淺談“微信公眾平臺”在大學物理實驗中的應(yīng)用
——以切變模量實驗為例

周 航 陳 敏 高東梁 高 雷

(蘇州大學物理與光電·能源學部,江蘇 蘇州 215006)

“微信”是騰訊公司于2011年1月12日首次開發(fā)的免費應(yīng)用程序,截止2017年6月底,“微信”月活躍用戶數(shù)量已達9.63億[1]．“微信”之所以廣受人們青睞,主要有兩個原因．第一,“微信”自身的功能很強大,除了我們所熟悉的朋友圈等娛樂功能外,還有“微信公眾號”、“微信企業(yè)號”等專欄,很大程度上方便了人們的交流和學習;第二,最近幾年,移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展,智能手機趨于大眾化,無線WIFI隨處可搜,這些都為“微信平臺”的發(fā)展提供了快車道．

大學物理實驗是物理教學的重要組成部分,也是高等學校理工科專業(yè)的一門通識性必修課程,旨在培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新思維以及樹立實事求是的學風、提高學生的科學素養(yǎng)等,因此大學物理實驗在人才的培養(yǎng)戰(zhàn)略中扮演著十分重要的角色．

1 大學物理實驗教學中存在的問題

① 知識點多、時間少:正常情況下,一節(jié)大學物理實驗課的時間為2 h,其中教師講解實驗原理、儀器的使用方法以及實驗演示需要30到40 min,剩下的時間學生需要根據(jù)實驗要求測量數(shù)據(jù)．在數(shù)據(jù)測量的過程中,為了避免實驗的偶然性,學生需要測量多組數(shù)據(jù)以減小誤差,由于時間的緊迫加之學生對實驗儀器的不熟悉,往往會出現(xiàn)學生捏造數(shù)據(jù)的現(xiàn)象．

② 學生積極性不高:很多學生不把實驗課當作一門“正式”的課程,盡管實驗報告冊上包含實驗預習報告,但仍有很多學生直接將實驗原理復制到實驗報告上去,并沒有真正地思考．學生除了在課堂上通過老師的講解學到一些實驗原理、儀器的操作方法,課后完成對數(shù)據(jù)的簡單處理分析以外,再也不會問津該實驗了．

③ 教師教學難度大:首先,實驗課是分小組進行,一般情況每組人數(shù)在15～20人之間,各學生的實驗預習效果、聽課效果均有不同,學生在實驗過程中難免會有很多問題,這就需要教師一一輔導,一節(jié)實驗課下來教師很疲憊;其次,對于復雜的實驗,即便教師演示一次或者兩次,學生還是不會操作．那么就會出現(xiàn)學生瞎摸索的現(xiàn)象,這樣會使得實驗儀器精度受損、壽命減小,甚至可能發(fā)生安全事故;最后,對于不同的儀器、不同的實驗環(huán)境,即便同一個實驗,實驗數(shù)據(jù)也可能千差萬別．對教師來說,實驗結(jié)束后怎樣快速判斷數(shù)據(jù)的準確性也是一大挑戰(zhàn)．

以上所述問題根本原因在于教師沒有把課堂充分交給學生、沒有調(diào)動學生的積極性，使得實驗課程沒有達到培養(yǎng)學生的想象力和創(chuàng)新能力以及學生獨立開展科學研究工作的綜合素質(zhì)，提高學生的科學實驗?zāi)芰涂茖W實驗素養(yǎng)的目標.如果將“微信平臺”引入實驗室，能夠彌補傳統(tǒng)大學物理實驗教學方法的不足，給實驗教學注入新鮮的氣息和活力，同時也可以成為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的一條新途徑.

首先,“微信”已經(jīng)風靡全國,更是大學生社交、生活不可缺少的APP之一,把“微信”引入實驗課堂可以激發(fā)學生的興趣,提高學生的學習積極性;其次,很多高校已經(jīng)建立了虛擬仿真實驗室,無線網(wǎng)絡(luò)早已成為實驗室必不可少的共享資源,為“微信課堂”提供了條件;最后,“微信公眾平臺”不僅可以實現(xiàn)一對多的管理、分類管理,還具有推送視頻、圖片、文件等其他特殊功能[2],是實現(xiàn)“微信課堂”重要的保障．以切變模量實驗為例,談?wù)劇拔⑿牌脚_”在大學物理實驗教學中的應(yīng)用．

2 微信平臺在大學物理實驗教學中的應(yīng)用

2.1 切變模量實驗內(nèi)容[3]

(1) 用天平稱出圓環(huán)質(zhì)量M;用游標卡尺測量圓環(huán)外徑R1、內(nèi)徑R2各5次;用鋼卷尺測量鋼絲長度L;用千分尺測量鋼絲半徑R．

1. 爪手 2. 環(huán)狀剛體(有垂直和水平二種放置狀態(tài))3. 待測材料 4. 霍耳開關(guān) 5. 伽鐵硼小磁鋼 6. 底座7. 數(shù)字式計數(shù)計時儀 8. 標志旋扭 9. 扭動旋鈕圖1

(2) 空載(不加圓環(huán))時,測定振動20次的時間為T1．(用手輕輕轉(zhuǎn)動鐵絲上端的扭動旋鈕90度左右,再復原到原來的位置,使“爪手”整個扭轉(zhuǎn)角度大于180度,再使“爪手”作水平周期振動)．

(3) 加載(將圓環(huán)輕放在“爪手”上)時,再繼續(xù)同上述的(2)操作,時間為T2．注:空載和加載時,須用秒表同步測量時間T1 和T2,實驗裝置如圖1所示．

2.2 微信在實驗教學中的應(yīng)用

首先在實驗開始之前,讓學生掃描并關(guān)注“小高老師微信公眾號”進入圖2所示畫面,點擊“切變模量”任務(wù)欄,就會彈出圖3所示的選項欄．“黑板拍照”內(nèi)容主要是實驗原理、內(nèi)容及注意事項;然后留給學生10 min左右的時間預覽和思考“黑板拍照”及教材內(nèi)容;最后教師采用“談話法”，通過與學生交流來促使學生掌握實驗原理．“數(shù)據(jù)表格”和“操作步驟”告訴學生在實驗過程中的操作順序以及需要測量哪些數(shù)據(jù),這樣他們在實驗過程中頭緒會很清晰,避免了瞎摸索的現(xiàn)象,提高實驗效率．“常見問題”是根據(jù)近幾年學生在該實驗過程中遇到的問題進行匯總和解答．其解答的方式也很特別,簡單的問題通過言語來描述,稍微復雜的問題通過來圖片傳送,很復雜的問題運用視頻來解答．例如在該實驗過程中需要測量空載和負載下的“爪手”擺動周期[4],那么就必須使得“爪手”轉(zhuǎn)動起來,但怎樣才能使“爪手”轉(zhuǎn)動起來及轉(zhuǎn)動到什么程度?是實驗過程當中的重難點．對于這些問題,實驗內(nèi)容是這樣描述的“需要輕輕轉(zhuǎn)動鐵絲上端的扭動旋鈕90°左右,再復原到原來的位置,使‘爪手’整個扭轉(zhuǎn)角度大于180°”,雖然描述得很準確,但是也很抽象,學生很難理解．為了解決此問題,學生只需在對話框中回復“180”便可收到轉(zhuǎn)動角度大于180°的視頻(圖4),動態(tài)視頻使學生對操作步驟及儀器使用方法一目了然,實驗問題便迎刃而解．同時也激發(fā)了學生的實驗興趣,提高了實驗效率、效果和發(fā)現(xiàn)、處理實際問題的能力,減輕了教師的負擔．“實驗結(jié)束”任務(wù)欄中有報告范例及高分秘訣(圖5),是告訴學生實驗報告包括哪些內(nèi)容、應(yīng)該如何撰寫,同時也對實驗報告進行了規(guī)范,增強美感,體現(xiàn)物理與藝術(shù)的融合,符合STEAM教學理念．

圖2

圖3

圖4

圖5

其次,對于不同的實驗儀器,其鋼絲的長度、“爪手”及負載的質(zhì)量不同,那么測量擺動的周期也不同,但是切變模量是材料的固有屬性．教師可以從這一固有屬性出發(fā),依據(jù)實驗原理及誤差取值范圍,編寫一個小程序并運行在“微信后臺”上,就可以快速判斷實驗數(shù)據(jù)正確與否,同時也節(jié)約了學生花在數(shù)據(jù)處理上的時間．具體操作:點擊圖5任務(wù)欄中的“實驗神器”選項,就會彈出圖6對話框并點擊“切變模量計算”,進入圖7畫面,輸入測量的數(shù)據(jù)，點擊“計算”，微信后臺就會自動計算并判定實驗數(shù)據(jù)是否正確．

圖6

圖7

最后,教師可以通過“微信后臺”對“微信菜單”的分析報告(圖8),不斷調(diào)整教學思路、優(yōu)化教學方法、提高教學效果．

圖8

將“微信平臺”引入大學物理實驗教學中,體現(xiàn)了科學與技術(shù)的融合,符合新時代跨學科建設(shè)的理念,對我國高校的STEAM教育的探索和建設(shè)有著重要的意義．“微信課堂”對傳統(tǒng)的教師角色、教學模式和管理模式等產(chǎn)生極大的沖擊,也對學生自主學習、創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)有著極大的推動作用．

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,新科技逐漸改變了人們傳統(tǒng)的生活方式和思維習慣．每一位教師都應(yīng)跟隨時代發(fā)展的步伐,樹立終身學習的理念,把新技術(shù)、新媒體以及新方法等運用到課堂當中,給課堂注入新的活力,激發(fā)學生的學習興趣,提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量．

參考文獻：

1 李若平,杜明榮.利用微信平臺構(gòu)建大學物理學教學新模式[J].物理通報, 2014 (8):14-16.

2 安波,閆政.淺析微信公眾平臺在高校教學及學生管理中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技, 2014 (11):161-162.

3 江美福,方建興.大學物理實驗教程[M].北京:高等教育出版社,2013:130-138.