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(廣西桂林理工大學(xué)理學(xué)院)

信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響。高等教育信息化是促進高等教育改革創(chuàng)新和提高質(zhì)量的有效途徑，是教育信息化發(fā)展的創(chuàng)新前沿。2012年11月21日，我國舉行了首屆微課比賽，于是在教育界中出現(xiàn)了微課熱，那么什么是微課，微課為什么會熱？混合式教學(xué)模式為什么會熱？那么如何在大學(xué)物理實驗課程中引入現(xiàn)代信息技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，提升實驗教學(xué)效果，是物理實驗教育教學(xué)工作者必須面臨的一個重大課題。

一、研究背景

大學(xué)物理實驗課是理工科院校獨立設(shè)計的一門公共基礎(chǔ)必修課之一。大學(xué)物理實驗課是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力、實踐動手能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)實驗素養(yǎng)等能力。但是，傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)模式是課前預(yù)習(xí)(預(yù)習(xí)報告)，課堂老師講解20～30分鐘，教師指導(dǎo)學(xué)生完成實驗，課后數(shù)據(jù)處理，撰寫實驗報告。所以，在實驗課堂上，學(xué)生只有依賴老師，依賴儀器實驗設(shè)備，然后效仿老師的示范操作，被動完成實驗，久而久之，學(xué)生失去了獨立學(xué)習(xí)和研究能力，扼殺了學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，更談不上尊重個性差異，對培養(yǎng)學(xué)生的各種能力很不利，因此必須要創(chuàng)新實踐教學(xué)方法，尋求新的實驗教學(xué)模式。只有激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生親自參與到問題活動中去，通過觀察與內(nèi)省，不斷獲得知識和技能。微課是為了說明一個主要知識點或者一個主要問題，時間比較短(10分鐘左右)，以視頻為載體和呈現(xiàn)方式的完整的教與學(xué)活動過程，以在線學(xué)習(xí)或移動學(xué)習(xí)為目的。

查閱國內(nèi)外相關(guān)研究，混合式學(xué)習(xí)方式日益受到各國的重視，各高等院校都在積極進行混合式教學(xué)模式的研究與實踐，它已經(jīng)成為高等教育教學(xué)的一種新型模式。20世紀90年代，西方學(xué)者在對e-Learning的不斷完善和改進中提出了混合式學(xué)習(xí)的概念，即線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)的結(jié)合。2003年12月，何克抗教授在第七屆全球華人計算機教育應(yīng)用大會上，首次在我國正式倡導(dǎo)“混合式學(xué)習(xí)”，拉開了國內(nèi)研究“混合式學(xué)習(xí)”的序幕?！盎旌鲜綄W(xué)習(xí)”就是傳統(tǒng)課內(nèi)學(xué)習(xí)與移動網(wǎng)絡(luò)課外學(xué)習(xí)的混合。而微課下的混合式實驗教學(xué)是運用手機、電腦使學(xué)生先自主學(xué)習(xí)微課，然后教師講解，師生討論，學(xué)生完成實驗。通過微課下的混合式實驗教學(xué)方式，師生共同創(chuàng)造生機勃勃的實驗課堂，尊重學(xué)生個性差異，學(xué)生是教育對象更是教育資源，它更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力等。

二、微課與物理實驗有機結(jié)合的必要性

隨著微課概念被提出，其作為一種新型的教育信息資源形式，因“主題突出、短小精悍、交互性好、應(yīng)用面廣”等特點而廣受認可。微課能更好地滿足學(xué)生對不同知識點的個性化學(xué)習(xí)，按需選擇學(xué)習(xí)既可查缺補漏又能強化鞏固知識，是傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補充和拓展資源。而微課制作的選材、知識點、重難點、藝術(shù)性等要滿足學(xué)生需求，所以必須成立制作物理實驗微課教師團隊。

教師要學(xué)習(xí)應(yīng)用生本教育的激發(fā)模式，老師交給學(xué)生鑰匙，讓學(xué)生去開啟自身的動力系統(tǒng)。引導(dǎo)學(xué)生課前用微課自主預(yù)習(xí)實驗；課堂上師生分析討論，也可以借助課件、視頻微課等輔助教學(xué)，如儀器教具展示給學(xué)生看，或者作示范性的操作，動靜態(tài)實驗關(guān)鍵點分屏展示等，師生共同探究實驗；課后用微課復(fù)習(xí)拓展等。學(xué)生可自主選擇有關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)地點、學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度等。比如，實驗儀器操作部分的內(nèi)容若發(fā)現(xiàn)自己比較熟悉，可以調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進度，發(fā)現(xiàn)困惑點則可以反復(fù)學(xué)習(xí)。

2016年度，我校得到了廣西高等教育本科教改立項項目——基于“微課”的大學(xué)物理實驗教學(xué)研究，已經(jīng)成立了物理實驗微課教師團隊。對制作實驗微課有了一定的研究，傳統(tǒng)物理實驗課程的教學(xué)內(nèi)容包括實驗原理、實驗儀器操作、數(shù)據(jù)處理等方面。根據(jù)物理實驗課程這種結(jié)構(gòu)特點，有益于物理實驗微課程的制作。我們把每個實驗項目可以分割成幾個微課，開發(fā)出系列的實驗微課。每節(jié)實驗微課程基本控制在5～10分鐘之內(nèi)，包括實驗原理微課，實驗儀器操作微課，實驗數(shù)據(jù)處理微課。

三、微課下的物理實驗混合式教學(xué)模式

微課下的物理實驗混合式教學(xué)模式，是指教師主導(dǎo)活動和學(xué)生主體參與的混合，課堂實驗教學(xué)與在線實驗學(xué)習(xí)，真實實驗學(xué)習(xí)環(huán)境和虛擬實驗學(xué)習(xí)環(huán)境的混合，師生之間線下交流與線上交流的混合。比如，學(xué)生由于課前已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)實驗的微課，對實驗原理，實驗儀器和實驗環(huán)境等已經(jīng)有一定的認知。教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)微課的反饋情況，認真分析學(xué)生情況，解析重難點，對有疑惑的知識點，師生之間進行有針對性地交流討論。實驗課堂氣氛更加活躍，激發(fā)了學(xué)生的實驗興趣，讓淺層的知識學(xué)習(xí)要求在課前，而知識的內(nèi)化則在課堂中師生交流后實現(xiàn)，更重要的是提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，學(xué)生高層思維能力不斷提升，達到自主構(gòu)建知識體系?；旌鲜浇虒W(xué)模式使傳統(tǒng)的教學(xué)由單向灌輸轉(zhuǎn)為雙向交流，實現(xiàn)了師生之間、學(xué)習(xí)者之間的雙向交流，線上線下的學(xué)習(xí)交流，大大提升了實驗教學(xué)質(zhì)量，獲得最佳學(xué)習(xí)效果。

我校建設(shè)了較好的實驗教學(xué)支持系統(tǒng)，建立了物理虛擬仿真實驗室，2018年度獲得廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目“《大學(xué)物理實驗》課程混合式教學(xué)模式的研究與實踐”項目。虛擬實驗是指使用仿真軟件來模擬實驗的操作環(huán)境的實驗過程，在計算機上實驗就像在真實的實驗環(huán)境中實驗。虛擬實驗有效克服了真實環(huán)境中的諸多限制，解決了傳統(tǒng)實驗受時間、場地、設(shè)備、人員、制度等制約。因此，可將傳統(tǒng)實驗與在線虛擬實驗有機結(jié)合，使微觀實驗，高成本實驗等都可以做。學(xué)生實驗途徑由單一化模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣Ｊ剑烧n堂實驗延升至課外實驗，采取虛實有機結(jié)合，構(gòu)建混合式實驗教學(xué)新模式。

四、微課下的物理實驗混合式教學(xué)模式設(shè)計

微課不是簡單的學(xué)習(xí)資源，更不是簡單的微視頻，它的實質(zhì)是“課”和“微”，因此，微課應(yīng)該有完整的教學(xué)活動，學(xué)生是教育對象更是教育資源，學(xué)生的全部既有經(jīng)驗、智慧、知識和學(xué)習(xí)的內(nèi)在積極性等都應(yīng)當為教師的教學(xué)所用，教師要從學(xué)生的角度去制作微課，體現(xiàn)生本的教學(xué)思想，設(shè)計上要符合學(xué)生認知規(guī)律和多媒體設(shè)計的規(guī)律。微課可根據(jù)不同的教學(xué)和學(xué)習(xí)需要，微課教師團隊要包括對學(xué)習(xí)對象、學(xué)習(xí)目標、學(xué)習(xí)資源、主題選擇、媒體選擇、教學(xué)策略、學(xué)習(xí)評價的分析。

1.微課教師團隊，實驗內(nèi)容設(shè)計要合理。針對不同專業(yè)的學(xué)生，教學(xué)設(shè)計上要有區(qū)別。要對實驗教學(xué)內(nèi)容反復(fù)分析，什么內(nèi)容適合課堂實驗教學(xué)，什么內(nèi)容適合學(xué)生微課平臺自學(xué)的。教學(xué)目標上是要求學(xué)生掌握某個知識點內(nèi)容還是某個操作技能，還是什么能力培養(yǎng)。通過問卷調(diào)查和課堂詢問等方式，收集學(xué)生對微課視頻的反饋意見，根據(jù)學(xué)生的反饋意見，對大學(xué)物理實驗教學(xué)微課平臺不斷進行改進，并加入新的微課，形成“微課”建設(shè)、管理、應(yīng)用平臺。

2.微課中加強物理學(xué)史教育，幫助學(xué)生理解知識。它有助于學(xué)生了解各概念、規(guī)律、定理、公式的前因后果和科學(xué)知識的全過程，它更加符合學(xué)生的認知規(guī)律。物理學(xué)史在物理教學(xué)中的滲透有助于活躍學(xué)生的思維，提高學(xué)生的素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生進行探究學(xué)習(xí)。因此，物理教育不僅僅只是物理知識的教育，應(yīng)該滲透物理學(xué)史教育和物理文化教育，使教學(xué)內(nèi)容豐富多彩，啟迪學(xué)生思維，增強物理教學(xué)的趣味性，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)有思想、有智慧、有品行的高素質(zhì)人才。

3.微課中融合傳統(tǒng)文化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生探索欲望。實驗中學(xué)生通過觀察、操作、探究，理解了物理規(guī)律、物理現(xiàn)象，通過實驗觀察、體驗理解了物理過程，去分析物理本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)物理有其特有的公式美，現(xiàn)象美、規(guī)律美、實驗美?！耙匀藶楸尽钡睦砟睿瑥膶W(xué)生本位出發(fā)，幫助學(xué)生建立一種正確的人文關(guān)懷。把科學(xué)文化和傳統(tǒng)文化很好的融合，不僅要培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的物理專業(yè)知識，還要教導(dǎo)學(xué)生什么是真善美，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)。

4.教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的面對面課堂學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生主體性發(fā)展。課堂上既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又能為學(xué)生創(chuàng)造自主協(xié)作和探究學(xué)習(xí)的機會，凸顯學(xué)生的主體作用。課前教師發(fā)布學(xué)習(xí)微課任務(wù)，老師根據(jù)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)微課情況，包括學(xué)生學(xué)習(xí)微課的時間，學(xué)習(xí)微課的次數(shù)，學(xué)習(xí)微課問題的檢測等方面，歸納學(xué)生問題，分析重難點，創(chuàng)設(shè)積極有效的課堂環(huán)境學(xué)習(xí)，有針對性地解析重難點，師生之間通過交流討論，使課堂氣氛更加活躍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生探索，問題讓學(xué)生解決，結(jié)論讓學(xué)生概況，知識體系讓學(xué)生建構(gòu)。

基于微課的混合式教學(xué)模式，把傳統(tǒng)課堂實驗學(xué)習(xí)方式和在線虛擬實驗方式和課外微課學(xué)習(xí)實驗等有機融合，優(yōu)化了單一的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式。教師通過利用多種教學(xué)資源和多種學(xué)習(xí)途徑，應(yīng)用混合式教學(xué)來實現(xiàn)教學(xué)目標，建立以學(xué)習(xí)者為中心的設(shè)計。根據(jù)自身經(jīng)驗和已有認知，通過線上、線下多種方式獲取知識，主動完成有關(guān)知識的建構(gòu)。經(jīng)過近兩年的微課下的混合學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用，學(xué)生反應(yīng)良好，實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的動手操作能力都有提高。通過混合學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用，它架起了教師和學(xué)生之間的友誼橋梁，師生間互動更多，關(guān)系更密切，師生更享受教與學(xué)的過程，能充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性與創(chuàng)造性。