大眾化教育下“開放式”物理實驗教學模式探討

查保媛，董愛國，樊振軍，鄭志遠，張自力

1.青海大學 基礎部物理實驗中心，青海 西寧 810016；2.中國地質(zhì)大學（北京）物理實驗中心，北京 100083

實踐教學

大眾化教育下“開放式”物理實驗教學模式探討

查保媛1,2，董愛國2，樊振軍2，鄭志遠2，張自力2

1.青海大學 基礎部物理實驗中心，青海 西寧 810016；2.中國地質(zhì)大學（北京）物理實驗中心，北京 100083

在高等教育日益大眾化以及社會急需創(chuàng)新型人才的形勢下，大學物理實驗教學需要不斷改革以適應社會的需要。青海大學物理實驗中心根據(jù)省情、校情，借鑒兄弟院校的教學經(jīng)驗，探索出一套適合大眾化教育需要的大學物理實驗課“開放式”教學模式。通過近幾年的教學實踐，在一定程度上做到了“大眾化”與“精英化”教育的并存，并收到較好的教學效果和社會效益。

大眾化教育； 開放式；物理實驗

實踐性教學在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面具有舉足輕重的作用，而實驗教學是實踐性教學的基礎環(huán)節(jié)，它貫穿于大學教育的各個階段，因此建立適合本校校情的實驗教學體系具有重要意義[1-3]。物理學本質(zhì)上是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗是科學實驗的基礎，體現(xiàn)了大多數(shù)科學實驗的共性。“大學物理實驗”課程作為實驗技能、實驗方法訓練的開端，在培養(yǎng)低年級學生良好的科學素質(zhì)及世界觀的發(fā)展方面起到了潛移默化的作用。隨著教學改革的深入，對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)日顯重要[4]。因此，如何使我?！按髮W物理實驗”課的教學工作來適應這種需求，成為目前教學改革的目標。本文結(jié)合中國地質(zhì)大學（北京）物理實驗教學示范中心的經(jīng)驗，就青海大學基礎部物理實驗教學的現(xiàn)狀及可發(fā)展的空間，提出了幾點可行的措施。

一、青海大學物理實驗教學示范中心現(xiàn)狀

青海大學物理實驗教學示范中心每年承擔全校理、工、農(nóng)、醫(yī)類各專業(yè)本科一年級下學期、二年級上學期的“大學物理實驗”課，年學時為32學時，每一實驗內(nèi)容共2學時。有學生實驗室4間，每一實驗室同時進行2個實驗內(nèi)容，每一實驗內(nèi)容有16套儀器，自然班學生人數(shù)從20～50人不等。實驗教學中心提供統(tǒng)一的實驗內(nèi)容，采用統(tǒng)一的實驗教學模式，要求各專業(yè)學生在規(guī)定學時內(nèi)完成規(guī)定的實驗內(nèi)容，實驗課成績評定以預習報告、實驗操作、實驗報告三方面給予綜合評定。多年來一直以這種“大眾化”的教學模式進行。

隨著我校進入“211”工程后，生源發(fā)生了根本變化，多年的教學模式明顯制約了大學物理實驗課的教學發(fā)展要求。實驗課區(qū)別于理論課的本質(zhì)在于“以人為本、因材施教”的教學理念，具體體現(xiàn)為如何在“大眾化”模式的基礎上突顯因材施教的教學特點，來滿足不同層次的學生要求，對尖子生進行“精英化”的特殊培養(yǎng)，針對今后各相應專業(yè)發(fā)展的要求進行有目的的培養(yǎng)。借鑒中國地質(zhì)大學（北京）物理實驗中心的先進經(jīng)驗并結(jié)合我校的具體情況，創(chuàng)建適合自己的“開放式”實驗教學模式無疑是解決矛盾的有效措施?！伴_放式”實驗教學模式，不但能充分利用現(xiàn)有“物理實驗教學示范中心”的人力、物力資源的優(yōu)勢，同時能極大限度地發(fā)揮教師及學生的主觀能動性。

二、“開放式”實驗教學平臺的建設

1.實驗內(nèi)容及方式的多樣性

（1）針對性的實驗內(nèi)容。在實驗內(nèi)容和題目的選取上，可針對我校不同專業(yè)今后的發(fā)展方向，有目的地在基礎實驗的內(nèi)容上加、減應偏重的內(nèi)容。例如“聲速測量”實驗，在完成空氣中聲速的測量后，對建筑、機械、礦業(yè)等專業(yè)的學生可加測固體材料中聲速的測量，對化工、水電、農(nóng)科專業(yè)的學生可以選修液體中聲速測量的內(nèi)容，使學生通過此實驗充分了解超聲波的特性及今后的應用。

（2）選修課的開設。在學生完成了32學時的必選實驗內(nèi)容的基礎上，增開“物理技術(shù)及實踐”選修課，實驗內(nèi)容包括綜合及近代物理實驗，形式上可采用靈活多變的方式，諸如讓學生有針對性地選擇1～2個實驗內(nèi)容，同時可在選課的學生中挑選幾名對物理實驗感興趣的同學來參與物理實驗中心的教學或管理工作，以緩解實驗室人力不足的現(xiàn)狀。例如學生們可參與儀器的日常維護、重復性的日常工作、開放實驗室的部分教學及管理工作等。并由此形成良好的制度，老生帶新生，使得良好的學習氛圍屆屆相傳。

（3）學生演示平臺的建設。由教師提出相關題目，學生們自行設計，實驗中心提供指導教師、實驗室、實驗儀器及零部件，教師定期檢查和指導學生進行工作。為創(chuàng)造良好的學術(shù)氛圍，在開題和結(jié)題時舉辦相應的學術(shù)活動，對表現(xiàn)突出的學生及指導教師給予相應的物質(zhì)或精神獎勵，可將成功作品放入演示教學中，并推薦學生參加我?；蛐值茉盒Ｅe辦的相關物理實驗的競賽活動。此項活動能充分體現(xiàn)學生們的創(chuàng)新能力，使得學生們的各項能力得到極大的發(fā)揮。

（4）靈活的授課方式。除大學物理實驗的“緒論課”采用多媒體教學外，針對不同實驗內(nèi)容也可采用“多媒體+板書+展板+教師講解+教師演示”的模式，改變以往“板書+教師講解”的模式。由于實驗學時的不足，教師的講解在時間方面就會出現(xiàn)一定的困難。知識點的多少、難易程度的大小等問題勢必都影響到了學生們對該實驗的理解，常常出現(xiàn)學生為做實驗而做實驗的現(xiàn)象。實驗中學生們沒時間思考和討論，實驗課結(jié)束后，很多學生還很迷茫，提出了“為什么要上物理實驗”、“物理實驗對我們今后的學習有用嗎”等諸多的問題。針對這種現(xiàn)狀，在有限的實驗學時內(nèi)，采用“多媒體+板書+展板+教師講解+教師演示”的教學手段，能使學生獲得的更多的知識點，有關本實驗的相關知識及今后的應用方面的信息就可通過多媒體及展板加入，直觀生動，同時引入“物理學史”的講解，來激發(fā)學生的學習興趣。針對本實驗提出幾個具有啟發(fā)性的相關問題供學生們課后思考或討論。例如“衍射光柵實驗”，由于內(nèi)容較多，在兩小時內(nèi)教師要完成講解，學生要完成分光計的調(diào)節(jié)，難度較大。在這樣的情況下，教師在講解過程中就很難把握學生們的掌握程度，而且許多學生還沒調(diào)節(jié)好分光計，實驗課就結(jié)束了。針對這樣的問題，實驗室引入了多媒體教學，學生通過多媒體可直觀的看到分光計的調(diào)節(jié)步驟。

（5）實驗室的開放。在正常的工作日開放本學期所有的實驗室，為保證教學活動的正常進行，在另一實驗室內(nèi)放置本學期所開實驗內(nèi)容的儀器各1套，以供學生們預習時使用，并由值班教師負責指導，對因各種原因沒完成實驗的學生，在教師同意的情況下開放教學實驗室。節(jié)假日期間，除開放必做實驗外，同時開放趣味物理實驗室、演示實驗室、近代及綜合實驗室。并可對本省中、小學生開放，并歡迎社會各界人士前來觀摩、參觀。近兩年我校“物理實驗示范中心”和西寧市教委聯(lián)合舉辦了“青大杯”中學物理實驗的競賽活動，同時還指導了參加奧林匹克物理競賽實驗部分的指導工作，已取得一些收獲和經(jīng)驗。在社會上起到了科普基地的作用，大大增加了實驗室的影響力。

三、學生能力提高的途徑

1.設計性實驗的開設

設計性實驗是科學實驗入門的基礎訓練，在學生經(jīng)過一定數(shù)量的基礎實驗的訓練后，對學生進行具有科學實驗全過程訓練性質(zhì)的設計性實驗教學是十分必要和重要的[4]。課題和研究項目由實驗教學中心提出，面向全體本科學生，以培養(yǎng)創(chuàng)新熱情為目的，針對自身興趣和專業(yè)特點，根據(jù)訓練項目內(nèi)容和要求進行創(chuàng)新設計并制造出具有一定創(chuàng)新的作品[5]。學生們可以按照科學實驗的全過程去實施：確立課題—查閱資料—確定方案—實驗實踐—綜合分析討論—文化報告。

在快樂學習中，使“被動學習”變“主動學習”。從而使實驗教學在“開發(fā)學生智能，培養(yǎng)與提高學生科學實驗能力和素養(yǎng)”方面更具有完整性[6]。

2.研究性課題的申請

在經(jīng)過設計性實驗的訓練后，實驗中心教師可帶領學生一同申請國家或省部委及學校的相關課題，師生優(yōu)勢互補，在完成預期目標的過程中達到雙贏的目的。研發(fā)與本專業(yè)相關的儀器或發(fā)表相關文章，此項工作可視為“大學物理實驗課”的延續(xù)，第一學年的物理實驗課結(jié)束后，學生們就開始專業(yè)實驗課的學習，依托兩課培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，可在學生中開展物理實驗相關問題的討論，研發(fā)相關專業(yè)的儀器，成立學術(shù)性社團，征集學生們對物理實驗課的要求及期望，創(chuàng)建諸如物理知識方面的小報，在受益于物理實驗課的同學中征集“我與大學物理實驗”的相關文章并形成各界學生的論文集。個別院系的學生在結(jié)束實驗課后，還很有興趣的來實驗室和教師探討有關物理實驗問題，諸如“如何控制廁所里的自來水以達到節(jié)約用水”、“如何利用靜電除塵方法去除衣物上的塵土”等。

三、相關舉措

1.輔助教材的編寫

以我?，F(xiàn)行教材為主教材，創(chuàng)辦實驗中心的輔助教材，把兄弟院校的教材作為參考教材。輔助教材主要以所用儀器的實驗說明書為主，針對各實驗的具體內(nèi)容編寫出思考題及數(shù)據(jù)處理的參考答案。

2.物理知識講臺的建立

借助我校“物理實驗教學示范中心”平臺，充分發(fā)揮其在全省范圍內(nèi)的輻射作用。校內(nèi)可在教師中間開展實驗教學改革的探討活動。校外可采用“請進來、走出去”方法，請物理方面的學者或?qū)＜襾硇Ｅe辦物理學發(fā)展史的學術(shù)報告或講座，和兄弟院校積極進行交流。和省內(nèi)高校聯(lián)合舉辦大學物理實驗競賽等活動。

3.實驗室環(huán)境建設

開設實驗走廊，利用儀器、展板、展柜、圖片、多媒體等多種形式，來布置實驗室外的周邊環(huán)境，還可開辟學生實驗成果、優(yōu)秀實驗報告園地。創(chuàng)造良好的實驗室環(huán)境，激勵學生奮發(fā)向上，培養(yǎng)學生良好的物理文化素質(zhì)。

四、 總結(jié)

通過以上幾個方面的有效措施，我?！拔锢韺嶒灲虒W示范中心”在實驗教學改革中已取得一定的成績。依托西部大開發(fā)的機遇，在清華大學、中國地質(zhì)大學（北京）等兄弟院校的幫扶和大力支持下，積極探索教學改革和教育創(chuàng)新之路。在對學生創(chuàng)新能力的提高和培養(yǎng)過程中，學生們的學習熱情提高了，教師的教學水平及能力也得到了提高，但資源利用不充分、部分學生積極性不高、激勵機制的力度和制度不健全、教改資金不足等都是今后我們進一步改革要面臨的問題。我們會堅持不懈、努力奮斗，為使青海大學“大學物理實驗”課的教學工作及“物理實驗教學示范中心”的示范作用發(fā)揮出更大的主動性、自主性，成為青海省乃至西部地區(qū)高校中具有亮點的實驗示范中心，爭取獲得更大的社會效益。

[1] 王海民，戴韌，楊愛玲.試論提高流體力學教學中青年教師的助教水平[J].高等理科教育，2009，(S)：287-288.

[2] 董愛國，周惟公，張自力，等.物理演示實驗平臺建設及其開放的實踐與探討[J].高等理科教育，2008，(5)：123-125. [3] 姜寶成，黃怡珉.依托學科知識，構(gòu)建實驗教學新體系[J].實驗室研究與探索，2009，(11)：123-136.

[4] 周惟公，張自力，鄭志遠.大學物理實驗[M].北京：高等教育出版社，2009.

[5] 楊叔子，張福潤.創(chuàng)新之根在實踐[J].高等工程教育研究，2001，(2)：9-12.

[6] 胡青春，鄭志軍.華南理工大學工程訓練中心建設的實踐與探索[J].實驗技術(shù)與管理，2009，(11)：114-116.

Discussion on the Teaching Open M odel of Physical Experiment Basing on the Popular Education

ZHA Bao-yuan1,2, DONG Ai-guo2, FAN Zhen-jun2, ZHENG Zhi-yuan2, ZHANG Zi-li2
1.Qinghai University, Xining 810016, China; 2.China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Under the ground of education popularity and innovative talents of social need, physical course teaching should be reformed to adapt the social demand. According to the conditions of the province and university, as well as teaching lessons of other universities, a new open model of physics experiment teaching suitable to the popular education is formed. Practice for a few years, popular education and elite education are developed together. A good education results and society benef i t are obtained.

popular education; open model; physical experiment

G 642

A

1006-9372 （2012）03-0080-03

2012-05-21。

教育部、財政部關于“十二五”期間實施“高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革工程”受援高校進修項目；中國地質(zhì)大學（北京）教學研究與改革項目。

查保媛，女，副教授，主要從事大學物理實驗的教學與管理工作。