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刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 双月
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号: 2-418

历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:核心期刊 CSSCI来源期刊来源期刊;国家新闻出版总署收录;Caj-cd规范获奖期刊;中国期刊网来源刊;百种重点期刊;社科双百期刊;全国优秀社科期刊
创刊时间:1989

竞赛与教学相融合的物理实验教学设计

【作者】 田 雁

【机构】 贵州兴义民族师范学院 物理与工程技术学院

【摘要】
【关键词】
【正文】  摘 要:把CUPT竞赛与物理实验教学相融合,采用线上和线下的方式,建立六个平台,利用多种手段、方法,旨在通过训练、思考、探索的过程让学生建立创新意识,发展创新思维,掌握创新的方法和工具,提高他们的人文素养,培养他们的软实力,让他们能从容的从学校跨入社会,迎接未来的各种挑战。
  关键词:CUPT竞赛;物理实验教学设计
  1、引言
  “培养什么人,怎样培养人、为谁培养人”是教师在进行教育活动时必须思考和落实的事。大学物理实验是物理学专业学生的必修的专业实践课程,在我校占有4个学分,分四个
  学期开设,分别包含力学、热学、电磁学、光学四个部分。2019年下半年开始由贵州大学主办的贵州省首届大学生物理学术竞赛(CUPT)让贵州高校的学生开始有了实践的平台。CUPT竞赛在国内到目前为止已经开展了十一届,它的好处已经众所周知[1-5]。
  许多老师把这个竞赛和教学相结合开展了许多方面的研究和实践[6~12],都获得了不少的收获。本人在2018年上半年开始认识了这个竞赛,2019年下半年结合我校实际情况在2018级电磁学实验中就将该竞赛模式纳入教学内容。经过尝试,取得了良好的效果。目前我校参已参与了四次这个竞赛,赛中取得了优良的成绩,我校的水平在贵州省排名前五。
  2020年疫情的到来促使实验教学的方式发生了改变,实验课也重新进行了设计。以《普通物理实验》(光学)课程为例说明。旨在为开展课程教学改革的同行们提供借鉴。
  2、教学的设计
  2.1教学模式的设计
  搭建线上和线下相融合的教学模式,在线上建立实验项目、仿真实验、素养、课外交流四个平台,线下建立学生实操、课后学习两个平台,《普通物理实验》(光学)教学的模式图1:









图1 教学模式的组成
  2.2教学内容的设计
  在线上,首先开展光学实验基础知识的介绍及实验的基本要求;其次对开设的实验项目的理论知识、实验内容及操作要求采用文档的形式在“超星泛雅”平台上发布、仪器的介绍和操作示范通过视频展现,并对每个必做实验,部分选做实验开展实验前的预习测试;第三为同学们提供了一些资料以提高他们的人文素养[14~17]以及培养他们具备科学思维的一些软件的学习平台;第四,建立课程QQ群,方便师生、生生之间及时沟通和协调。线下课堂上主要开展实验项目分层,循环进行实验的具体操作,教师进行引导,帮助学生理解实验的思想和调节过程,并开展过程评价。课外开展实验室开放,开展同伴教育促使学生把遗留的问题解决掉,同时利用社团开展学生对科学软件的学习和分享。具体内容如图2。

























图2 教学内容的组成
  2.3实验项目的设计
  根据光学理论知识的框架以及学校现有的仪器和课程时间的安排,把开设实验项目分三层开展。第一层为基础型实验,旨在让学生掌握光学实验的基本知识、基本方法、基本的技能。第二层为综合型实验,旨在学生能利用教师提供的资料独立开展实验项目的研究;第三层为创新、设计型实验,旨在让学生学会利用学习到的实验方法去研究物理现象,验证物理规律,加深对物理理论的理解和掌握,并在实践中提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。实验项目的安排如图3。




















图3 实验项目的组成

  2.4教学方式的设计
  教学开展的过程中采用的方式如图4
















图4 教学方法的组成
  2.5教学手段
  课内利用“雨课堂”开展实验项目主要理论知识的讲解,课外利用“超星泛雅”平台在课前发布实验中涉及的所有资料,比如每个实验详细的理论知识介绍(包括文档和视频以及实验项目的演示文稿等)弥补光学理论课和实验项目开展不同步给学生带来的困扰或上课中未完全掌握遗留的疑惑;利用虚拟的仿真实验让学生课前加深对实验的思想和过程的理解;课后利用“超星泛雅”平台的对话框以及在QQ建立课程群同学生及时沟通、利用开放实验室社团加强生生学习和沟通。如图5。














图5 教学手段的组成

  2.6考核方式的设计
  注重过程评价,旨在记录学生在各个过程中的表现。设计的组成如图6。
















图6 学生成绩考核的组成

  3、实践的初试结果
  经过教学的尝试,教学的效果初见效果,目前取得的效果如下表1。


表1 我校学生参加CUPT取得的成绩

























  从这四次比赛的结果来看,把CUPT竞赛的模式运用到实验教学中是可行的。通过参加竞赛激发了学生的潜力,让他们在此过程中学会了查找和阅读文献、学会如何利用已有的理论知识研究一个物理现象,学会如何利用软件分析实验现象,学会如何描述实验结论。学会团结协作,懂得了前人研究问题的不易。学生从内心体会到了学习的苦与乐,收获知识、能力、素质全面协调发展,进一步明确了自己的不足以及今后努力的方向,为后续的工作和学习打下了坚实的基础。
  4、展望和思考
  通过对《普通物理实验》(光学)课程开展的线上线下的设计,把CUPT竞赛过程中需要的参赛人员具备的素质在教学过程中利用开展的六个平台进行一一逐次的训练,让学生学会思考,再利用学会的各种技能具备了探索的能力,从而使他们达到具有一定的创新能力。利用这样的方式发现了一部分优秀有继续深造潜力的学生,为他们找到了开展科研大门的钥匙和渠道。在课中融入多方面的内容,真正的让学生实现了移动学习并加强了学生的综合素质的培养,实现了课程思政。
  依托CUPT竞赛的模式在实施的过程中仍然还存在不足,比如学生报名参赛的人员中部分同学不能克服研究中的学习和实验的困难,使得课题开展到一定阶段就以失败告知,最终导致自己创新实验的成绩不佳。也有些学生查阅文献,解析文献的能力不足,使得实验建模过程中理论上得不到突破等等。这些都需要教师自身提升能力,在以后的教学中因材施教,担负起真正指导的作用,让教书育人落到实处。
  教学的改革将因社会的需求,人才的需求继续进行下去!
  参考文献:
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  基金项目:1. 2020年西南地区物理学术竞赛类教育教学改革研究项目,项目编号:SWPTJG2006;
  2. 2020年兴义民族师范学院课程思政建设项目:“普通物理实验(光学部分)”教学改革实践与探索,Sz202044。
  作者简介:田雁(1972.-),女,布依,贵州兴义人,高级实验师,主要从事大学物理以及大学物理实验教学。