淺談工科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

章其林

（安徽工程大學(xué)，安徽蕪湖 241000）

淺談工科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

章其林

（安徽工程大學(xué)，安徽蕪湖 241000）

針對(duì)目前高等工科院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的一些問題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容和評(píng)價(jià)體系三個(gè)方面提出了切合實(shí)際的改革思路。

物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；評(píng)價(jià)體系

科學(xué)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手能力是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。作為以培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人員為主的高等工科院校，不僅要求學(xué)生具備比較深廣的理論知識(shí)，而且要使學(xué)生具有從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)和動(dòng)手能力，以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的需要。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)高等工科院校學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門獨(dú)立的必修基礎(chǔ)課程，它不僅能讓學(xué)生受到系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、分析和解決實(shí)際問題的能力也有重要的作用。然而，目前很多高等院校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在比較嚴(yán)重的問題，例如:部分師生對(duì)這門課程認(rèn)識(shí)上存在一些誤區(qū)，認(rèn)為不重要，從而不認(rèn)真對(duì)待；教學(xué)模式和方法陳舊，不能激發(fā)新生代大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；實(shí)驗(yàn)儀器追求高端大氣、集成和自動(dòng)化偏重，學(xué)生實(shí)際操作和動(dòng)手的步驟很少，得不到很好的鍛煉等。因此，針對(duì)這些問題以及理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的基本要求，根據(jù)多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)代大學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了全面的改革，具體措施如下［1-3］。

1　從思想上提高師生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課地位和作用的認(rèn)識(shí)

物理實(shí)驗(yàn)被部分師生看著是專業(yè)理論課的附屬，學(xué)好學(xué)壞一個(gè)樣，重理論、輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象依然比較普遍。在這種錯(cuò)誤的思想認(rèn)識(shí)下，物理實(shí)驗(yàn)課在很多高校得不到應(yīng)有的重視，導(dǎo)致出現(xiàn)了很多教學(xué)問題，如教師不認(rèn)真?zhèn)湔n、隨意刪減教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生課前不認(rèn)真預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程馬虎大意、編造數(shù)據(jù)等等。

因此，從思想上提高師生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程的認(rèn)識(shí)是首要解決的問題。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)是相輔相成、互為補(bǔ)充的，只有處理好二者之間的關(guān)系，才能培養(yǎng)出全面的、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)人才。為此，實(shí)驗(yàn)中心特別安排了一節(jié)緒論課來著重和同學(xué)們介紹物理實(shí)驗(yàn)的地位和作用、實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)中的觀測(cè)與記錄、數(shù)據(jù)處理與誤差分析等相關(guān)知識(shí)。為了激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，還會(huì)講一些實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的趣事，例如奧托·馮·格里克的馬德保半球?qū)嶒?yàn)，伽利略的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)，以及泊松光斑發(fā)現(xiàn)的過程中理論和實(shí)驗(yàn)的完美結(jié)合等等。除此之外，就業(yè)是當(dāng)今大學(xué)生非常關(guān)注的問題之一，從一些畢業(yè)生的反饋來說明物理實(shí)驗(yàn)對(duì)工作態(tài)度和實(shí)踐能力的所起的促進(jìn)作用，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到本課程的作用和重要性。從近年來的教學(xué)情況來看，課程開始階段正確有趣地引導(dǎo)學(xué)生重視物理實(shí)驗(yàn)課程對(duì)后期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展有良好的促進(jìn)作用。

2　改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

物理學(xué)是在實(shí)驗(yàn)與理論緊密相互作用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，期間成就了豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)以及精妙的儀器設(shè)備。如何選取相關(guān)知識(shí)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是值得我們深思和探討的。為此，本實(shí)驗(yàn)中心結(jié)合現(xiàn)代大學(xué)生的特點(diǎn)，做了如下幾個(gè)方面的改進(jìn):

（1）精選優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

在保證基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培養(yǎng)的前提的下，一方面淘汰了或更新了一些存在重復(fù)和過時(shí)的內(nèi)容，如電橋法和電位差計(jì)，其基本原理類似，只需保留其中一個(gè)就可以了。另一方面，對(duì)一些傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在也做了一些改進(jìn)和調(diào)整，如加入一些實(shí)驗(yàn)背景的介紹，讓同學(xué)們了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，這既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能潛移默化的提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。此外，還集中制作了相關(guān)的電子課件，以動(dòng)畫的形式激發(fā)學(xué)生的更多的學(xué)習(xí)興趣。

（2）注重實(shí)驗(yàn)儀器的選取

現(xiàn)代的物理實(shí)驗(yàn)儀器具有簡(jiǎn)單，便于操作的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)由于高度集成化，很多功能就匯集成一個(gè)按鈕，這不便于學(xué)生真正理解現(xiàn)象背后的原理，也不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。因此，實(shí)驗(yàn)中心刻意保留了很多傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器，像電橋法，萬(wàn)用表等都需要學(xué)生一根導(dǎo)線一根導(dǎo)線的去接，扭擺法需要自己動(dòng)手用天平，游標(biāo)卡尺等去測(cè)量重量和長(zhǎng)度等。在購(gòu)置新儀器的時(shí)候，都綜合考慮操作難易程度的平衡性，讓學(xué)生能真正從實(shí)驗(yàn)過程中得到應(yīng)有的知識(shí)和能力的提升。

（3）加大綜合和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例

為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新和動(dòng)手能力，選擇的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的比例約為2:3。像電橋、楊氏模擬的測(cè)定、扭擺法等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫劐憻捔藢W(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本功，而像全息照相、赫茲共振以及自主設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單充電器等綜合和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與前沿科技和實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系，這些實(shí)驗(yàn)?zāi)茉陂_拓學(xué)生視野、激發(fā)探索科學(xué)興趣的同時(shí)，也很好的培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

（4）多樣化的實(shí)驗(yàn)形式相互補(bǔ)充

實(shí)驗(yàn)中心始終重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，然而在必修的實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以自由發(fā)揮的空間不多，因此在保證學(xué)生完成必修的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之外，我們整合資源，建立了一批開發(fā)性實(shí)驗(yàn)室和演示實(shí)驗(yàn)室。開放性實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生自主預(yù)習(xí)和操作為主，老師指導(dǎo)為輔形式完成一些學(xué)生感興趣的內(nèi)容，如組裝收音機(jī)，利用廢舊材料（如易拉罐，塑料瓶等）演示像虹吸原理、共振現(xiàn)象和潛水艇的工作原理等。演示性實(shí)驗(yàn)，如哈哈鏡、無(wú)根之水和彎曲的光線等集趣味性與科學(xué)性與一體，目的是讓更多的學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、走進(jìn)科學(xué)，從而能在激發(fā)學(xué)生興趣的同時(shí)傳授一些內(nèi)在的物理知識(shí)，取得了非常好的教學(xué)效果。

3　建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系

據(jù)了解，有很多學(xué)校的學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定基本上是依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告或者是最后的筆試。這種評(píng)價(jià)方式過于片面，可能會(huì)導(dǎo)致某些學(xué)生不重視平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作和打擊學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性，認(rèn)為只要做好題、考好試就行了，這就背離了物理實(shí)驗(yàn)的初衷。因此，實(shí)驗(yàn)中心采取了如下改進(jìn)措施:

（1）將課前預(yù)習(xí)納入評(píng)定體系

正如物理實(shí)驗(yàn)課的緒論部分介紹的，粗大誤差必須要避免，這就要求學(xué)生課前要充分預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和基本操作。雖然很多高校都要求學(xué)生預(yù)習(xí)，但是流于形式，執(zhí)行的不是很好。為此，中心要求學(xué)生課前必須寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，同時(shí)要求教師課前抽查提問，根據(jù)學(xué)生回答問題準(zhǔn)確性和預(yù)習(xí)報(bào)告完成的情況，按等級(jí)對(duì)課前預(yù)習(xí)加以區(qū)分，并按比例將其計(jì)入該實(shí)驗(yàn)的最后成績(jī)。在這個(gè)模式下，學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告寫的非常認(rèn)真，回答問題也很踴躍，達(dá)到了很好的預(yù)習(xí)效果。

（2）將課堂實(shí)驗(yàn)操作為重點(diǎn)，納入考核體系。

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力是物理實(shí)驗(yàn)最重要的目標(biāo)。因此，盡量少些教科書式的灌輸講解，多留點(diǎn)時(shí)間給學(xué)生們自己動(dòng)手操作。在實(shí)驗(yàn)過程中，老師實(shí)時(shí)檢查每位同學(xué)的操作情況，對(duì)不正確的地方給予糾正和指導(dǎo)。為了激勵(lì)學(xué)生，同時(shí)對(duì)操作情況按照優(yōu)、良、中、差進(jìn)行評(píng)定，并納入最后的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

（3）綜合評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)

實(shí)驗(yàn)中心采用“2+4+4”模式評(píng)定單個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)，即預(yù)習(xí)報(bào)告（包括課堂提問）、課堂操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告分別占成績(jī)的20%、40%、40%。這種評(píng)價(jià)模式突出了前期的預(yù)習(xí)和實(shí)踐動(dòng)手能力的重要性，在這種導(dǎo)向下，學(xué)生會(huì)更加重視實(shí)驗(yàn)操作過程，而不是僅僅完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。同時(shí)，這樣評(píng)定的方式，從預(yù)習(xí)、操作和數(shù)據(jù)處理三個(gè)方面較為全面客觀的反映了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握和能力的提升情況。

物理實(shí)驗(yàn)的期末考核方式有多種，常見的有筆試、小論文和考核已做過的實(shí)驗(yàn)等，這些方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。中心采取的方式是，將學(xué)期末的最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)作為考核實(shí)驗(yàn)，要求授課老師簡(jiǎn)單的介紹一下基本步驟和注意事項(xiàng)，其余由學(xué)生自己參照課本獨(dú)立完成，在這過程中，老師根據(jù)學(xué)生的操作情況，對(duì)每一步的完成情況評(píng)分，同時(shí)要求當(dāng)堂完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上交，并將其考核成績(jī)按照30%的比例計(jì)入最后的總成績(jī)。

4　結(jié) 論

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必須以有利于培養(yǎng)具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的人才為目的。實(shí)驗(yàn)中心始終緊緊圍繞“動(dòng)手能力的培養(yǎng)是物理實(shí)驗(yàn)的第一要?jiǎng)?wù)”這個(gè)主體思想，從學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)、教學(xué)內(nèi)容的選取、實(shí)驗(yàn)課程的授課方式以及最后的評(píng)價(jià)方式等幾個(gè)方面層層把關(guān)，有力高效的培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，為同類院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有價(jià)值的借鑒和參考。

［1］ 鄭發(fā)，郝霞，華沙咪，等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程［M］.2 版.合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

［2］ 王興林.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)與提高淺談［J］.科技信息，2013（9）:138.

［3］ 梅孝安，蘇卡林，周菊林，等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革研究［J］.2009，22:94-97.

［4］ 涂亞芳，吳鐵山.應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2013，2:142-144.

Introduction the Reform of University Physics Experiment Teaching in Engineering Colleges

ZHANG Qi-lin
（Anhui Polytechnic University，Anhui Wuhu 241000）

In view of the present some problems of physics experiment teaching in higher engineering college，combining with the teaching experience of experiment center in our school，it put forward practical reform train of thought from teaching thought，teaching content and evaluation system in three aspects.

physics experiment；teaching reform；evaluation system

G642.0

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.02.038

1007-2934（2015）02-0132-03

2014-11-24

安徽工程大學(xué)校青年基金（2013YQ46）