一部手機、一個杯子、一把尺子、一個蘋果,這些看似簡單的日常“道具”,搖身卻能變成實驗器材。干涉法估測薄膜厚度、向心加速度與角速度的關係、地磁場測量等這些大學物理實驗,在家就能輕鬆搞定。
受疫情影響,華中農業大學物理系的老師們,歷時月餘開發了14個居家物理實驗項目,讓學生們宅在家就能感受物理實驗的魅力。目前,居家實驗課程已經堅持4周,來自6個學院的1677名同學正欣喜地體驗着這一次次別開生面的創意實驗。
在達到課程教學目標的前提下,實驗項目的設計要具備趣味性和可行性,還要保障學生的實驗安全。物理系的老師們為此反覆討論、研究、設計、修改,最終制定出“居家實驗方案”。方案按照“居家實驗 教師直播 線上討論”實施,在疫情期間,這樣的課程既有科學性,又有可操作性。
“搭建水音階” “地磁場測量”“水透鏡成像”等實驗貼近生活,簡單又具有趣味性。例如,搭建出“水音階”後,就可以用筷子彈奏出一曲《小星星》。而 “測量頭髮絲直徑”實驗,要求同學們在運用光的衍射相關知識的同時,掌握數碼攝影與圖像處理結合的長度測量方法。食工1907班學生薑佳蔚實驗後表示:“在名為PHYPHOX的APP上,可以很快得到實驗測量數據及曲線圖,十分高效。”
“曾有學生為找到薄膜干涉合適的觀察角度,在陽台蹲了一上午。”理學院講師程其孌告訴記者,居家物理實驗使得同學們的實驗自主性提高了,但難度並沒有降低。在“測量角速度”的實驗課上,為確保生成的點跡分佈均勻,老師們反覆強調:“要轉動腳踏板使手機緩慢均勻地加速,儘量嘗試不同的角速度。”
雖然老師已經進行了相關情況的解説,但由於學生實驗條件的差異性,問題還是不斷地從線上傳來:“怎麼解決拍照不夠正的問題?”“物距和相距都是要測量到透鏡下方的距離嗎?”
面對同學們實驗中出現的各種狀況,老師們反覆分析學生操作的視頻,進行一對一的答疑解惑。物理實驗教學中心主任魏薇批改學生實驗報告後感觸很深:“可以明顯地看出,同學們會嘗試自主分析問題、解決問題,信息化處理實驗數據的能力也在不斷提高。”
實驗課上,同學們還可以自主製作實驗裝置、設計實驗步驟,有的同學將“用蒸籠屜做薄膜干涉”、“用拖把乾燥桶測轉速”等奇思妙想融入實驗中。植生1904班學生歐陽美玲笑着説“實驗中很多材料都來源於生活,為了測量角速度,我還修理了家裏許久未用的自行車。”
“有很多同學做出了非常漂亮、非常有創意的實驗,讓我們發現了他們的無限創造力。” 理學院副院長譚佐軍表示,居家實驗對物理實驗的教學原本是一次挑戰,如今更變成了一次創新。