工科院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索*

劉蘭君 肖海霞

(河南工程學(xué)院數(shù)理科學(xué)系 河南 鄭州 451191)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是高校工科學(xué)生的一門必修的科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，該課程內(nèi)容豐富，覆蓋知識面廣，是工科學(xué)生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新精神的基礎(chǔ)課程．因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，在與科技發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中具有無法替代的作用．

近年來，各高校對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了全方位、多層次的改革，取得了一定進(jìn)展，但也存在不足．本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程改革進(jìn)行了初步探索．

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.1 教學(xué)內(nèi)容陳舊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不合理

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過于陳舊，大部分是物理學(xué)的發(fā)展史上具有重大影響的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和基本物理規(guī)律的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少與現(xiàn)代科技新發(fā)展、工程技術(shù)相聯(lián)系的綜合性實(shí)驗(yàn)和近代實(shí)驗(yàn)．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程缺乏創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性，使學(xué)生認(rèn)為該課程就是為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)定律和實(shí)驗(yàn)規(guī)律，不能開闊學(xué)生視野，不能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣．

1.2 教學(xué)方法單一教學(xué)手段落后

受傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常是“教師先講，學(xué)生再做”，以教師為主體進(jìn)行灌輸式教育；先進(jìn)的教學(xué)手段、技術(shù)設(shè)備沒有得到廣泛應(yīng)用，學(xué)習(xí)效率低下．并且，由于擔(dān)心學(xué)生課堂完不成實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)儀器損壞，教師講解盡量詳細(xì)．教師講授完實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)巡回走動，接受學(xué)生詢問，幫學(xué)生解決問題．學(xué)生對教師講授具有依賴性，學(xué)習(xí)不主動，按教師的講解做實(shí)驗(yàn)，不注重對物理思想、實(shí)驗(yàn)方法的認(rèn)識，不利于動手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．

1.3 考核方式以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主

實(shí)驗(yàn)課考核主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生把大部分精力放在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理上.但是，實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能全部體現(xiàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的掌握情況，不能公平、客觀、合理地評價學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，因此，學(xué)生的創(chuàng)新能力得不到有效的培養(yǎng)．

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1 在教學(xué)中必須讓學(xué)生意識到物理實(shí)驗(yàn)課程的地位和作用

物理學(xué)是工程技術(shù)的基礎(chǔ)，是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，一切物理理論都必須以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高校工科學(xué)生的第一門科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，該課程內(nèi)容豐富，覆蓋知識面廣，是工科學(xué)生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，在與科技發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中有著無法替代的作用．

2.2 加強(qiáng)課程建設(shè)合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)合理調(diào)整課程體系實(shí)行分層次教學(xué)

整個課程體系應(yīng)打破傳統(tǒng)的按力、熱、光、電、近代物理的分類方法，進(jìn)行交叉、綜合，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)性試驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個層次.由淺入深，從基礎(chǔ)到前沿，從傳授知識到培養(yǎng)綜合能力，形成臺階式上升的教學(xué)體系．

(2)改革教學(xué)內(nèi)容注重實(shí)驗(yàn)的時代性與先進(jìn)性

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重，體現(xiàn)動手能力與動腦能力相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路．剔除內(nèi)容陳舊的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、刪減與中學(xué)重復(fù)或相似的實(shí)驗(yàn)，增加富含新思想、新方法、新技術(shù)的內(nèi)容，增加源于基礎(chǔ)理論又與前沿知識緊密聯(lián)系的工程專題，實(shí)現(xiàn)近、現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)比重的提升．對不同學(xué)科專業(yè)可以采用不同的物理教學(xué)模塊，制定不同的教學(xué)大綱．

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)首先要學(xué)習(xí)基本理論知識，然后安排一些具有代表性的實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能和初步的科學(xué)實(shí)踐能力．

綜合性實(shí)驗(yàn)是一些研究型、技術(shù)性較高的實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)代氣息濃厚的近代物理實(shí)驗(yàn)，例如聲速測定、密立根油滴實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)、金屬逸出功測量、弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)等．其目的在于加強(qiáng)學(xué)生對現(xiàn)代物理技術(shù)的認(rèn)識、對基本技能的應(yīng)用，并激發(fā)學(xué)生的求知欲望．

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)儀器，然后獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn).該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У赜?xùn)練學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，增加科學(xué)觀察力和判斷力，潛移默化中培養(yǎng)自主實(shí)踐能力和探索精神．

分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)突出體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，使學(xué)生在充分理解實(shí)驗(yàn)思想、方法的基礎(chǔ)上有效地解決實(shí)際問題，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、綜合分析問題和解決實(shí)際問題的能力，更有利于啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維．

2.3 改革教學(xué)方法采用以學(xué)生為主體的教學(xué)模式

教師必須徹底轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，要在知識的傳授過程中更加注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，即在教學(xué)過程中，啟發(fā)學(xué)生思考，拓寬學(xué)生思路，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識．

教學(xué)中要采用“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式，采用啟發(fā)式、提問式、研討式等多種教學(xué)方法，加強(qiáng)師生互動、生生互動，有意識地鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)．

(1) 對于原理簡單、易于操作的驗(yàn)證性和基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，在課堂上直接做實(shí)驗(yàn)．

(2) 對于綜合性實(shí)驗(yàn)可以采用啟發(fā)式、提問式教學(xué)方法．教學(xué)中要合理設(shè)置疑問，適當(dāng)?shù)靥釂枌W(xué)生.學(xué)生提出的問題，不要急于回答，啟發(fā)他們獨(dú)立思考．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)儀器發(fā)生故障，啟發(fā)學(xué)生自己動手維修、調(diào)節(jié)，以增強(qiáng)動手能力．

(3) 對于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以主要采用研討式教學(xué)方法．各實(shí)驗(yàn)小組的學(xué)生各抒己見，有利于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新思維能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和堅(jiān)韌的意志．

實(shí)踐表明，在教師適時、適度的指導(dǎo)和幫助下，學(xué)生能夠獨(dú)立思考、積極探索，學(xué)習(xí)興趣、應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力得以提升，課堂教學(xué)效果得到提高．

2.4 運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

(1)教學(xué)中利用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段，改造傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目．例如，密立根油滴實(shí)驗(yàn)、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)可以利用CCD微觀圖像攝像顯示設(shè)備代替普通的實(shí)驗(yàn)觀察系統(tǒng)，增加可視性和精確度，用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)的效果，給教師教學(xué)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)帶來方便．

(2)運(yùn)用錄像、投影、多媒體技術(shù)．將儀器介紹、使用方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?nèi)容和要求、注意事項(xiàng)等制作成錄像、電子課件．多媒體教學(xué)把圖像、聲音、動畫、文字有機(jī)組合在一起，生動形象，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的表現(xiàn)力，使學(xué)生感到了學(xué)習(xí)的樂趣，改善了教學(xué)效果．

(3)建設(shè)物理實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)網(wǎng)站．學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)查看教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)課件、演示錄像等內(nèi)容，便于學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，使教學(xué)內(nèi)容在時間和空間上得到延伸．網(wǎng)站還可以開通“師生互動平臺”，設(shè)置“知識園地”．這樣，既實(shí)現(xiàn)了師生之間的及時交流與溝通，又能為學(xué)生介紹物理常識、物理實(shí)驗(yàn)科學(xué)的新進(jìn)展及科研成果等，從而開闊學(xué)生眼界，激發(fā)他們對物理實(shí)驗(yàn)的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果．

2.5 改革考核方式

在考核方式上，以“重視知識與能力的綜合，兼顧實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果”的原則，對學(xué)生進(jìn)行綜合考核．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程考核，既要體現(xiàn)在對實(shí)驗(yàn)理論的掌握上，更要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)思想和方法，儀器的操作和使用，現(xiàn)象的觀察、分析和數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)組成的綜合能力上．所以，要注重平時實(shí)驗(yàn)中每一教學(xué)環(huán)節(jié)的全面考核．每一個實(shí)驗(yàn)可以按預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等給出成績．每個實(shí)驗(yàn)成績的綜合構(gòu)成平時成績，占實(shí)驗(yàn)課總成績的70%，期末考試成績占30%．這種考核方式，既能考查知識的掌握，又能考查實(shí)驗(yàn)技能，促使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，積極主動地去學(xué)習(xí)，收到了良好的教學(xué)效果．

3 結(jié)語

以上教學(xué)改革實(shí)踐表明，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要途徑，也是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，需要廣大實(shí)驗(yàn)教育工作者共同探討．

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