應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

涂亞芳，吳鐵山

（江漢大學(xué)，湖北 武漢 430056）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和高等教育的大眾化，許多高校將人才培養(yǎng)目標(biāo)定位為應(yīng)用型，著力培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需要，面向生產(chǎn)、建設(shè)和服務(wù)一線，綜合素質(zhì)高、基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力強(qiáng)的高級(jí)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才［1］。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)非物理專(zhuān)業(yè)的理工科學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)公共基礎(chǔ)課程，是學(xué)生接受系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)端［2］，在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力等方面具有非常重要的作用。特別是對(duì)以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的本科院校，加強(qiáng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)顯得尤為重要［3］。

1 目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

目前很多高校都開(kāi)展了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，并取得了一定的成績(jī)，但仍然存在如下一些問(wèn)題：

（1）課程的設(shè)置不合理。雖然很多學(xué)校為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，改變了傳統(tǒng)以力、熱、聲、電、光進(jìn)行分類(lèi)的課程模式，將實(shí)驗(yàn)分成了包括基礎(chǔ)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等多個(gè)層次，但是層次的設(shè)置及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排仍有待改善。首先，層次的設(shè)置不完善，不能充分體現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)；開(kāi)設(shè)的時(shí)間混亂沒(méi)有層次性，不符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，不利于人才培養(yǎng)。其次，各層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排不合理，不能體現(xiàn)該層次的人才培養(yǎng)定位；另外，從整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)看，基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，而綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少；傳統(tǒng)的經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)較多，而與當(dāng)代科技熱點(diǎn)前沿相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容太少，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

（2）教材與課程體系不配套。很多教材雖然依照基礎(chǔ)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等層次劃分了不同的模塊，但每個(gè)實(shí)驗(yàn)都仍然將實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、操作步驟和注意事項(xiàng)都寫(xiě)得非常詳細(xì)，對(duì)于需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也是如此，不利于學(xué)生的創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。另外，教材內(nèi)容更新慢，如一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)中方法或儀器早已不再使用，學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)花了很多功夫，結(jié)果做實(shí)驗(yàn)時(shí)卻要重新學(xué)習(xí)，不利于實(shí)驗(yàn)技能的有效訓(xùn)練。

（3）教學(xué)模式死板。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的內(nèi)容，學(xué)生沒(méi)有足夠的發(fā)揮空間，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維［4］。

（4）考核方式單一。目前的考核辦法大多是根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)時(shí)的大體表現(xiàn)給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，再結(jié)合最終的筆試給出課程的總成績(jī)，不能全面、客觀地反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況，在一定程度上抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

（5）教師素質(zhì)有待提高。大部分實(shí)驗(yàn)仍然采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法，即使是在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，很多教師仍然按照教材上的方法給學(xué)生講解并示范步驟，或者要求學(xué)生按照自己擬定的實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)。這樣的做法完全不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)，究其原因主要是教師的態(tài)度和能力問(wèn)題。有些教師忙于自己的科研或其他事情，而不愿意在教學(xué)上投入過(guò)多精力，還有部分教師自身專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，科學(xué)視野不開(kāi)闊，不能很好地引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、提出新思想，所以導(dǎo)致學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不積極思考，更談不上創(chuàng)新。

2 對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考

2.1 完善課程體系，明確層次定位

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的課程體系應(yīng)當(dāng)在遵循認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，兼顧力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和近代物理學(xué)等有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立一個(gè)立體化、層次化的結(jié)構(gòu)框架，即形成實(shí)驗(yàn)知識(shí)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)踐五層次［5－6］。要明確每一個(gè)層次的能力培養(yǎng)定位，不同層次的實(shí)驗(yàn)應(yīng)循序漸進(jìn)的分階段安排，后一的層次實(shí)驗(yàn)應(yīng)該要以前一層次為基礎(chǔ)，要能夠體現(xiàn)出知識(shí)的學(xué)習(xí)、運(yùn)用與創(chuàng)新的關(guān)系［6］。每一層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排應(yīng)該體現(xiàn)該層次的培養(yǎng)目標(biāo)。其中，實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)（包含實(shí)驗(yàn)誤差與數(shù)據(jù)處理等）的學(xué)習(xí)是做好物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)通過(guò)一些經(jīng)典的驗(yàn)證性或測(cè)量性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握基本理論和實(shí)驗(yàn)技能，具備初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。綜合性實(shí)驗(yàn)利用包含大學(xué)物理的綜合知識(shí)的涉及近代物理領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行綜合訓(xùn)練，幫助學(xué)生了解和掌握先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)條件的前提下，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)器材完成的實(shí)驗(yàn)。它將使學(xué)生經(jīng)歷一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的初步訓(xùn)練，提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)是不設(shè)選題，由學(xué)生自主進(jìn)行的科研創(chuàng)新實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力。這種分層次教學(xué)模式將使學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)從基礎(chǔ)訓(xùn)練到綜合應(yīng)用、實(shí)踐創(chuàng)新，從被動(dòng)接受知識(shí)到主動(dòng)思考、積極探索的過(guò)渡，逐階段提高綜合能力。另外，整個(gè)課程體系中，綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)的比例應(yīng)加大，重視學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)的選題上應(yīng)多增加與前沿的科研領(lǐng)域相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及為將來(lái)從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

2.2 教材與體系配套，落實(shí)層次教學(xué)

對(duì)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教材應(yīng)做不同的處理，如對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，可以詳細(xì)的給出各個(gè)環(huán)節(jié)，例如：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)表格等。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中一般只需明確給出實(shí)驗(yàn)的目的和要求，并設(shè)置一些具有啟發(fā)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自行查找文獻(xiàn)資料、分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)、進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，對(duì)于稍有難度的實(shí)驗(yàn)可以給出參考方案。隨著教學(xué)的深入，一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)有變動(dòng)，需要及時(shí)對(duì)教材做出相應(yīng)的修訂。

2.3 引入多種教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生能力發(fā)展

（1）設(shè)立演示實(shí)驗(yàn)走廊和開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生觀察分析問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室能夠讓學(xué)生不受時(shí)間限制，利用實(shí)驗(yàn)室資源，依據(jù)自己的興趣開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，最大限度的發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性［1］。

（2）充分利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)指導(dǎo)和成績(jī)?cè)u(píng)定。為幫助學(xué)生更好的預(yù)習(xí)，及時(shí)更新網(wǎng)站上的教學(xué)課件、視頻資料及相關(guān)儀器介紹，對(duì)一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和儀器設(shè)備較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)加入仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生提前了解儀器設(shè)備的構(gòu)造使用及實(shí)驗(yàn)過(guò)程。另外，在網(wǎng)站上提供一些數(shù)據(jù)或圖片分析軟件及其使用方法的案例指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析。還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)，有利于提高課堂實(shí)驗(yàn)的效率和教學(xué)質(zhì)量。每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)及時(shí)在網(wǎng)上登記實(shí)驗(yàn)成績(jī)，使學(xué)生及時(shí)認(rèn)識(shí)到自己的不足，在后面的實(shí)驗(yàn)中努力改進(jìn)。

（3）以創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，開(kāi)展全校性的科技競(jìng)賽活動(dòng)。要求學(xué)生根據(jù)已經(jīng)學(xué)習(xí)和掌握的物理知識(shí)，充分利用各種資源，包括實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備等，自主設(shè)計(jì)一個(gè)具有明顯創(chuàng)新性并且切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如新的測(cè)量方法或新的裝置等），并撰寫(xiě)小論文。在全校范圍內(nèi)以一定比例選出部分作品組織答辯，評(píng)選出相對(duì)優(yōu)秀的作品并給予證書(shū)及獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生將相關(guān)論文投稿到正式期刊。創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的一部分，使得原本只有少數(shù)學(xué)生參與的科研活動(dòng)變?yōu)橐豁?xiàng)全校理工科生參與的活動(dòng)［8］。由于不設(shè)選題，學(xué)生可以完全按照自己的興趣選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加上競(jìng)賽的激勵(lì)作用，將充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的積極性和主動(dòng)性、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

2.4 考核方式多元化，體現(xiàn)不同層次的教學(xué)要求

為了全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，?duì)不同層次的實(shí)驗(yàn)采取不同的考核方法，如對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)采用平時(shí)成績(jī)加筆試成績(jī)的考核方式，平時(shí)成績(jī)又分為預(yù)習(xí)成績(jī)、操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)?nèi)糠郑?］。課前對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行考核，可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)的盲目性。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程是對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的一種考查，更是對(duì)學(xué)生綜合能力和綜合素質(zhì)的考查［10］。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)學(xué)生撰寫(xiě)科技論文的一種初步訓(xùn)練，主要考查學(xué)生的數(shù)據(jù)處理及對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析和總結(jié)。筆試主要考查數(shù)據(jù)處理方面的知識(shí)和學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的基本原理、基本操作的掌握情況。對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)成績(jī)可根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)和提交的小論文來(lái)評(píng)判，如果時(shí)間允許還應(yīng)組織答辯。其評(píng)價(jià)內(nèi)容應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、交流協(xié)作能力等多方面，充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)科學(xué)精神的價(jià)值。

2.5 提升教師素質(zhì)，促進(jìn)教學(xué)能力的提高

教師是教學(xué)活動(dòng)中的一個(gè)基本要素，教師自身的素質(zhì)直接影響著教學(xué)質(zhì)量［4］。要提升教學(xué)質(zhì)量，就要提升教師自身的職業(yè)素質(zhì)和教學(xué)能力。首先，定期對(duì)教師進(jìn)行培圳，使教師轉(zhuǎn)變思想、重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，端正教學(xué)態(tài)度，積極進(jìn)行教學(xué)研究，改進(jìn)教學(xué)方法。其次，開(kāi)展多種教研活動(dòng)，鼓勵(lì)教師在掌握所授課程的同時(shí)，關(guān)心最新科技動(dòng)態(tài)和科學(xué)研究進(jìn)展，提高自身知識(shí)水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入分析思考，積極改進(jìn)儀器設(shè)備或進(jìn)行新儀器的研發(fā)，提高自身的創(chuàng)新能力，只有不斷提高自身的知識(shí)水平、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)，才能提高教學(xué)能力，從而更好的引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。

3 結(jié) 論

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期的復(fù)雜的過(guò)程，除了完善課程體系內(nèi)容、加強(qiáng)教材建設(shè)、改進(jìn)教學(xué)模式、改革考核方式外，還要注意教師自身素質(zhì)的提升。通過(guò)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行全方位的改革，并不斷的探索和實(shí)踐，才能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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