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线上教学案例分享(第6期)

2020年04月24日 13:36  点击:[]

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      物理学是一门以实验为基础的自然科学,物理学发展离不开物理实验。物理实验覆盖面广,具有丰富的实验思想、实验方法和手段,同时能提供综合性很强的基本实验技能训练,是培养学生科学实验能力、提高科学素养的重要基础。
      疫情防控期间,离开了线下实验室的依托,我校的大学物理实验课程该如何冲出困境寻找突破呢?让我们通过分享实验教学部朱道云老师及其教学团队的教学案例来寻找答案吧。
一、教师简介
      朱道云,女,博士,讲师, 2007年7月至今在广东工业大学实验教学部任教,一直担任《大学物理实验》课程主讲教师。在广东工业大学工作期间,曾分别2次获得优秀党务工作者、1次获得优秀共产党员称号,2次获得广东工业大学优秀教师称号,3次获得教学优秀奖二等奖,2019年获广东工业大学大学教学成果二等奖1项(第二参与人)。主持广州市科技计划项目2项,主持省级、校级教改项目共6项。现担任大学物理实验中心主任。

二、课程简介
      1.课程简介
    《大学物理实验》是一门独立设置的、对高等理工科院校学生进行科学实验基本训练的必修基础课程,是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端,其内容涵盖力、热、光、电、磁、声、近代物理等。该课程在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。
     我校《大学物理实验》为省级精品课程,对我校学生分别开设《大学物理实验A》和《大学物理实验B》。本学期,《大学物理实验A》开课24学时,计1.5学分,主要面向机电、自动化、信息、物理、材能、应用数学、土木等学院的专业开课;《大学物理实验B》开课16学时,计1.0学分,主要面向我校环境、轻化、计算机、艺术与设计等学院的专业开课。
      2.教学团队
      我校大学物理实验中心为省级基础实验教学示范中心,大学物理实验课程教学团队为省级教学团队,拥有专任教师13人,其他专业技术岗5人,其中具有博士学位的8人,高级职称的5人,16人具有10年以上实验教学与管理的经验。专业的团队、精湛的业务、丰富的经验,为大学物理实验课程的教学与管理提供了充足的保障。
      三、线上线下混合课堂
     1.充分的课前准备
     疫情期间,师生居家,没有实验室依托的线上实验课堂成为一座必须翻越的山丘,摆在了大学物理实验中心任课教师的面前。挑战也是机遇,中心全体老师积极行动,共同参与居家实验课的筹备工作。这支专业技能雄厚的教师队伍发挥各自优势,迎难而上,开启了线上线下混合课堂教学的新篇章。从线上课堂授课方式的选择和培训、课前实验项目的设计、实验讲义及课件的精心准备、课堂教学的组织和实施、线上及线下的指导和答疑的方式方法等方面,均进行了周密的部署和详细方案的制定,为大学物理实验课程的居家开课做好充分的准备。
    (1)线上课堂实验项目的科学设置
      实验教学不同于理论课,需要一定的仪器设备和实验条件才能够完成。为了让学生在居家状态下能完成在线实验教学,《大学物理实验》教学团队的老师们对实验项目进行了精心挑选和设计,基本原则是:实验材料简单易得,学生在家也能顺利完成,但是教学内容、教学深度和教学质量不能打折。
      线上物理实验项目见表1所列。
表1 线上物理实验项目
      另外,线上实验项目的讲义编写也要符合常规实验教材的要求,不仅含有实验原理及内容,同时也附加了思政教育内容,启发和激励学生注重对生活中的物理现象的观察与思考,由现象看本质,做一个生活的有心人、开拓者和创造者。
      比如,在“设计制作简易分光装置并测量其光栅常数”实验中,由中心庞玮老师执笔编写,该实验项目设计的实验任务是利用简单的CD光盘和纸盒制作出一台简易光栅分光装置,用之观察各种不同光源的光谱特征,甚至可以拍摄到太阳光谱中的夫琅禾费谱线。学生们通过自己动手找材料的实验,能够深刻体会物理规律的普适性,调动起他们探索自然,探究未知的兴趣。
      在课程思政环节,朱老师介绍了元代天文学家、数学家、水利学家郭守敬望远镜(LAMOST),其基本原理与学生制作的CD光栅分光计完全一样,培养学生的文化自信,民族自信和国家自豪感。
      在“单摆法测量本地重力加速度”的实验设计中,朱老师作为执笔者,在实验任务设计中,让学生通过一根细线和一个摆球,完成当地重力加速度的测量,并在实验项目讲义的前沿设计中加入了历史背景元素,介绍了伟大物理学家伽利略由观察教堂的吊灯开启了单摆、斜面及自由落体运动规律的研究。
     (2)课前实验项目的可行性验证
      居家实验内容是物理实验中心线下实验室尚未开展的实验项目,没有课堂教学经验,也没有实验装置和数据可参考。为了保证实验项目能够在居家条件下顺利完成,教学团队课前开展了居家实验演练和示范,在课前制作和检验居家实验装置的可行性和可操作性以及居家备课的情景,课前做好准备,积累实验经验,为课堂教学和指导做好准备。
       在“设计制作简易分光装置并测量其光栅常数”实验课堂上,学生也是拼尽一切办法开展实验探究。该实验要求利用废旧CD光盘和纸盒自制分光装置,观察包括太阳光、蜡烛光在内的多种光源的衍射光谱,学生们在家搜集各种光源,打火机、蜡烛、煤气灶、电脑屏、手机屏、手机LED灯、台灯、日光灯,甚至潮汕地区拜老爷的煤油灯也派上了用场。
      在线下开展实验探究过程中,学生们不断在QQ群分享做实验的经验和感受。热火朝天、激情如火的学习气氛带动了整个班级学习的积极性,受学生学习气氛感染,即便是到了该下课的时间了,老师们脸上仍旧挂着开心的微笑继续在交流群进行指导,忘记了疲倦,抛掉了烦恼,跟学生一起开开心心融入到居家实验课堂中。

QQ班群中学生的“神聊”消息
      学生们线下除了进行实验操作观察实验现象之外,还要进行数据记录和数据处理,并撰写实验报告。这些过程对学生也是一个极大的锻炼,从学会设计数据表格到掌握作图技能、从office办公软件到作图软件的不熟悉到熟练,全部要学生在老师的指导下进行线下居家学习和训练,训练成效显著。

学生数据记录和处理展示

      3.共赢的成效
      学生居家状态下学习物理实验,无疑也是一种崭新的学习方式尝试。没有老师在身边指导,没有现成的实验仪器,从器材准备到实验装置搭建,只能靠自己,这对学生的学习主动性和自觉性是一个极大的锻炼,而且还需要不断自主解决实验中遇到的问题。学生充满信心地在线下实验中大胆主动地出击去解决各种问题,圆满完成实验任务,充分展现了以学生为主体的学习自主性,思维也无限展开,对整个学习过程会有深刻的体会与反思,也在疫情的特殊时期对学业和人生有机会进行全面思考和规划。相信返校后,学生会更加珍惜在校学习的机会,努力让自己成长为对社会有用的人。
      线上、线下实验课堂的开展,老师们不仅学习了课堂教学的新方法、新技术,在开心地成为“网络主播”的同时,也对实验课程内容进行了优化和整合,做到“授课方式变了变,实验质量不打折”,在教学内容、教学深度和教学质量上均保证了与平时线下实验教学的一致性,甚至在实验项目的探究性上比平时课堂体现的更高更强些。
      线上、线下混合式实验教学的开展,提高了教师的业务水平,锻炼了学生自主学习和实践的能力,让实验学习的课堂气氛充满激情和活力,加强了师生的感情交流,促进了教学相长,实现了师生双方的共赢。


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