大學(xué)物理實驗教學(xué)改革探索——談“少臺套大循環(huán)”教學(xué)模式與管理

郭子蘭

(合肥學(xué)院,安徽 合肥 230022)

大學(xué)物理實驗教學(xué)改革探索
——談“少臺套大循環(huán)”教學(xué)模式與管理

郭子蘭

(合肥學(xué)院,安徽 合肥 230022)

教學(xué)改革的最終目標都是為了有益于學(xué)生的全面發(fā)展以及實踐能力的提高。以大學(xué)物理實驗改革為例,介紹了“少臺套大循環(huán)”的實驗改革與教學(xué)管理方法。經(jīng)過兩年多“少臺套大循環(huán)”的運行,這種改革不僅提高了學(xué)生的實驗操作能力,而且在教學(xué)資源有效配置方面探索出一種可行的運行模式。

少臺套大循環(huán);實驗操作能力;實驗教學(xué)管理;設(shè)備利用率

1 目前大學(xué)物理實驗的現(xiàn)狀

目前多數(shù)工科院校的大學(xué)物理實驗都是在大學(xué)物理課程教學(xué)的框架下,完成相應(yīng)的必修實驗。教學(xué)過程是老師先講解,隨后學(xué)生一起做,采用多臺套設(shè)備模式。整個過程基本上是在實驗老師的全程指導(dǎo)下完成的。這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式與新時代對大學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)的要求,以及大學(xué)物理實驗的終極目標:進一步理解物理理論、提高實驗技能、啟迪創(chuàng)新思維之間都存在一定的矛盾。

針對傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ脚c現(xiàn)實培養(yǎng)目標之間的矛盾,合肥學(xué)院自2008年九月起,對大學(xué)物理實驗進行了大膽改革嘗試,即“少臺套大循環(huán)”的教學(xué)模式,一方面切實提高學(xué)生基礎(chǔ)實驗技能;另一方面,大大提高了實驗設(shè)備的利用率,探索出一條可行的改革之路。

2 少臺套大循環(huán)的運行模式

所謂的“少臺套”就是利用少量的實驗臺套數(shù)滿足實驗學(xué)生的實驗需求。我院的少臺套大循環(huán)源自德國應(yīng)用科技大學(xué)的實驗?zāi)Ｊ?。其實歐洲的眾多大學(xué)皆采用這種實驗?zāi)Ｊ健Ｒ环矫嬉驗榈聡脑谛４髮W(xué)生人數(shù)相對較少;另一方面,有些教學(xué)(科研)實驗設(shè)備確實價格不菲,因為在西方國家,最好的設(shè)備往往都在科研(院)所。優(yōu)化教學(xué)資源配置最好的方法就是提高設(shè)備的利用率。德國應(yīng)用科技大學(xué)的學(xué)生循環(huán)使用教學(xué)(科研)設(shè)備的方法,無疑給了我們重要的啟迪。

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗一般分為兩個學(xué)期,每個學(xué)期完成8～10個實驗。每個實驗,如按標準班45人計算,分成兩組,至少23臺套實驗設(shè)備,依據(jù)我院理工科學(xué)生1300人左右計算,設(shè)備使用次數(shù)56次,基本上半個學(xué)期就完成了一個實驗的大循環(huán),隨后設(shè)備要閑置到第二年。采用少臺套大循環(huán)后,設(shè)備投入顯著降低,利用率明顯提高。如果每個實驗投放12套設(shè)備,使用次數(shù)變?yōu)?12次。目前我院大學(xué)物理一個實驗投放6套設(shè)備,設(shè)備使用率就大大提高了。

所謂的“大循環(huán)”就是指全院實驗學(xué)生輪流實驗。這就要求實驗室在開放前,必須制定一個科學(xué)合理的大循環(huán)計劃,學(xué)生要在計劃的時間段內(nèi)進行實驗預(yù)約和實驗項目的選擇。

3 實驗教學(xué)管理與考核的改革

少臺套大循環(huán)在教學(xué)運行過程中可以大大降低設(shè)備的投入,提高設(shè)備利用率,但也不可避免地存在:循環(huán)周期長、實驗安排難度大、教師指導(dǎo)難度大以及時間長等諸多問題。為保證改革的順利實施,提高學(xué)生素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生實驗技能、克服少臺套大循環(huán)的缺陷,我院在實驗教學(xué)管理、教學(xué)形式、教學(xué)內(nèi)容等方面進行了全面的改革:

3.1 教學(xué)管理模式的改變

為順應(yīng)“少臺套大循環(huán)”的實驗改革,我院的大學(xué)物理實驗教學(xué)管理由過去計劃管理變?yōu)楝F(xiàn)在的教學(xué)過程管理。過去是以專業(yè)/班級為單元制定試驗計劃,一切按照老師的安排與要求完成教與學(xué)的任務(wù)?，F(xiàn)在,在新實驗?zāi)Ｊ较?為確保實驗教學(xué)科學(xué)有序,以全院理工科大學(xué)物理實驗大循環(huán)計劃為基礎(chǔ),立足于每個實驗的教與學(xué)的過程管理。為此,學(xué)院建立了大學(xué)物理實驗仿真系統(tǒng),并采用學(xué)生實驗信息卡制。學(xué)生可以利用校園網(wǎng)的公共平臺,經(jīng)身份確認后,就可以進行實驗選擇和預(yù)約。

3.1.1 學(xué)生實驗的過程管理

我院大學(xué)物理實驗采用實驗信息卡制,要求學(xué)生在實驗前,必須對選擇的實驗進行自學(xué),全面掌握實驗的要求與內(nèi)容,了解實驗設(shè)備的知識以及具體的操作規(guī)范。整個實驗的過程包括:自學(xué)→預(yù)習(xí)測試→實驗仿真練習(xí)→實驗網(wǎng)絡(luò)預(yù)約→實驗室操作→實驗報告→實驗考試等過程。

(1)大學(xué)物理實驗仿真系統(tǒng)與實驗預(yù)約

大學(xué)物理實驗仿真系統(tǒng)是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),專門配合少臺套大循環(huán)實驗而設(shè)計建造的。實驗項目的開設(shè)權(quán)限由實驗教學(xué)中心教師控制,并發(fā)布每學(xué)期的所有實驗項目。這套系統(tǒng)分為實驗預(yù)習(xí)、仿真實驗和實驗預(yù)約三個模塊。實驗前,學(xué)生必須先自學(xué),認真閱讀實驗指導(dǎo)書內(nèi)容,明確選定實驗的目的、任務(wù)、實驗設(shè)備、操作過程等內(nèi)容,然后才可以進入預(yù)習(xí)機房完成預(yù)習(xí)測試,測試合格后方可進入實驗仿真模塊進行模擬實驗,最后才能夠完成實驗預(yù)約。預(yù)習(xí)測試的內(nèi)容采用隨機試題,每次登錄,題目都不同。因此,實驗預(yù)習(xí)只是完成實驗的第一步。

大學(xué)物理實驗預(yù)約分為集體預(yù)約和網(wǎng)上學(xué)生單獨預(yù)約兩種形式。集體預(yù)約是指教學(xué)系部與實驗中心的預(yù)約。預(yù)約系要以教學(xué)班級為單元,對學(xué)生進行分組,每組學(xué)生做相同的實驗,分組數(shù)依據(jù)實驗中心開設(shè)的實驗項目數(shù)而定;網(wǎng)上學(xué)生單獨預(yù)約是指那些因種種原因沒能在計劃時間內(nèi)完成實驗的學(xué)生設(shè)計的,學(xué)生可以通過校園網(wǎng)絡(luò)平臺進行預(yù)約,當(dāng)預(yù)約學(xué)生數(shù)滿足最少臺套數(shù)實驗要求之后,學(xué)生就可以去進行實驗了。

(2)學(xué)生實驗信息卡

我院的大學(xué)物理實驗采用實驗信息卡登記制。信息卡包括學(xué)期(年)的必修實驗的項目以及每個實驗進程等相關(guān)記錄,學(xué)生每完成一步或者完成一個實驗,指導(dǎo)教師都會在相應(yīng)位置簽字確認。當(dāng)學(xué)生完成所有實驗之后,實驗信息卡要回收到教學(xué)管理部門進行復(fù)核,并作為學(xué)生成績考核的一個部分。

(3)實驗期末考核制

在學(xué)生實驗的整個過程中,除了保證設(shè)備一人一臺套的要求外,每個實驗都要求學(xué)生獨立操作完成,在全部實驗完成后,期末還要對學(xué)生進行實驗抽考,作為期末成績?？己说男问接泄P試、口試以及實驗操作。

3.1.2 教師教學(xué)的過程管理

(1)教師業(yè)務(wù)能力的崗前培訓(xùn)與管理

少臺套大循環(huán)的實驗形式要求實驗老師每次指導(dǎo)多個實驗,徹底改變了過去一個老師每次指導(dǎo)一個實驗的傳統(tǒng)教學(xué)模式。這就要求實驗指導(dǎo)教師一方面要業(yè)務(wù)非常熟悉,另一方面還要能夠快速地從一個實驗的指導(dǎo)切換到另一個實驗。我院實驗中心在實施少臺套大循環(huán)之前,就對所有實驗教師進行了業(yè)務(wù)培訓(xùn),規(guī)范了在實驗指導(dǎo)過程中的講解、操作?、實驗報告批閱等方面的統(tǒng)一要求,并制定了實驗教學(xué)的相關(guān)管理規(guī)定和要求。

(2)實驗教學(xué)過程檢查

在實驗教學(xué)指導(dǎo)過程中,我院實驗中心每學(xué)期都對教師的實驗指導(dǎo)進行定期和不定期的教學(xué)檢查,并依據(jù)教學(xué)管理的相關(guān)規(guī)定,對教師教學(xué)過程進行業(yè)務(wù)考核。一方面要檢查實驗教學(xué)的全過程,從實驗預(yù)約、實驗指導(dǎo)、實驗報告批閱、實驗考試等多方面進行教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控。另一方面還走訪學(xué)生了解具體的教學(xué)效果。

(3)不斷提升教師業(yè)務(wù)水平

為提高教師業(yè)務(wù)水平,我院實驗中心還定期組織教師進行業(yè)務(wù)交流、外出參觀學(xué)習(xí)、業(yè)務(wù)進修等,并積極開展各項實驗教學(xué)的教研活動。

3.2 教學(xué)形式的改革

實驗教學(xué)形式從原來的教師講學(xué)生做,變?yōu)閷W(xué)生獨立完成。由于采用了實驗仿真系統(tǒng),學(xué)生在進入實驗室前,就已經(jīng)掌握了實驗項目所涉及的實驗設(shè)備的使用和實驗的整個操作過程等,從而減少了教師在實驗前對實驗的講解指導(dǎo)過程,使學(xué)生有足夠的時間進行獨立的實驗練習(xí)與操作。實驗指導(dǎo)教師成為了學(xué)生實驗過程中的協(xié)助者、答疑者和啟發(fā)者。

3.3 教學(xué)時間的保證

大學(xué)物理實驗室全天候開放是保證“少臺套大循環(huán)”教學(xué)改革的時間保障。由于實驗設(shè)備循環(huán)次數(shù)的增加,導(dǎo)致設(shè)備使用的時間也大大增加,為保證教學(xué)任務(wù)的完成,我院大學(xué)物理實驗室采用了開放式管理,每周包括周末在內(nèi),每天開放12小時,確保學(xué)生實驗預(yù)約不會出現(xiàn)擁堵想像。

3.4 教學(xué)內(nèi)容的改革

作為大學(xué)物理實驗改革的一個方面,我院的大學(xué)物理實驗進行了單獨設(shè)課,并進行學(xué)分制管理。但大學(xué)物理實驗畢竟是基礎(chǔ)實驗,應(yīng)服務(wù)于專業(yè)教育的需要。因此,我院大學(xué)物理實驗在教學(xué)內(nèi)容選材上,立足于專業(yè)需求,進行模塊化教學(xué),不同的模塊適合于不同的專業(yè)。此外,大學(xué)物理還重新開發(fā)了一些新的實驗項目,增加了一些綜合性和設(shè)計性實驗。對于過去那些因臺套數(shù)少而不能做的實驗,現(xiàn)在也都可以發(fā)揮了作用。目前我院大學(xué)物理可開出的實驗項目多達20多個。學(xué)生在完成必修實驗之外,還可以繼續(xù)選修選做其他感興趣的實驗。

3.5 學(xué)生實驗考核形式的改革

大學(xué)物理實驗作為一門獨立的實驗課,我院也采用了“N+2”學(xué)生成績考核辦法,要求學(xué)生不僅要完成實驗報告,還要養(yǎng)成良好的科學(xué)實驗態(tài)度,一方面注重(“2”)實驗期末考試和實驗報告的成績,另一方面還非常注重過程考核(“N”),其中包括實驗預(yù)習(xí)情況、實驗預(yù)習(xí)成績、實驗操作、實驗紀律等諸多方面,從而培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。

4 實驗改革的效果

我院大學(xué)物理實驗通過兩年多的少臺套大循環(huán)的教學(xué)實踐,得到了廣大師生的一致好評,而且這種實驗?zāi)Ｊ皆谖以阂驳玫搅艘欢ǖ耐茝V,具體效果如下:

(1)學(xué)生的自學(xué)能力和實驗技能得到了提升。在試驗中學(xué)生的主導(dǎo)性和獨立性得到了充分的體現(xiàn)。

(2)大大降低了數(shù)據(jù)抄襲和混實驗課的現(xiàn)象。由于實驗的獨立操作以及一個實驗室多個實驗同時開設(shè),對于那些“懶惰”學(xué)生而言,自己的實驗數(shù)據(jù)都必須要去親自操作才可以得到,從而使每個學(xué)生的實驗態(tài)度得到了端正,培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)實驗的精神。

(3)更加有效地利用了實驗空間,做到了一室多用,無形中放大了實驗室教學(xué)資源的價值。

(4)大大提高了實驗設(shè)備的利用率,提升了實驗設(shè)備的價值,有效降低了教學(xué)成本的投入。

(5)大大加快了實驗設(shè)備的更新率,確保實驗設(shè)備是用壞了,而不是放壞了。大學(xué)物理實驗設(shè)備的更新日新月異,新設(shè)備的出現(xiàn)無疑會對大學(xué)物理教育起到積極的作用。在已有設(shè)備尚可使用的情況下購置新設(shè)備也是對教學(xué)資源的浪費。

(6)目前我院五個工科系的部分專業(yè)實驗以及金工實習(xí)(實訓(xùn))等也在實行少臺套大循環(huán)的教學(xué)模式,并且都收到了良好的教學(xué)效果。

5 存在的問題與分析

5.1 實驗設(shè)備損壞和維護難度加大

由于采用了這種實驗教學(xué)模式,在大大提高了設(shè)備的利用率同時,也直接導(dǎo)致了設(shè)備的損傷,這就要求實驗室管理人員對實驗設(shè)備要不斷地進行維護和修復(fù),保證教學(xué)實驗設(shè)備時刻處于良好運行狀態(tài)。

5.2 實驗指導(dǎo)教師工作量倍增

過去一個實驗,指導(dǎo)教師可能一次或者兩次就指導(dǎo)完畢,現(xiàn)在采用了少臺套大循環(huán),指導(dǎo)教師的指導(dǎo)次數(shù)明顯增加,另外,由于采用實驗室開放,教師還要根據(jù)學(xué)生的預(yù)約情況對實驗教學(xué)作出適時調(diào)整,實驗指導(dǎo)教師的在崗時間也大大增加。因此,在新的教學(xué)模式下,對教師工作量也需要作出一個科學(xué)的評估,以便于進一步調(diào)動教師的工作積極性。

[1]樂永康.德國大學(xué)物理實驗教學(xué)情況介紹[J].物理實驗,2001,21(3).

[2]方康年.淺談開放式實驗室的建設(shè)與管理[J].合肥學(xué)院學(xué)報,2008(1).

[3]吳詩芬.借鑒德國“少臺套、大循環(huán)”運行模式的基礎(chǔ)實驗教學(xué)的實踐與探索[J].中國電力教育,2009(8).

[4]閆友房.高等工科院校物理實驗教學(xué)改革初探[J].新西部,2008(8).

Experiment Teaching Mode and Management on a Small Quantity of Equipment with Big Cycle of Experimenters

GUOZi-lan

(Hefei University,Anhui,Hefei 230022)

The final aim of any teaching reformation is beneficial tOstudents’all-sided development as well as tOenhancement of their practical abilities.As an example in experiment reformation of university physics(ERUP).A small quantity of equipment with big cycle of experimenters and experiment teaching management are introduced in the text.After twOyears’running of ERUP,the reformation not only improves students’operational abilities in experiments,but alsOfinds out a feasible running mode in efficient use of teaching resource.

A small quantity of equipment with big cycle of experimenters;Experiment operational ability;Experiment teaching management,;Experiment equipment using rate

G642

A

1007-2934(2010)06-0096-04

2010-06-07