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教育論文

BOPPPS教學理念在大學物理實驗教學中的探索

時間:2020年01月16日 所屬分類:教育論文 點擊次數:

摘要:傳統的大學物理實驗課程重視學生對于實驗原理的理解以及實驗儀器的操作,缺乏對學生自身知識儲備的關注,且忽視學生的參與式學習體驗。針對這些問題,文章以等厚干涉為例,嘗試將BOPPPS教學理念運用到大學物理實驗課堂設計之中,并將BOPPPS教學六要素

  摘要:傳統的大學物理實驗課程重視學生對于實驗原理的理解以及實驗儀器的操作,缺乏對學生自身知識儲備的關注,且忽視學生的參與式學習體驗。針對這些問題,文章以“等厚干涉”為例,嘗試將BOPPPS教學理念運用到大學物理實驗課堂設計之中,并將BOPPPS教學六要素合理地分布到線上與線下的教學任務中,以達到培養學生實驗技能、提高學生創新能力的目的。

  關鍵詞:大學物理實驗;BOPPPS教學法;教學設計

大學物理

  物理老師評職稱投稿刊物:《大學物理》我國物理類核心雜志 是中國物理學會主辦的、以高校物理教學研究為主要內容的學術性刊物,是中國科技論文統計源期刊及我國物理類核心期刊。

  一、大學物理實驗課特點

  大學物理實驗課是高等學校理工科學生的必修基礎課,不但可對大學物理這門基礎理論課起到輔助作用,更是對學生進行科學素養培訓的基礎。在這門課程的學習過程中,學生不但可以學習基本的實驗方法和實驗技能,加深對物理理論知識的理解,還可以從這些經典的物理實驗中獲得啟發與靈感,從而激發學生科研探索與創新的熱情,最終培養學生嚴謹、認真的工作作風及科學態度。當前,創新驅動發展已經上升到國家戰略,在這種背景下講好大學物理實驗課,培養出更多具有創新精神和科學素養的大學生,為國家輸出更多的智力支撐就顯得尤為迫切和重要。

  傳統的大學物理實驗模式一般包括:教師的理論講解,包括實驗目的、原理、儀器操作與保護、注意事項及實驗內容等;學生實驗操作,包括儀器使用、原始數據記錄等;實驗報告撰寫,包括數據處理、實驗現象分析及思考題解答等。這種教學模式注重理論知識的傳授與驗證,對于學生加深物理概念和規律的理解以及熟悉實驗儀器的使用具有較大幫助。然而,該教學理念存在以教學者為中心的缺陷,缺乏對學生自身知識儲備的關注,忽視學生的參與式學習體驗,學生大多只是對實驗步驟進行簡單的重復,不利于對學生主動探索以及創新意識的培養。

  此外,大學物理實驗往往獨立性很強,分立的實驗內容之間的關聯性并不大,不同專業的理工科學生對同一物理知識的掌握程度也不盡相同,這無疑增加了大學物理實驗課程的難度。因此,充分利用好現有的高校教學資源,探索出適應大學物理實驗課程特點的教學模式,對上好大學物理實驗課至關重要。來自加拿大的BOPPPS教學法以學習者為中心,能夠最大限度地激發學生的參與式學習熱情,因此我們在大學物理實驗課程中引入BOPPPS教學理念,以解決當前大學物理實驗教學存在的問題,增強學生的參與感與獲得感,并最終提升學生的創新能力。

  二、BOPPPS教學法概述

  BOPPPS教學模式源于加拿大教師技能培訓工作坊(ISW),以建構主義和交際法為理論基礎,對課程教學進行模塊化分解,強調學生在課堂中的主動角色,突出學生的參與式學習。實踐表明BOPPPS是一種行之有效的教學模型,在北美諸多名校較受推崇,在全球已有100多所高校和產業機構引入了該教學模式。

  近幾年,我國部分高校也陸續對新進教師進行ISW技能培訓,通過短時間高強度的微型教學課程演練,讓青年教師快速掌握BOPPPS教學模式的設計理念,為課程教學目標的有效實現奠定基礎。BOPPPS教學法主要分為六個模塊:導言(Bridgein)、學習目標(Learningobjective)、前測(Pre-test)、參與式學習(Participatorylearning)、后測(Post-assessment)和總結(Summary)。導言的功能在于建立課程內容與學生之間的聯系,激發學生的主動學習興趣,可以不拘泥于形式,尤其在學習氛圍不濃的課堂中,顯得更為重要。

  學習目標是課程教學結束后,學生應該掌握的知識、技能或態度,應具有精確和簡潔的特點,這也是我們教學設計所應關注的終極目標。前測的目的是獲知學生對本堂課知識的掌握情況,以便教學者能夠有針對性地設計課程內容。參與式學習則強調學生能夠主動投入課堂學習,以期達到學習目標。后測是在完成教學內容之后,對學生課程內容的掌握情況以及學習目標是否達到的摸底。總結則是在結束教學的最后階段,幫學生梳理并反思所學內容,營造出完成的感覺,往往可以引出后續課程。

  三、BOPPPS教學法用于大學物理實驗課的探索

  BOPPPS教學法常應用在理論課的課程設計之中,按照BOPPPS教學法的六要素將整個課堂分成六個模塊,每個模塊有各自的功能且相互關聯,最終實現本堂課的教學目標。實驗課具有自身特點,并不能完全以理論課的模式進行課程設計,因此,我們充分運用互聯網以及移動互聯網技術,采用線上與線下、課前與課上相結合的方式,將BOPPPS教學理念應用到大學物理實驗課程之中。下面我們以大學物理實驗課程中的“等厚干涉”為例,說明BOPPPS教學設計在大學物理實驗課教學中的實踐。

  (一)學習目標1.觀察牛頓環所產生的干涉現象,加深對光的等厚干涉原理的理解;2.用牛頓環實現平凸透鏡曲率半徑的測量;3.用劈尖干涉法測量出頭發絲直徑;4.學習讀數顯微鏡的操作方法。

  (二)導言、前測及參與式學習這三個模塊設計均采用線上與線下、課前與課上相結合的方式。以我校物理科學與技術學院為例,我們以慕課的形式,將大學物理實驗課程視頻及相關學習資料放在校園應用門戶以及超星學習通等互聯網及移動互聯網平臺之上,讓學生在課前就對即將開展的實驗有一個比較清晰的認識,并完成這三個模塊的線上學習任務,然后進入實驗室參加實驗課的學習。視頻資源的豐富性可以激發學生的學習熱情;觀看視頻之后有相應的試題回答環節,檢驗了學生網上的學習效果;手機APP的應用可充分利用學生的碎片化時間,并激發學生的學習興趣。

  總之,通過課前與線上的學習,增加了學生對實驗內容的準備時間,這有利于學生在課上將更多精力集中在實驗本身以及發現并解決問題之上。

  1.導言線上與課前:采用視頻課件專門介紹“等厚干涉”發現的歷史背景以及名字的由來,以講故事的形式引起學生的興趣。視頻內容可以圖文并茂地展現出牛頓環非常美觀的干涉圓環圖像,激發學生的求知熱情。以牛頓環發現的偶然性以及牛頓因鐘愛“微粒說”而錯失“波動說”的遺憾,激發學生對科學的探索欲望。課上:以提問的方式詢問學生曲率半徑及頭發絲直徑如何測量,借以闡述常規測量工具的局限,突出光學測量的精妙之處,讓學生帶著解決問題的動力,積極地投入到實驗操作之中。

  2.前測、參與式學習線上與課前:采用視頻課件的形式介紹“等厚干涉”的實驗原理以及儀器操作方法,讓學生對所做實驗先有一個初步的認知,之后讓其在線上回答有關問題,以檢測學生的知識掌握情況。課上前測:由于大學物理實驗面向的學生是來自所有的理工科專業,因此學生之間差異很大,雖然通過線上學習,學生已經初步對實驗內容有所掌握,但是掌握程度和知識盲點不盡相同,因此有必要進一步對學生的掌握情況進行摸底。

  課上參與式學習:講解理論時,要積極與學生互動,調動學生的學習興趣并了解學生對知識的掌握情況——或是存在實驗原理不甚清晰,或是存在實驗儀器操作誤區等現象,然后開展有針對性的理論教學。實驗操作時,針對學生出現的問題——比如45度反射鏡的方向調反、目鏡的十字叉絲線不清晰、視場不夠明亮、測微鼓輪存在零點誤差、無法發現干涉圖樣等,再次進行針對性、啟發式的講解,注重提升學生自己解決問題的能力。

  3.后測和結論后測需要檢查學生是否能夠正確地觀察到等厚干涉圖樣、是否能夠正確地操作儀器、是否能夠解決實驗過程中所遇到的問題、是否能夠清晰準確地記錄并處理原始數據等,以檢測學生學到了什么以及是否達到了本堂實驗的學習目標。如同導言要開啟一堂課一樣,結論則要總結并整理所學知識,完成一堂課的收尾工作,幫助學生反思本堂實驗課所學的原理及實驗技能,以及學生在實驗過程中的其他收獲等。

  四、結束語

  BOPPPS教學法是一種操作性極強的課堂設計模型,注重以學生為中心,強調師生之間的良性互動。我們將BOPPPS教學法從理論課堂推廣到實驗課堂,并且采用線上與線下、課前與課上相結合的模式。實踐表明,該教學法加深了學生對所做實驗原理及儀器操作的掌握程度,帶動了學生的學習興趣,同時,BOPPPS教學法在線上和線下的結合使用,增加了學生的學習時間,使學生能夠充分做好實驗的前期準備工作,這樣在實驗課程中,學生能夠利用有限的時間去更多地關注實驗本身,達到鍛煉學生實驗技能并培養學生分析、解決問題能力的目的。

  參考文獻:

  [1]安利民.分層次、開放性、團隊化的實驗教學模式構建[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2014,(7):3-4.

  [2]馬桂花.加拿大高校教師ISW培訓項目述評及啟示[J].教師教育學報,2018,5(6):90-97.

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