張 瑩 劉春宇 張挺聳 姜 麗

在新時代，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)大學物理實驗課程教學面臨著諸多方面的挑戰(zhàn)。為了提高大學物理實驗課程的教學質(zhì)量，在課堂教學中有效地滲透思政元素，長春理工大學根據(jù)實際教學情況，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[1]，將雨課堂應用于大學物理光學實驗“棱鏡單色儀的定標”的教學過程中，并在2020 級學生的課堂教學中進行實踐探索，取得了較好的教學效果。

一、傳統(tǒng)實驗教學模式

長期以來，大學物理實驗課程的教學流程由以下三個環(huán)節(jié)組成：課前，學生預習實驗，并完成預習報告；課中，教師介紹實驗原理、注意事項和進行演示操作；課后，學生做好數(shù)據(jù)處理，完成實驗報告。大學物理實驗課程的教學模式主要是由教師進行板書、講授、演示三部分組成：板書是課堂內(nèi)容的主要載體；講授是知識高效傳播的途徑，教師通過講授使學生快速地獲得實驗相關(guān)的基本知識；演示是課堂教學的重點，學生在學習的過程中，會很大程度上依賴教師演示來理解知識，并通過模仿來進行知識的內(nèi)化和完成實驗操作。

二、大學物理實驗課程教學中存在的問題

隨著時代的發(fā)展，學生的價值觀也在不斷發(fā)生變化。以往的大學物理實驗課程教學模式較為單一、教學內(nèi)容比較滯后、教學方法比較陳舊，已經(jīng)無法滿足大學生的學習需求。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應用，大學生的學習方式呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢。教師在課堂教學中向?qū)W生發(fā)放電子問卷，在開放性主觀問題“你希望在教學課件中增加什么形式的內(nèi)容”的調(diào)查中共收到388 份有效調(diào)查問卷，有7%的學生希望在課上增加和光學相關(guān)的課外知識，有26%的學生希望在課上增加實驗操作視頻、動畫、圖片等可以反復觀看的學習內(nèi)容；在知識儲備水平的調(diào)查中，有關(guān)光學理論基礎(chǔ)的調(diào)查共收到393 份有效問卷，其中有42%的學生表示沒有光學理論基礎(chǔ)；光學實驗基礎(chǔ)調(diào)查答卷共收到407 份有效問卷，其中有79%的學生表示沒有光學實驗基礎(chǔ)。通過對調(diào)研數(shù)據(jù)進行分析，并結(jié)合具體的教學實踐，可將當前課堂教學中存在的問題歸納為以下六點：課堂內(nèi)容沒有與實際生活相結(jié)合，缺乏趣味性；實驗演示一閃而過，不利于學生記憶，從而使學生在實驗過程中存在很多困惑；學生的光學理論知識和光學實驗基礎(chǔ)薄弱，實驗操作比較吃力；板書容量有限，課程內(nèi)容較多，難以將教學內(nèi)容完整地呈現(xiàn)出來；教師以單向講授為主，學生處于被動學習狀態(tài)，沒有科學的課堂反饋，教師教學缺乏針對性；考核模式較為單一，不利于教師及時了解學情與調(diào)整教學內(nèi)容。

三、教學內(nèi)容的設(shè)計與編寫

大學物理實驗課程教學中使用的雨課堂是由清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學解決方案。教師使用電腦端或者手機端進行操作，并生成課堂二維碼，學生只需要在手機中安裝微信應用程序，就可以利用微信掃碼進入課堂。雨課堂中的教學內(nèi)容會一直保存在學生的微信程序里，無論是在課上還是在課下，學生可以隨時查看知識內(nèi)容。雨課堂能夠滿足現(xiàn)階段學生的學習需求，無論是文字、圖片、視頻，還是習題等形式的學習資源，都可以通過雨課堂添加到課堂教學中。相較于傳統(tǒng)物理實驗課堂的實驗理論部分，教師在雨課堂中添加了課前觀看實驗視頻、課上介紹前沿科技、思政元素滲透、習題檢測反饋等創(chuàng)新環(huán)節(jié)?！皢紊珒x的定標”實驗內(nèi)容的教學流程如圖1所示。

圖1 “單色儀的定標”實驗內(nèi)容的教學流程

（一）課前掃碼觀看視頻

為了滿足學生的學習需求，根據(jù)長春理工大學學生的學習特點，教師使用實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備，錄制了單色儀實驗的實驗操作步驟和實驗現(xiàn)象，視頻時長約2 分鐘。學生在課前利用微信掃描教師分享的二維碼即可進入本次實驗課堂。學生通過觀看視頻學習實驗操作流程，可以對實驗儀器的構(gòu)造和儀器的操作步驟留下初步的印象。相較于傳統(tǒng)課堂的課前預習模式，課前視頻的觀看為學生提供了一種便捷的課前預習途徑，使學生能快速了解實驗內(nèi)容和實驗目的，而且視頻可以無限次循環(huán)播放，滿足了學生隨時進行觀看學習的需求。信息化教學提升了學生的學習興趣，極大地豐富了教學手段與教學內(nèi)容，有助于加深學生對實驗操作的印象。

（二）思政元素融入課堂

大學教育的目標不僅在于傳授知識和培養(yǎng)能力，更重要的是幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。課程是教育最微觀、最普通的問題，但它要解決的卻是教育中最根本的問題——培養(yǎng)人。在2016年12月7日召開的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記提出“要把思想政治工作貫穿教育教學全過程”，并強調(diào)“要用好課堂教學這個主渠道”“使各類課程與思想政治理論課同向同行”[2]。這一重要論述闡明了新時代落實立德樹人根本任務的戰(zhàn)略要求。推進課程思政建設(shè)就是要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，使學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

教師在開展大學物理實驗課程教學的過程中，應結(jié)合教學內(nèi)容，融入與光學緊密相關(guān)的新興技術(shù)的發(fā)展成就及本校校史。比如我國著名光學家王大珩倡導創(chuàng)辦了我國第一所光學專業(yè)高等院?！L春光學精密機械學院（現(xiàn)長春理工大學），并兼任院長。時至今日，王大珩在光學工程、激光技術(shù)、遙感科學與技術(shù)等諸多方面的科研貢獻對我國科技的發(fā)展仍有著非常深遠的影響。教師在課上融入時事熱點和歷史典故，能夠加強學生對物理科技領(lǐng)域的最新進展、取得的成果及“工匠精神”的了解，拓寬學生的科學視野，激發(fā)學生的愛國之情，拉近實驗課堂與學生生活之間的距離，提高學生對光學實驗課程的興趣。同時，教師在向?qū)W生講授科技強國重要思想的同時，還能潛移默化地培養(yǎng)學生的愛國情懷。

（三）理論講授習題檢測

實驗理論部分由實驗儀器、實驗原理、實驗操作、表格及問答題、實驗演示五部分組成。

第一，實驗儀器、實驗原理、實驗操作部分除了文字描述之外，還增加了大量的實拍配圖。在物理實驗教學過程中，教師應結(jié)合光學實驗的特點和學生的需求，將授課內(nèi)容設(shè)計成文字和配圖的形式，實現(xiàn)從理論到現(xiàn)象，從抽象到直觀的統(tǒng)一[3-4]。比如教師在介紹汞燈譜線的顏色、形狀和相對位置等內(nèi)容時，如果只進行語言描述，那么學生就會在頭腦中勾勒出各種各樣的譜線，這在接下來的實驗中會嚴重影響實驗質(zhì)量。在講授實驗原理時，教師通過雨課堂向?qū)W生推送圖片并附上簡潔的文字說明，學生不僅可以通過教材學習實驗理論知識，而且還可以充分利用手機端開展實驗原理的學習，將實驗現(xiàn)象直觀地呈現(xiàn)在學生面前，增加了課堂的趣味性?；诖?，手機就變成了學生課上的學習工具，極大地提升了教師的課上指導效率，從而給學生留出更多的時間去學習、去思考、去操作。同時，學生在操作過程中可以具體的圖片為參考，不斷優(yōu)化和調(diào)整自己的實驗，并且無需等待教師的指導，因此教學重心也由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心。

第二，實驗儀器、實驗原理、實驗操作部分還設(shè)計了多個具有針對性的測評反饋題目。在大學物理實驗課程的教學過程中，教師通過實時發(fā)布與重點內(nèi)容相關(guān)的習題，分別考查學生對實驗儀器結(jié)構(gòu)、實驗原理、實驗操作等相關(guān)內(nèi)容的掌握程度[5]。習題題目形式為選擇題，教師通過教師端設(shè)置答題時間，向?qū)W生推送測驗題，學生使用手機快速完成答題，而教師可以通過電腦或手機看到學生的答題正確率。教師可以對測評結(jié)果進行分析，以便對學生在教學過程中遇到的問題作出實時的、有針對性的修正和指導，加強對學生學習情況的掌控，使學生對重點的物理知識形成深刻的記憶和理解。

第三，在表格及問答題環(huán)節(jié)中，教師可以向?qū)W生提供實驗數(shù)據(jù)記錄表格作為參考，學生也可以自行設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格。大學物理實驗課程中有這樣一種“怪現(xiàn)象”：在同一臺單色儀上，少部分戴眼鏡的學生看不到紫顏色的譜線，而其他戴眼鏡或者不戴眼鏡的學生卻都能看到。針對這一問題，教師設(shè)計了一個問答題環(huán)節(jié)，對實驗中出現(xiàn)的“怪現(xiàn)象”進行解釋。比如教師向?qū)W生提出課堂拓展問題：“部分戴眼鏡的學生觀測不到實驗中的最后兩條紫色譜線，為什么？怎么辦？”通過教師的啟發(fā)和學生聯(lián)系生活實際，得出了以下答案：由于眼鏡有防藍光功能，而紫色光和藍色光波段比較相近，導致實驗中的最后兩條紫色譜線被這種鍍膜眼鏡屏蔽，所以一部分學生看不見最后兩條紫色譜線。問題的解決辦法是：這部分學生只需要摘掉眼鏡就可以看見紫色譜線。教師在教學過程中對“怪現(xiàn)象”進行了深入分析，給學生留出了一定的獨立思考空間，并對學生進行合理的引導，充分調(diào)動了學生的學習主動性，使學生真正地主動參與到學習過程中，這也符合素質(zhì)教育的理念和要求。

第四，實驗演示部分。在物理實驗教學的最后，教師向?qū)W生詳細地演示了實驗操作時的關(guān)鍵步驟，并再次強調(diào)實驗原理，使學生加深對本節(jié)課重點內(nèi)容的理解，從而進行自行操作和完成實驗。

四、經(jīng)驗總結(jié)

依托于現(xiàn)代發(fā)達的網(wǎng)絡技術(shù)，在大學物理光學實驗課中應用雨課堂，成功地在傳統(tǒng)課堂的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了以下三點創(chuàng)新：第一，在教學內(nèi)容中成功地融入了科技前沿內(nèi)容、歷史典故、思政內(nèi)容，豐富和充實了教學內(nèi)容，增強了教學內(nèi)容的趣味性。并且教師在傳授學生知識、培養(yǎng)學生實踐能力的同時，還能夠使學生樹立正確的人生觀。第二，大學物理光學實驗課增加了課上測評環(huán)節(jié)，完成了實驗理論重點內(nèi)容的落地訓練，能夠使教師與學生在課上建立起及時有效的線上雙向溝通渠道，有助于教師全面了解學生對理論知識的掌握情況，精準地把握課堂教學節(jié)奏，有針對性地開展教學，做到了講、練、評相結(jié)合。第三，改變了課堂教學手段。教師在傳統(tǒng)課堂教學模式的基礎(chǔ)上新增了視頻學習，創(chuàng)建了半自主學習環(huán)境。視頻學習能夠有效提高學生的學習效率，可以為學生提供充足的學習資源，啟發(fā)學生積極思考，培養(yǎng)學生的自主學習習慣，提升學生的自主實驗能力。

綜上所述，本學期在大學物理光學實驗“單色儀的定標”中應用雨課堂取得了良好的教學成效。在這種教學模式的支撐下，學生可以更加便捷地獲取豐富優(yōu)質(zhì)的學習資源，強化理論知識的掌握，提升自學能力。本次教學實踐成功地探索出了適合長春理工大學學生學習特點的優(yōu)質(zhì)高效的授課方法和完善的課堂教學模式，為高標準、高質(zhì)量地提升大學物理實驗課程的教學水平提供了不竭的動力。