應(yīng)用型工科院校大學(xué)物理實驗改革初探

張鵬娟，鄭璐石

(銀川能源學(xué)院，寧夏銀川 750105)

物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，是自然學(xué)科及工程技術(shù)的基礎(chǔ)，而大學(xué)物理實驗作為物理學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，是高等工科院校的一門重要的基礎(chǔ)課程［1］。大學(xué)物理實驗課程涉及的知識面廣，接觸各種儀器的機會多，在培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰涂茖W(xué)素質(zhì)上起著重大作用。目前大學(xué)物理實驗課的教研教改取得了許多成功的經(jīng)驗，但也存在一定的弊端［2］，比如忽略學(xué)生現(xiàn)狀，缺乏大學(xué)物理及實驗作為公共基礎(chǔ)課在總體教學(xué)理念上的把握，理論與實驗之間也缺乏適當?shù)挠袡C聯(lián)系與貫通，而將基礎(chǔ)理論教學(xué)與實驗教學(xué)完全分開、教學(xué)方法死板、教學(xué)模式單一、考核方式存在不足。這樣的做法與學(xué)科的性質(zhì)、特點不符，導(dǎo)致學(xué)生對實驗課興趣不高，實驗操作急于求成，實驗報告抄襲、編寫數(shù)據(jù)。實驗課未能達到預(yù)期的培養(yǎng)目標。

鑒于這種情況，有必要對大學(xué)物理實驗教學(xué)做一些探討，我們從教學(xué)的現(xiàn)狀分析與實驗教學(xué)改革兩方面進行了初步的嘗試，取得了一定值得肯定的效果。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

1．1 學(xué)生現(xiàn)狀分析

(1)學(xué)生本身實驗基礎(chǔ)較差

從教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)工科院校尤其是民辦高校學(xué)生的實驗基礎(chǔ)比較薄弱，主要表現(xiàn)在以下幾個方面［3］:

①學(xué)生對基本實驗原理不能很好地理解;

②處理實驗數(shù)據(jù)的能力較薄弱;

③動手能力不強;

④缺乏發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力;

⑤對于民辦高校，學(xué)生多為基礎(chǔ)知識較差，生源質(zhì)量較差的水平［3］;

⑥應(yīng)試教育造成了學(xué)生重理論輕實踐。

(2)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃

物理實驗具有形象、直觀、真實的特點，但隨著教學(xué)的投入學(xué)生的興趣出現(xiàn)明顯的下滑趨勢。其主要影響因素有以下兩方面:

①實驗內(nèi)容設(shè)置的不科學(xué)。其一是難易程度跨度太大，沒有根據(jù)學(xué)生的水平來開設(shè)實驗，學(xué)生認為做實驗時浪費時間;其二是與學(xué)生的專業(yè)聯(lián)系甚少。

②教師的教學(xué)方法、教學(xué)模式不能提高的學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

1．2 教學(xué)模式的問題

大學(xué)物理實驗課一般采用統(tǒng)一安排實驗時間、實驗地點、實驗內(nèi)容，要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗［4］。一般是教師在實驗室先講解實驗原理，實驗方法，演示實驗，再讓學(xué)生操作完成實驗。這種實驗教學(xué)模式，在大多數(shù)高等工科院校普遍應(yīng)用，但是由于慣性地將大學(xué)物理理論課與實驗課完全分開，物理理論與實驗理論有脫節(jié)現(xiàn)象。由于許多民辦工科院校學(xué)生物理基礎(chǔ)較差，這樣造成實驗理論原理學(xué)生難以理解，學(xué)生面對既陌生又枯燥的物理實驗理論，沒有做實驗的興趣。再加之實驗時間所限，學(xué)生幾乎沒有時間深入思考實驗原理，認真總結(jié)實驗方法和實驗技能，更沒有時間去拓展實驗設(shè)計?；A(chǔ)好的學(xué)生測完數(shù)據(jù)走人，動手能力差的學(xué)生更關(guān)心實驗數(shù)據(jù)，甚至抄襲別人的數(shù)據(jù)。這對于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、實事求是的科學(xué)作風(fēng)、主動進取的探索精神、在實驗中不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性［5］。

1．3 考核方式的問題

以往的實驗課考核，實驗預(yù)習(xí)成績占10℅，實驗操作占40℅，實驗報告占50℅，實驗報告在一定程度上反映了學(xué)生實驗?zāi)芰Φ膹娙?。但是實驗中要求學(xué)生掌握的基本實驗方法、基本實驗技能的考核不易在實驗報告中體現(xiàn)出來。這樣一來學(xué)生就會把大部分時間和精力放在實驗報告的書寫與實驗數(shù)據(jù)的處理上。這種方式使得學(xué)生更加輕視實驗設(shè)計思想、實驗原理、實驗基本方法、基本技能的掌握，達不到培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思考能力、綜合應(yīng)用能力的目標。

2 教學(xué)改革與實踐

2．1 課程建設(shè)

教材作為師生學(xué)習(xí)的第一手資料，應(yīng)當與學(xué)生自身的知識水平、培養(yǎng)學(xué)生的整個課程體系相適應(yīng)［3］。由于不同大學(xué)自身的特點及條件的限制，現(xiàn)有大學(xué)物理實驗教材中的某些實驗在實際的操作中難以實現(xiàn)，因此不能一刀切式地引用已有的許多名校的大學(xué)物理實驗教材。在對各種大學(xué)物理實驗教材分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校學(xué)生的具體情況，我們組織了資深教師及一線實驗教師編寫了實驗教材。根據(jù)學(xué)生自身的水平，結(jié)合學(xué)生專業(yè)，對一些傳統(tǒng)實驗進行了修訂，對實驗內(nèi)容也做了相應(yīng)的增減，提高了教材的實用性。

在這個基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生的培養(yǎng)目標，我們將原有的實驗結(jié)構(gòu)重新分類為基礎(chǔ)驗證性實驗、綜合設(shè)計性實驗和研究設(shè)計性實驗，逐步強化綜合設(shè)計性實驗和研究設(shè)計性實驗的比重，在技術(shù)上增加實驗的趣味性，克服學(xué)生做基礎(chǔ)驗證性實驗時常有的思維惰性，提高學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。

2．2 教學(xué)模式的改變

我們注重大學(xué)物理及實驗課程教學(xué)理念的改變，為了培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)興趣，動手與思考能力。我們在實驗教學(xué)模式的改革上根據(jù)大學(xué)物理及實驗課程的性質(zhì)與特點，將課堂理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合，在教學(xué)大綱、教學(xué)方式、教學(xué)場景等方面做了相應(yīng)的調(diào)整。

比如將《物理學(xué)》“光學(xué)”這一章中的“劈尖干涉與牛頓環(huán)干涉”(理論教學(xué)1學(xué)時)與實驗“劈尖干涉與牛頓環(huán)”(實驗教學(xué)2學(xué)時)結(jié)合起來，在實驗室完成“劈尖干涉與牛頓環(huán)干涉”理論知識的講解(1學(xué)時)，講完理論后指導(dǎo)學(xué)生完成“劈尖干涉與牛頓環(huán)”實驗(2學(xué)時)。

綜合比較，將理論教學(xué)與實驗教學(xué)結(jié)合取得的效果:①學(xué)生在理論課堂上面對枯燥的理論，再加之基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)興趣低。但將理論課堂教學(xué)搬到實驗室，面對實驗儀器學(xué)生有明顯的學(xué)習(xí)興趣，上課玩手機，睡覺等一些不好的習(xí)慣有明顯的改變。②通過將理論教學(xué)與實驗教學(xué)結(jié)合，同樣都是3個學(xué)時(1學(xué)時理論，2學(xué)時實驗)學(xué)習(xí)，學(xué)生的收獲有很大的不同。相比較，改變教學(xué)模式后，學(xué)生對“劈尖干涉與牛頓環(huán)干涉”這一節(jié)的理論知識有明顯的掌握，也加強了對“劈尖干涉與牛頓環(huán)實驗”的實驗理論掌握，對實驗的操作及完成相對其它班級總體較好。③從學(xué)生的實驗報告來定性分析，不論從內(nèi)容的完整性及結(jié)果的計算，總體相較其它班級較好。

以這個教學(xué)模式為初步，我們打算將“光學(xué)”的理論內(nèi)容與光學(xué)實驗實行模塊化教學(xué)。

(1)模塊化教學(xué)的實施

教學(xué)模式的改變:改變傳統(tǒng)的理論課程就是講授教學(xué)、實驗課就是在實驗室按照實驗指導(dǎo)書完成實驗及上交實驗報告的單一化教學(xué)模式，理論教學(xué)內(nèi)容與實驗教學(xué)有機結(jié)合。

①改變教學(xué)場景

將“光學(xué)”這一章的理論內(nèi)容(6學(xué)時)放到實驗室講解，教師在講解光學(xué)實驗理論時可針對實驗儀器邊演示邊講解。實驗儀器分組

將光學(xué)理論內(nèi)容涉及到的光學(xué)實驗儀器選擇若干套分組后置于一個大的實驗室，如光的干涉實驗中選擇5套“牛頓環(huán)與劈尖干涉”實驗儀，5套“楊氏雙縫干涉”實驗儀，5套“邁克爾遜干涉”實驗儀。

②學(xué)生分組

將學(xué)生分為每10人1大組，每2人1小組，每大組選擇其中一個干涉實驗，實驗操作學(xué)時為2學(xué)時。

③學(xué)生討論

學(xué)生做完實驗，組與組之間對不同的干涉實驗進行討論、講解(1學(xué)時)。實驗總共3學(xué)時。

(2)模塊化教學(xué)的預(yù)期效果

①理論教學(xué)與實驗教學(xué)的有機結(jié)合縮減了實驗學(xué)時。

②學(xué)生在對理論知識掌握的基礎(chǔ)上，進一步加深了對理論的理解。

③提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，面對實驗儀器，學(xué)生也不會感到學(xué)習(xí)物理理論知識太過于枯燥。

④實驗時，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、思維能力、合作能力。

在對“光學(xué)”實行模塊化教學(xué)的進一步充實和完善的基礎(chǔ)上，繼續(xù)將此教學(xué)模式逐步展開并應(yīng)用于其它模塊、其它班級的教學(xué)。

2．3 考核方式的改革

根據(jù)學(xué)生現(xiàn)狀及教學(xué)現(xiàn)狀，我們打算對實驗考核方式做如下改革:

(1)實驗考核方式的改變:

在以往的實驗教學(xué)考核模式中增加實驗考試。以往實驗考核的比例也作相應(yīng)的調(diào)整，即將實驗預(yù)習(xí)(10℅)+實驗操作(40℅)+實驗報告(50℅)調(diào)整為由實驗預(yù)習(xí)(10℅)+實驗操作(30℅)+實驗報告(40℅)+實驗考試(20℅)構(gòu)成的考核模式。

(2)實驗考核的實施

在所做的實驗中選取幾個重點實驗，實驗試卷以講義的形式，規(guī)定考試時間安排監(jiān)考老師，學(xué)生隨機抽取試卷，要求學(xué)生在實驗室獨立完成實驗并交卷。

增加實驗考試在一定程度上可提高學(xué)生對物理實驗課的重視程度，可以有效地改變以往實驗課學(xué)生隨意缺課、隨意請假以及中途逃課的現(xiàn)象，有利于督促學(xué)生加強對基礎(chǔ)理論知識的掌握，提高學(xué)生思考能力、動手能力。

實驗課教學(xué)改革是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，改革的效果需要放到教學(xué)實踐中加以檢驗。我校大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革從12級學(xué)生中選擇一個班級開始小范圍的試點。其中教學(xué)模式的改革實施了一個學(xué)期，學(xué)生的反映與教學(xué)效果取得了初步的效果，考核方式的改革將逐步完善并推行。當然，我們的教學(xué)改革還處在初級的探索階段，改革的經(jīng)驗、措施、模式還需要不斷的積累并完善。

［1］ 成娟．銜接視野下大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的探索［J］．大學(xué)物理實驗，2013，26(5)．

［2］ 陳名賢．大學(xué)物理實驗教學(xué)改革初探［J］．廣西師范學(xué)院學(xué)報．自然科學(xué)版．2003(2)．

［3］ 蓋雙旗，時偉，陳偉華，等．大學(xué)普通物理實驗的簡化、深化和拓展探討［J］．大學(xué)物理實驗，2012，25(4)．

［4］ 劉悅等．工科院校物理實驗教學(xué)改革的現(xiàn)狀分析與對策研究［J］．物理通報，2012(3)．

［5］ 閆友房．工科院校物理實驗教學(xué)改革初探［J］．教學(xué)改革，2008，8(3):170-186．