淺談大學(xué)物理實驗教學(xué)體系的構(gòu)建和優(yōu)化

薛禹（北華大學(xué)　物理學(xué)院，吉林　吉林　132013）

淺談大學(xué)物理實驗教學(xué)體系的構(gòu)建和優(yōu)化

薛禹
（北華大學(xué)物理學(xué)院，吉林吉林132013）

摘要：我國教學(xué)改革的進(jìn)一步深化，教育現(xiàn)實為教學(xué)提出了更高的要求。在以生為本的教學(xué)理念支持下，實驗項目的模塊化發(fā)展是基礎(chǔ)，實驗教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步優(yōu)化是核心，層次教學(xué)是重要的手段，實驗教學(xué)運行方式的改善和實驗管理模式的變革是保障，針對本校的物理實驗教學(xué)體系的現(xiàn)狀，對其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和構(gòu)建，希望可以實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提升，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提升動手能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗；教學(xué)體系；構(gòu)建和優(yōu)化

國際金融危機在消退后，中國經(jīng)濟(jì)的增長逐漸恢復(fù)。從這次經(jīng)濟(jì)危機對我國的影響中得知，中國經(jīng)濟(jì)遭受了一次重創(chuàng)，不僅影響了我國的實體經(jīng)濟(jì)，同時也對我國的民生產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，其中最為突出的就是就業(yè)形勢變得愈發(fā)嚴(yán)峻，學(xué)生在就業(yè)和工作中都面臨著巨大挑戰(zhàn)，面對嚴(yán)峻的就業(yè)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會環(huán)境的變革中，教學(xué)中的基礎(chǔ)教學(xué)課程改革也需要進(jìn)一步推進(jìn)，學(xué)生需要具備理論和實踐相結(jié)合的綜合能力。在大學(xué)物理教學(xué)中高質(zhì)量的物理實驗教學(xué)成為了一項重要的教學(xué)工作。

一、大學(xué)物理實驗教學(xué)的意義

大學(xué)物理實驗課程是工科學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)后第一次接觸的實驗課程，同時也拉開了大學(xué)生開展研究和實踐學(xué)習(xí)的序幕。作為基礎(chǔ)性的實踐學(xué)科，它對學(xué)生的動手實踐能力的培養(yǎng)具有重要意義。物理實驗的內(nèi)容體系可以分為三個層次：基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計性；其中包含了基本量的測量和近代物理學(xué)實驗方法和技術(shù)的應(yīng)用，凸顯了由淺入深，由簡單到復(fù)雜的階段。對實驗項目和內(nèi)容實行了具體規(guī)劃；實驗中主要涉及的方法有對比法、放大法和干涉法等；其中還包含了誤差的發(fā)現(xiàn)和消除，對不確定計量的詳細(xì)誤差研究理論等。[1]同時還能實現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在應(yīng)用型人才的培養(yǎng)中具有重要的意義。

二、實施分層次教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)模塊的優(yōu)化

當(dāng)前，我校大學(xué)物理實驗課程主要面向多個學(xué)院的20多個專業(yè)，全年一共開設(shè)了一百多個行政自然班。針對不同學(xué)科的專業(yè)要求，物理實驗教學(xué)中心實施了分類教學(xué)，一共分為三個層次。第一層次主要面對工科學(xué)生；第二層次是面對理科學(xué)生；第三層次是面對農(nóng)醫(yī)科學(xué)生。并且實現(xiàn)了將大學(xué)物理實驗從理論教學(xué)中分離，成為一門獨立課程，對教學(xué)大綱和教學(xué)計劃進(jìn)行獨立編寫。實現(xiàn)了在聯(lián)系理論知識的同時靈活的組織并開展實驗教學(xué)。物理實驗教學(xué)的中心需要對三基進(jìn)行審視，三基分別是基礎(chǔ)知識、基本方法和基本技能，實驗教學(xué)內(nèi)容對原有的基本實驗項目進(jìn)行了篩選，并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)。同時要做好學(xué)校設(shè)備和經(jīng)費的支出項目建設(shè)，積極向省教育和財政廳尋求項目支持資金。逐步開設(shè)虛擬實驗遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)和電路設(shè)計等綜合性、設(shè)計性強的實驗室。[2]

三、豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

觀察以往的物理實驗教學(xué)內(nèi)容，物理實驗需要對多個教學(xué)主體進(jìn)行開放，但是學(xué)校內(nèi)的實驗儀器數(shù)量和實驗項目是一定的，基于此教師要對不同程度的實驗進(jìn)行開發(fā)，多在幾個班級中展開難易程度不同的實驗課程。實踐課程和理論課程之間是相互脫節(jié)的，不具有層次性特征，也沒有先后的區(qū)別，對專業(yè)方向也沒有清楚的區(qū)別。大學(xué)物理實驗課程要對基礎(chǔ)實驗進(jìn)行保障，同時還要豐富和創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和時間上的聯(lián)系，爭取同步進(jìn)行，不斷提升起點，減少簡單性驗證實驗的開展，在教學(xué)中加入更多綜合性實驗內(nèi)容，結(jié)合大學(xué)物理教學(xué)的理論建構(gòu)具有基礎(chǔ)性和綜合性的多種實驗。對必選和自選實驗的比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證在完成必選實驗的前提下，為學(xué)生準(zhǔn)備更多實驗項目，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)，結(jié)合學(xué)生的興趣，實現(xiàn)學(xué)生實驗項目選擇的自主性。這樣學(xué)生在掌握必要的實驗技能后，實現(xiàn)自由選擇實驗項目，做自己喜歡的實驗，保證學(xué)生在實驗中保持積極良好的情緒，促進(jìn)學(xué)生在實驗中的創(chuàng)新和思考。[3]在保證學(xué)生可以單獨完成實驗的前提下設(shè)置更多的實驗方法。同時還要開設(shè)綜合性較強需要多人合作完成的實驗項目，實現(xiàn)兩人或兩人以上的分組實驗，實現(xiàn)學(xué)生團(tuán)隊合作能力和科技創(chuàng)新能力的提升。

四、改善教學(xué)方式，實現(xiàn)教學(xué)效率的提升

多媒體課件的應(yīng)用在教學(xué)方法的進(jìn)一步完善中是十分普遍的做法，但是多媒體教學(xué)課件中很多都是制作粗糙、華而不實，針對這一現(xiàn)象，部分院校的實驗中心教師制作了許多實用性強、配套完善的多媒體課件，其中充分展示了實驗原理、詳細(xì)的操作過程和細(xì)致的數(shù)據(jù)測量以及實際應(yīng)用等，具有直觀、生動等特點。但是對于怎樣利用好多媒體教學(xué)資源，教師程度不夠，使用課件還不如不用，并不是所有的教學(xué)項目都適合應(yīng)用多媒體。要想達(dá)到良好的教學(xué)效果，在多媒體技術(shù)使用的同時還要確定最佳切入點，掌握好時機，在適當(dāng)、適度、適時的情況下引入多媒體教學(xué)技術(shù)。不如在解決抽象的疑難問題中，教師可以采用多媒體授課形式，對學(xué)習(xí)氣氛進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證學(xué)生注意力的集中。否則對抽象問題進(jìn)行單純性講解是十分枯燥的，造成教學(xué)效率的下降。當(dāng)前基本上所有的學(xué)生都已經(jīng)有了電腦，就算沒有電腦的同學(xué)也會經(jīng)常上網(wǎng)。學(xué)生對通過網(wǎng)絡(luò)途徑傳播的內(nèi)容比較容易接受，因此教師可以將原理復(fù)雜、步驟繁瑣的實驗演示在學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行上傳，學(xué)生既可以實現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)習(xí)，還能在課后或課余時間進(jìn)行復(fù)習(xí)，教師在使用課件講解中可以實現(xiàn)教學(xué)的重點的突出講解和演示，避免教師在短暫的時間中不能將原理講清楚、講明白，例如教師在講臺上對一臺實驗儀器的演示中，會有很多學(xué)生看不到或者看不懂的現(xiàn)象發(fā)生，影響實驗教學(xué)的進(jìn)程。[4]

五、使用多種教學(xué)手段，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

對于物理實驗教學(xué)教師缺乏教學(xué)技能的缺陷，教學(xué)手段傳統(tǒng)陳舊、單一，通常采取保姆式的教學(xué)方法，學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到任何困難就向老師發(fā)問，教師不是引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生而是直接告訴學(xué)生怎樣實施，造成學(xué)生思維被限制的問題。一門無趣且具程序化課程會讓學(xué)生感到枯燥，甚至對物理教學(xué)實驗產(chǎn)生抵觸情緒，參與實現(xiàn)教學(xué)往往抱著應(yīng)付的態(tài)度，沒有發(fā)揮寶貴的實驗資源，對學(xué)生能力和素養(yǎng)的提升及學(xué)習(xí)積極性造成阻礙，同時也阻礙了學(xué)生創(chuàng)造性思維的形成。針對動手能力較差的學(xué)生，物理實驗指導(dǎo)教師可以對實驗內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解，結(jié)合物理實驗設(shè)置問題情境，激發(fā)實驗探究興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，以及提出問題、分析問題和解決問題的能力。情景的創(chuàng)設(shè)主要是為了實現(xiàn)學(xué)生將已經(jīng)掌握的知識和新知識之間產(chǎn)生的沖突，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和探究問題的欲望，提出有價值的問題設(shè)想。指導(dǎo)教師可以利用生活、實驗和社會中存在的實際問題，創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)和提出問題的情景。教師要縮短知識講解的時間，讓學(xué)生多用眼看，多動手操作，多用腦思考，在問題出現(xiàn)后可以實現(xiàn)學(xué)生對問題進(jìn)行獨立解決，避免教師代替學(xué)生學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生在教學(xué)中沒有任何事情可做的情況發(fā)生，使學(xué)生體會到自己在每一個步驟中都能實現(xiàn)自身能力的提升，學(xué)生的想象力可以得到充分發(fā)揮，在實驗中獲得成就感，在保證實驗完整性的基礎(chǔ)上，對學(xué)生的實驗記錄數(shù)據(jù)和分析進(jìn)行檢查。并且不斷鼓勵學(xué)生利用有限的器材進(jìn)行實用性的實驗擴展，對實驗進(jìn)行改進(jìn)，將實驗內(nèi)容和生活內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)系，擴展學(xué)生實驗的應(yīng)用性。

六、利用科學(xué)化管理，實施開放式教學(xué)

傳統(tǒng)實驗考評法中主要是課堂中操作、課前預(yù)習(xí)以及完成課后實驗報告等，在以上的每一項過程中教師都要給出公平公正的評價，認(rèn)真對待對學(xué)生的考評。但是這些都只是機械的重復(fù)性措施，對學(xué)生的實驗報告作假抄襲等現(xiàn)象不能實現(xiàn)制止，造成最后的實驗評價成績對學(xué)生的創(chuàng)新和動手能力沒有充分的體現(xiàn)。因此，教師要實施免試和實踐操作結(jié)合的考評方法，實行對學(xué)生的綜合性評價，在考評中加入學(xué)生開放性實驗和設(shè)計性實驗中體現(xiàn)出的創(chuàng)新意識、動手操作能力的評價等，并確定操作能力較好、成績比較優(yōu)秀的學(xué)生名單。同時還要為學(xué)生提供相對寬松且對學(xué)生個性發(fā)展十分有利的氛圍，在保證學(xué)生完成一定數(shù)量的基礎(chǔ)實驗，在學(xué)生掌握了基本技能和方法后，教師可以為學(xué)生實施開放式教學(xué)。開放式教學(xué)模式可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺來實現(xiàn)，物理實驗可以利用學(xué)院網(wǎng)對學(xué)生實現(xiàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化管理。在校園網(wǎng)上建立物理實驗中心網(wǎng)頁，利用網(wǎng)上實驗預(yù)約和網(wǎng)上服務(wù)的功能。學(xué)生在校園網(wǎng)上可以充分自由選擇自己喜歡的實驗實踐，瀏覽物理相關(guān)知識，對實驗成績進(jìn)行等；在開放性物理實驗教學(xué)中要以設(shè)計性課程為主。該途徑是實現(xiàn)學(xué)生能力提升的重要途徑之一。教師可以在學(xué)校的網(wǎng)頁上對設(shè)計性實驗項目開放時間進(jìn)行公布，結(jié)合實驗要求，對相關(guān)資料進(jìn)行查閱和查找，畫出實驗設(shè)計圖，教師對其理論可行性進(jìn)行檢查，并為其提供實驗方法和實驗儀器，幫助其初步制定實驗步驟，在授課時間獨立完成實驗。

七、課外實驗基地的建設(shè)

實現(xiàn)創(chuàng)新實驗教育是一個比較漫長的過程，它同學(xué)校的師資水平和教學(xué)設(shè)施之間有著密切聯(lián)系，建立基礎(chǔ)物理實驗和物理實驗的活動小組，擴大學(xué)生的視野，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，經(jīng)常對學(xué)院專家和教師進(jìn)行邀請，促進(jìn)其對學(xué)生新產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)行指導(dǎo)，保證學(xué)生科研、實驗的質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生在物理實驗課程中的積極性，同時還實現(xiàn)了對學(xué)校教育資源的充分利用。

八、結(jié)束語

依據(jù)學(xué)生的綜合實驗素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提升，對教學(xué)模塊實施分層系優(yōu)化，建立和優(yōu)化物理實驗教學(xué)的體系。此外還要對教學(xué)運行的方式進(jìn)行變革，優(yōu)化物理實驗室的管理，開展開放式實驗教學(xué)，不僅可以提升學(xué)習(xí)的積極性和主動性，同時還對非實驗室中的資源進(jìn)行了充分利用。通過近幾年的教學(xué)實踐和教學(xué)成果可知，大學(xué)物理實驗室教學(xué)體系在實施后大大促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。主要體現(xiàn)在兩個方面，一是學(xué)生的實驗成績在不斷的提升，學(xué)生對實驗教學(xué)的更加重視，學(xué)生在實驗教學(xué)中的積極性較高，可以在實驗教學(xué)中體會到一定的樂趣。另外，課外物理實驗成果在省外的學(xué)術(shù)比賽中獲得了許多獎項。但是我們需要知道的是，實驗教學(xué)體系的建構(gòu)和優(yōu)化并不是一朝一夕就能實現(xiàn)的，需要一個過程，對大學(xué)物理實驗教學(xué)體系優(yōu)化和評價，以及長遠(yuǎn)效益還需要進(jìn)一步的跟蹤和調(diào)查。

參考文獻(xiàn)

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[2]張欣艷，王暢，趙達(dá).大學(xué)物理設(shè)計性實驗教學(xué)體系的構(gòu)建[J].高師理科學(xué)刊，2009，5：102-104.

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[5]潘光義.大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量評估體系構(gòu)建研究[J].教育教學(xué)論壇，2013，40：171-172.

Abstract:As China's reform of teaching has been deepening further, education reality proposes higher requirements for teaching. With the support of a student-centered teaching philosophy, modular development of pilot projects is the basis and further optimization of the experimental teaching content is the core, the level teaching is an important means. Changing operation mode of experiment teaching and reforming experimental management mode is the protection. Aiming at the status quo of the teaching system of physics experiment in our college, the further optimization and construction has been done, hoping to improve the quality of teaching, fully mobilize the students' enthusiasm and train students' operating ability and initiative spirit.

Keywords:university physics experiment; teaching system; construction and optimization

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）05-0097-02

作者簡介：薛禹（1984-），男，漢族，吉林省吉林市人，碩士，北華大學(xué)物理學(xué)院，助教，研究方向：物理學(xué)。