 在線平臺(tái)選擇

教學(xué)平臺(tái)以師生教學(xué)互動(dòng)便捷為主[1]，利用校園BB平臺(tái)、騰訊會(huì)議、QQ分享屏幕直播視頻等形式，拉近師生“教與學(xué)”“校與家”的距離；將在線講授內(nèi)容錄屏傳至校園BB平臺(tái)或班級(jí)課程QQ群文件，便于學(xué)生課后回顧領(lǐng)悟；可通過(guò)QQ、微信社交媒介進(jìn)行一對(duì)一助課，隨時(shí)指導(dǎo)解答學(xué)生疑問(wèn)；通過(guò)QQ簽到，課堂提問(wèn)考查學(xué)生在線實(shí)驗(yàn)參與度等。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)在線課堂講授

在線講授環(huán)節(jié)包括：(1)已交報(bào)告總結(jié)、點(diǎn)評(píng)、設(shè)計(jì)分享，內(nèi)容拓展等；(2)本次實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入：介紹與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的科技前沿和應(yīng)用；教師在原理、技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等方面設(shè)計(jì)問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生針對(duì)性思考，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索，互動(dòng)交流等方式探索實(shí)驗(yàn)方案，完成物理量定量測(cè)量[2]；(3)布置下次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)要求，并將講義共享給學(xué)生。

2 居家替代實(shí)驗(yàn)

2.1 居家實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

(1)不偏離原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，重點(diǎn)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理方法及誤差分析，突出居家實(shí)驗(yàn)科學(xué)性；(2)實(shí)驗(yàn)器材和測(cè)量工具居家容易獲得且使用無(wú)安全隱患，突出居家實(shí)驗(yàn)可操作性；(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案容易實(shí)施，突出居家實(shí)驗(yàn)的興趣性[3]。

2.2 居家實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)物理現(xiàn)象，更重要的是學(xué)會(huì)定量測(cè)量，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理結(jié)果評(píng)價(jià)測(cè)量質(zhì)量，這正是學(xué)生從事實(shí)驗(yàn)研究必須掌握的基本技能。物理實(shí)驗(yàn)課程就是通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)踐，幫助學(xué)生夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，學(xué)以致用。立足于實(shí)驗(yàn)定量測(cè)量和研究，突出真實(shí)操作居家易行，設(shè)計(jì)5個(gè)居家替代實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[4-6]，實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)室原定實(shí)驗(yàn)與居家替代實(shí)驗(yàn)對(duì)比

2.3 居家實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

(1)發(fā)布居家替代實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：錄播實(shí)驗(yàn)原理、指導(dǎo)搭建實(shí)驗(yàn)裝置、指導(dǎo)完成數(shù)據(jù)測(cè)量；(2)教師每周及時(shí)評(píng)閱報(bào)告，梳理總結(jié)實(shí)驗(yàn)中反映出來(lái)的問(wèn)題，直播反饋錄屏發(fā)布，供學(xué)生回顧領(lǐng)悟；(3)與教學(xué)班級(jí)建立QQ、微信群等，與學(xué)生一對(duì)一在線互動(dòng)交流，答疑解惑，輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)(圖1)。

圖1 居家實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

2.4 居家實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核

由圖2所示為實(shí)驗(yàn)室和居室實(shí)驗(yàn)圖片對(duì)比圖。

圖2 實(shí)驗(yàn)室和居家實(shí)驗(yàn)圖片對(duì)比

由此可見(jiàn)，在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法直接跟蹤真實(shí)操作，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本范式的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生插入居家操作圖片見(jiàn)圖2；考核主要分為在線課堂表現(xiàn)與參與度，居家測(cè)量操作，實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分，所占比例分別為30%，30%，40%。

3 實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典項(xiàng)目在線教學(xué)

為彌補(bǔ)居家無(wú)法替代的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典項(xiàng)目，在線講解實(shí)驗(yàn)原理，領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)思路，錄制儀器操作視頻，看懂實(shí)驗(yàn)操作步驟，鞏固實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)。如實(shí)驗(yàn)室錄制“示波器使用”視頻，直播示波器構(gòu)造和工作原理，連麥互動(dòng)，幫助學(xué)生熟悉示波器；再如邁克爾遜干涉儀測(cè)量設(shè)計(jì)精密，操作技巧性強(qiáng)，分析思考補(bǔ)償板、分束板作用等[7，8]。

實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典項(xiàng)目線上教學(xué)多是原理講解PPT，操作視頻和實(shí)驗(yàn)設(shè)問(wèn)等，沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)則無(wú)法感知真實(shí)操作中出現(xiàn)的各種附加信息，失去了在處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題時(shí)可能獲得的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生技能培養(yǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

4 結(jié) 語(yǔ)

構(gòu)建在線“居家替代實(shí)驗(yàn)教學(xué)”+“線上經(jīng)典實(shí)驗(yàn)錄播”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，能緩解疫情下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困境。在線教學(xué)效果調(diào)查問(wèn)卷中，學(xué)生認(rèn)為居家替代實(shí)驗(yàn)可操作強(qiáng)，利于領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)測(cè)量方法，掌握數(shù)據(jù)處理方法，提高自身實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)?？紤]到實(shí)驗(yàn)器材的獲取和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性，居家實(shí)驗(yàn)教學(xué)還有很大的局限性。需要教師深入思考，拓展居家實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。