大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)個(gè)性化教學(xué)的探索

西安交通大學(xué)城市學(xué)院 趙麗華

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)個(gè)性化教學(xué)的探索

西安交通大學(xué)城市學(xué)院 趙麗華

本文根據(jù)學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，結(jié)合學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)從實(shí)驗(yàn)類型上、項(xiàng)目上、管理上進(jìn)行了探索，開(kāi)設(shè)了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)，滿足了部分優(yōu)秀學(xué)生的個(gè)性化需求與發(fā)展，有利于高級(jí)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué) 個(gè)性化發(fā)展 物理實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用型人才

西安交通大學(xué)城市學(xué)院按照“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的辦學(xué)理念，在人才培養(yǎng)中，始終貫徹拓寬知識(shí)、強(qiáng)化實(shí)踐、增強(qiáng)能力、提高素質(zhì)的指導(dǎo)思想，堅(jiān)持實(shí)踐訓(xùn)練四年連續(xù)不斷線、素質(zhì)教育貫穿培養(yǎng)全過(guò)程，以培養(yǎng)基礎(chǔ)好、技能強(qiáng)、素質(zhì)高的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)用型人才為目標(biāo)，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門實(shí)踐課，作為開(kāi)路先鋒，它一直在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維方面起著重要作用。但是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)居多，在綜合、創(chuàng)新、設(shè)計(jì)方面涉獵不夠，難以滿足新時(shí)代學(xué)院和學(xué)生的發(fā)展要求。所以，我們要結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)類型、項(xiàng)目、管理上進(jìn)行了一系列個(gè)性化教學(xué)探索，以便實(shí)現(xiàn)高級(jí)應(yīng)用型人才的可持續(xù)培養(yǎng)。

一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)個(gè)性化教學(xué)的必要性和可行性

建校初，物理教學(xué)部的實(shí)驗(yàn)課程只有大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（1）和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（2），其中大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（2）面向全校80%的大一學(xué)生開(kāi)放，屬于基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)，共有8個(gè)，工科類和文科類學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目略有不同，但總體上大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和演示性實(shí)驗(yàn)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（2）面向全校大二理工科學(xué)生開(kāi)放，屬于基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，共有10個(gè)。

近兩年，物理教學(xué)部為了更好發(fā)展，加大了與學(xué)生的交流溝通，去年春天的座談會(huì)中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生大多為“95后”，他們對(duì)于自己感興趣的東西都積極追尋。對(duì)于實(shí)驗(yàn)課，大部分同學(xué)表示：實(shí)驗(yàn)課的上課方式和過(guò)程讓他們受益匪淺，許多同學(xué)對(duì)于演示實(shí)驗(yàn)興趣盎然，不但想知其然，還想知其所以然，還有一些同學(xué)認(rèn)為基礎(chǔ)類物理實(shí)驗(yàn)沒(méi)有挑戰(zhàn)性，他們更喜歡有創(chuàng)新性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。所以，對(duì)于學(xué)生的訴求，物理教學(xué)部高度重視，調(diào)動(dòng)部門所有專職青年教師，聘請(qǐng)外校教授級(jí)老師，借鑒其他系第二課堂實(shí)踐活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，整合實(shí)驗(yàn)室，展開(kāi)多次教學(xué)法活動(dòng)深入探討適合這樣一批學(xué)生發(fā)展的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)管理方式，目前已較有成效。

1.實(shí)驗(yàn)類型的個(gè)性化探索

實(shí)驗(yàn)類型上，物理教學(xué)部開(kāi)設(shè)了選修課：大學(xué)物理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課，面向大二及其以上年級(jí)學(xué)生開(kāi)放，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和儀器設(shè)備進(jìn)行部分調(diào)試、故障排除、數(shù)據(jù)測(cè)試與處理的綜合分析應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

實(shí)踐過(guò)程中，物理實(shí)驗(yàn)室又開(kāi)設(shè)了開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)，面向大二及其以上年級(jí)學(xué)生開(kāi)放，屬于設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)，全面提高學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)結(jié)合作、綜合解決問(wèn)題能力。

2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的個(gè)性化探索

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是研究某些實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)方案、設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)以及其他綜合項(xiàng)目研究。經(jīng)過(guò)兩年的探索，目前，實(shí)驗(yàn)選修課的項(xiàng)目有20項(xiàng)，涉及力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)方面，主要包括光學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如全息照相實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，自組裝顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等；光纖信息與光通信綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；新能源實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；用多普勒效應(yīng)及聲速綜合實(shí)驗(yàn)儀測(cè)量超聲波聲速系統(tǒng)；聲懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；基本傳感器設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；光電傳感器設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；溫度傳感器設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；碰撞打靶實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)懸掛法測(cè)量金屬材料的楊氏模量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；靜態(tài)磁滯回線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；RLC串聯(lián)諧振電路的研究；日光燈電路的研究；用旋光儀測(cè)糖溶液的濃度以及仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)中都有多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目有20項(xiàng)，如直流穩(wěn)壓電源的制作；基于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的無(wú)線鼠標(biāo)制作；1.3瓦新型LED燈的光通量和譜線寬度的研究；色偏振現(xiàn)象研究；利用邁克爾遜干涉儀制備全息光柵；光杠桿法觀測(cè)植物的生長(zhǎng)；基于霍爾效應(yīng)傳感器的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)與裝配調(diào)試；計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)波動(dòng)光學(xué)中的幾種光學(xué)現(xiàn)象；用等厚干涉實(shí)驗(yàn)法研究溶液濃度與折射率的關(guān)系；磁致伸縮研究；激光監(jiān)聽(tīng)實(shí)驗(yàn)儀制作等。

3.實(shí)驗(yàn)管理的個(gè)性化探索

（1）選課

實(shí)驗(yàn)方法主要參照已發(fā)表文獻(xiàn)［27］。實(shí)驗(yàn)組藥物濃度為0.01、0.1、0.5、1、5、25和50 μmol。每組設(shè)6個(gè)復(fù)孔，藥物作用時(shí)間為24 h或48 h。

對(duì)大學(xué)物理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)感興趣的學(xué)生首先登陸學(xué)校選課系統(tǒng)報(bào)名，然后在第一次緒論課后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)老師對(duì)項(xiàng)目的具體介紹到物理教學(xué)部的網(wǎng)站上確定自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)學(xué)生做8個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室依據(jù)實(shí)驗(yàn)難度系數(shù)，加設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性內(nèi)容，部分實(shí)驗(yàn)由2個(gè)或者3個(gè)學(xué)生合作完成。

對(duì)開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)感興趣的學(xué)生直接到物理教學(xué)部網(wǎng)站報(bào)名，根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)和興趣選擇合適的項(xiàng)目或者指導(dǎo)教師，和教師見(jiàn)面后也可以自擬項(xiàng)目。

（2）上課方式

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課每個(gè)實(shí)驗(yàn)室只有一個(gè)實(shí)驗(yàn)，一般都在白天上課。與之不同的是，大學(xué)物理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一安排在3個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，晚上開(kāi)放，三名教師負(fù)責(zé)所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生在課前通過(guò)講義或者其他渠道查閱資料明確實(shí)驗(yàn)原理和方法。課堂上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)卡要求，學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)，遇到問(wèn)題自己先想辦法解決。老師會(huì)實(shí)時(shí)查看學(xué)生情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生出現(xiàn)操作問(wèn)題時(shí)，酌情制止，并啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自查原因，最終完成實(shí)驗(yàn)，大部分實(shí)驗(yàn)要求課堂上完成數(shù)據(jù)處理。

開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)屬于導(dǎo)師制，時(shí)間地點(diǎn)依據(jù)教師學(xué)生情況，完全開(kāi)放，確定后上報(bào)部門管理員，以便提供場(chǎng)所并管理。指導(dǎo)教師幫助興趣小組制定活動(dòng)計(jì)劃，確定研究方向和研究路徑，資料讓學(xué)生找，實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生做，思路讓學(xué)生想，疑難讓學(xué)生議、錯(cuò)誤讓學(xué)生析，過(guò)程中可以適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生幫助其解決研究過(guò)程的問(wèn)題。

（3）考核

大學(xué)物理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)重在過(guò)程，8個(gè)實(shí)驗(yàn)各分為課內(nèi)成績(jī)和課外成績(jī)兩項(xiàng)，共16個(gè)成績(jī)，滿分均為10分（6分及格），分值上最終分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格5個(gè)等級(jí)。其中“不及格”中優(yōu)先考慮一種情況：學(xué)期末匯總有3個(gè)及以上的成績(jī)不及格，則總體成績(jī)不及格。課內(nèi)成績(jī)包括操作（50%）、數(shù)據(jù)（20%）、文明（10%）、衛(wèi)生（10%）、紀(jì)律（10%），讓學(xué)生注重自我管理。課外成績(jī)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求書寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?0%）、實(shí)驗(yàn)儀器（10%）、數(shù)據(jù)處理（60%）、實(shí)驗(yàn)結(jié)論（20%）這四部分，簡(jiǎn)明扼要。數(shù)據(jù)處理部分包括作圖、公式計(jì)算、有效數(shù)字的保留和誤差（不確定度）計(jì)算，借此培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范作圖能力以及數(shù)據(jù)分析處理能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果進(jìn)行陳述和分析，有利于培養(yǎng)學(xué)生的宏觀總結(jié)掌控能力以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力。

開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)借鑒畢業(yè)設(shè)計(jì)的操作細(xì)則，有中期檢查和期末成果匯報(bào)，分“通過(guò)”和“不通過(guò)”2個(gè)等級(jí)。

通過(guò)個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷探索實(shí)踐，部門的綜合實(shí)驗(yàn)室正逐步建設(shè)成為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能可持續(xù)鍛煉提升的基本場(chǎng)所。物理實(shí)驗(yàn)在學(xué)生中贏得了一致好評(píng)，許多學(xué)生在感想中提到綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課和開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)切實(shí)提高了他們研究設(shè)計(jì)過(guò)程中理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手和動(dòng)腦相結(jié)合、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力以及開(kāi)拓創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，還有的同學(xué)在此鍛煉后參加了全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽，取得了優(yōu)異成績(jī)。部門教師在個(gè)性化教學(xué)中也得到了提升，可謂教研相長(zhǎng)。今后我們會(huì)繼續(xù)探索實(shí)踐，以保證大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不斷發(fā)展，在新時(shí)期培養(yǎng)出更多滿足社會(huì)需求的現(xiàn)代化高級(jí)應(yīng)用型人才。

高 遠(yuǎn)，張 蕾，施永強(qiáng).獨(dú)立學(xué)院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐研究［J］.科教文匯，2011.09

ISSN2095-6711/Z01-2015-10-0124