分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ降臉?gòu)建——以安陽工學(xué)院為例

孫興川，崔朝軍

（安陽工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，河南安陽455000）

分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ降臉?gòu)建
——以安陽工學(xué)院為例

孫興川，崔朝軍

（安陽工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，河南安陽455000）

由于安陽工學(xué)院是一所新建本科院校，物理教學(xué)師資隊伍、實驗條件、科研經(jīng)費相對不足，在實驗教學(xué)內(nèi)容上采取了必修與開放式相結(jié)合的教學(xué)模式。這種實驗教學(xué)模式雖然包含了大綱要求的大學(xué)階段學(xué)生應(yīng)掌握的實驗內(nèi)容，但是隨著專業(yè)設(shè)置不斷細化，這樣的實驗教學(xué)模式在實際應(yīng)用中開始顯露不足。明顯表現(xiàn)在沒有緊跟理論課程的步伐，沒有針對不同專業(yè)需求在內(nèi)容上做很好的區(qū)別。而分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ娇梢愿纳七@些教學(xué)中的不足，優(yōu)化教學(xué)資源，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習物理實驗的興趣和主動學(xué)習的熱情，還提高了他們自主學(xué)習、獨立思考和獨立操作的能力。

分層次；模塊化；大學(xué)物理實驗

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.035

隨著經(jīng)濟社會和教育事業(yè)的發(fā)展，我國教育改革已經(jīng)步入了以提高質(zhì)量為核心、走內(nèi)涵式發(fā)展的歷史新階段，而提高高等教育質(zhì)量，最重要的就是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。社會經(jīng)濟發(fā)展到今天，生命科學(xué)、電氣工程、建筑、化學(xué)、計算機等各個領(lǐng)域的問題變得越來越復(fù)雜,問題間的內(nèi)部聯(lián)系更為盤根錯節(jié),每類問題出發(fā)于同一現(xiàn)象的不同視角而得出迥異結(jié)論,技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)不能局限于一個學(xué)科內(nèi)或一學(xué)科內(nèi)的某個分支領(lǐng)域，而大學(xué)物理實驗基于它的對象和方法的普適性、理論的成熟性,對各個學(xué)科具有強大的調(diào)和與指導(dǎo)作用，是應(yīng)用型本科院校建設(shè)與發(fā)展過程中大學(xué)生知識、能力與創(chuàng)新意識協(xié)調(diào)發(fā)展的催化劑。它是通過精心設(shè)計準備實驗過程，排除了次要干擾因素，使學(xué)生預(yù)測、驗證或獲取新的信息,通過技術(shù)性操作來觀測由預(yù)先安排的方法所產(chǎn)生的現(xiàn)象，根據(jù)產(chǎn)生的現(xiàn)象來判斷假設(shè)和預(yù)見的真?zhèn)?；它最大程度地模擬了真實的科學(xué)發(fā)展的過程，通過多個基礎(chǔ)性的實驗讓學(xué)生對物理的力、熱、光、電、原子等概念有深刻的認識，對研究與發(fā)現(xiàn)過程有清楚的脈絡(luò)，極大地拓展了學(xué)生的視野，在學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中加強了學(xué)科之間的交叉融合；大學(xué)物理實驗必然在學(xué)校應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型中起著巨大的推動作用。

1 安陽工學(xué)院大學(xué)物理實驗的現(xiàn)狀分析

由于安陽工學(xué)院（以下簡稱“我校”）是一所新建本科院校，物理教學(xué)師資隊伍、實驗條件、科研經(jīng)費相對不足，在實驗教學(xué)內(nèi)容上采取了必修與開放式相結(jié)合的教學(xué)模式，即基礎(chǔ)性實驗，綜合性、設(shè)計性實驗，與開放性實驗相結(jié)合。這種實驗教學(xué)模式雖然包含了大綱要求的大學(xué)階段學(xué)生應(yīng)掌握的實驗內(nèi)容，但是隨著我校專業(yè)設(shè)置不斷細化，并向應(yīng)用化方向發(fā)展，這樣的實驗教學(xué)模式在實際應(yīng)用中開始顯露不足。明顯的兩條是沒有緊跟理論課程的步伐，并沒有針對不同專業(yè)需求在內(nèi)容上做很好的區(qū)別。這樣會導(dǎo)致學(xué)生理論與實踐的脫節(jié)，知識不能融會貫通，覺得實驗原理無法理解或者認為和所學(xué)專業(yè)相距甚遠而失去對于實驗的興趣。即使教學(xué)計劃硬性地要求，學(xué)生們也把實驗作為負擔而不是實踐的機會。筆者結(jié)合多年的物理實驗教學(xué)經(jīng)驗認為分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ娇梢愿纳七@些教學(xué)中的不足之處，優(yōu)化教學(xué)資源，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習物理實驗的興趣和主動學(xué)習的熱情，還可提高他們自主學(xué)習、獨立思考和獨立操作的能力。

2 分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ降臉?gòu)建

2.1 分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ降幕疽?/p>

1）基礎(chǔ)性實驗的教學(xué)地位必須保證?；A(chǔ)性實驗指在教學(xué)中可以使學(xué)生具備基本的實驗知識和基本的實驗技能類實驗，例如長度的測量、密度的測量等實驗，通過這些實驗可以使學(xué)生掌握基本的誤差計算方法和實驗數(shù)據(jù)的處理方法或?qū)嶒瀳蟾婊緦懽鞣椒ǎ⒛苁箤W(xué)生正確使用基本實驗儀器進行測量、分析。它是為各理工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習專業(yè)實踐課程做基礎(chǔ)性準備的，如果學(xué)生

不能順利地完成基礎(chǔ)性物理實驗，是不可能順利地完成設(shè)計性和綜合性實驗的。因此，基礎(chǔ)性實驗的教學(xué)地位必須保證，也就是說它必須包含到每一個模塊的第一層次。

2）綜合性、設(shè)計性實驗要與理論課銜接，內(nèi)容上要從易到難，我們必須根據(jù)應(yīng)用型本科院校學(xué)生生源質(zhì)量總體偏低的特點，理論與實踐課程間隔時間段不能太大，課程安排也應(yīng)由淺入深，逐步提高大學(xué)物理實驗的教學(xué)質(zhì)量。

圖1 物理實驗?zāi)K劃分示意圖

3）應(yīng)用性實驗必須結(jié)合現(xiàn)有實驗條件，根據(jù)地方、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展特點來建設(shè)。

2.2 根據(jù)相關(guān)專業(yè)，建設(shè)模塊的具體內(nèi)容

對不同的專業(yè)需進行不同的物理實驗，具體的實驗?zāi)K劃分如圖1所示。

下面以我校電子信息與電氣工程學(xué)院通信工程專業(yè)為例來具體說明

2.2.1 基礎(chǔ)物理實驗階段

首先，應(yīng)包含實驗理論知識，如：物理基本常識、誤差分析，概率分布規(guī)律的教學(xué)內(nèi)容,誤差分布規(guī)律的實驗研究，如：最小二乘法、實驗不確定度計算、有效數(shù)字位數(shù)等。其次，應(yīng)包含長度測量、密度測量、讀數(shù)顯微鏡、萬用表的使用、測金屬絲直徑等實驗，讓學(xué)生學(xué)習物理基本的測量方法與技能，結(jié)合直接測量與間接測量、不確定度的傳遞等理論知識完成實驗報告。

這一階段的教學(xué)是以教師為主，教師發(fā)揮主導(dǎo)作用。學(xué)生必須循序漸進地完成實驗的全部內(nèi)容并寫出較為完備的實驗報告。這樣，既加深了學(xué)生對誤差分布的統(tǒng)計規(guī)律和測量結(jié)果不確定度概念的深入理解，又學(xué)習了實驗測量基礎(chǔ)儀器的使用技能，并對物理實驗基本程序、實驗報告撰寫方法等有了基本的了解。

2.2.2 綜合性、設(shè)計性物理實驗階段

本階段在完成基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，提高了儀器設(shè)備的復(fù)雜程度，提供了許多內(nèi)容廣泛、實驗類型齊全、綜合性較強，相對于基本實驗來說難度較大，又貼合專業(yè)特點的實驗課題，通信工程專業(yè)應(yīng)包含如下實驗：示波器的使用實驗、惠斯通電橋測電阻實驗、電流場模擬靜電場實驗、電位差計實驗、牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑實驗、邁克爾遜干涉儀測激光的波長實驗、分光計實驗等。這一階段以學(xué)生實踐為主，在實驗進行的過程中，教師只負責結(jié)合理論介紹實驗原理，適時地進行指導(dǎo)，具體的實驗步驟的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集及整理直至做完實驗完成報告，均由學(xué)生獨立設(shè)計并完成，讓學(xué)生在進行設(shè)計性實驗時，感到自己是儀器的主人，這樣就會為了設(shè)計好一個方案,查閱多種資料，反復(fù)修改完善。其目的就是通過綜合性、設(shè)計性實驗的實踐，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生把已經(jīng)學(xué)過的知識綜合、提高，全面靈活地加以運用，以此來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

2.2.3 應(yīng)用性實驗階段

應(yīng)用性實驗是在綜合性、設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)之上的結(jié)合專業(yè)特點，對學(xué)生的科學(xué)研究水平、項目的開發(fā)應(yīng)用水平進行提高的實驗內(nèi)容，它更接近現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向。如通信工程專業(yè)應(yīng)包含光信息與光通信綜合實驗、光電調(diào)制實驗、聲光調(diào)制實驗、塞曼效應(yīng)實驗、表面磁光克爾效應(yīng)實驗、音頻信號在光纖中傳輸實驗等。這些實驗都是學(xué)生應(yīng)用通信知識，開發(fā)相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)實驗，可以為學(xué)生將來作為技術(shù)工作者或從事科研工作打下堅實的基礎(chǔ)。這一階段教師主要提供實驗條件，可以組織一些大學(xué)生創(chuàng)新活動，與學(xué)生共同開發(fā)一些小發(fā)明，來提高學(xué)生的興趣與主觀能動

性。也可以聯(lián)系本區(qū)域相關(guān)領(lǐng)域的公司，讓學(xué)生進行實地觀摩，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的積極性。

3 分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ降膸c討論

分層次模塊化大學(xué)物理實驗?zāi)Ｊ?，可以最大限度地利用現(xiàn)有的儀器資源對學(xué)生進行專業(yè)的培養(yǎng)，其不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習物理實驗的興趣和主動學(xué)習的熱情，還提高了他們自主學(xué)習、獨立思考和獨立操作的能力。同時也能合理配置實驗教學(xué)資源，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量。對于應(yīng)用型本科有幾點必須注意：首先我校物理實驗基本實驗階段學(xué)時數(shù)尚顯不足，而隨著分層次模塊化實驗教學(xué)的實施,必然會使教師工作量大大增加。這在一定程度上影響到教學(xué)安排和教師積極性的發(fā)揮。其次我校某些物理實驗雖然一定數(shù)量的儀器，但如果對全校學(xué)生進行統(tǒng)籌安排卻明顯不足。第三，實施分層次模塊化大學(xué)物理實驗，必須建立新的完備的大學(xué)物理和物理實驗的教學(xué)規(guī)范和規(guī)章制度以及完善的教學(xué)評價體系。筆者相信經(jīng)過幾年的探索與實踐，不斷地改善教學(xué)中的問題與不足，分層次模塊化大學(xué)物理實驗教學(xué)模式一定會在學(xué)校應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型中起到巨大的推動作用。

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Application-oriented University in the Hierarchical Modular Construction of University Physics Experiment Model

SUN Xingchuan,CUN Chaojun
（Anyang Institute of Technology,Faculty of Mathematics and Physics,Anyang 455000,China）

Because our school is a newly built undergraduate course colleges and universities,teachers of phys?ics teachers,experimental conditions,and inadequate funding relative,in the experimental teaching content to take compulsory combined with open teaching mode.Although this experimental teaching mode contains a gener?al outline of college students should master the experiment content,but with the elaboration specialties in our school,and to the direction of the application and development of the experiment teaching mode in practice to show.Obvious two is not keep up with the pace of theory course,and there is no demand for different majors in content to do good.University physics experiment model and hierarchical modular can improve the deficiency of the teaching,optimize the teaching resources,not only can stimulate the students'interest in learning physics ex?periment and active learning enthusiasm,also improves their autonomous learning ability,independent thinking and independent operation.

hierarchica;modula;the university physics experiment

G420

A

1673-2928（2016）06-0110-03

（責任編輯：郝安林）

2015-12-29

孫興川（1977-），男，河南濮陽人，安陽工學(xué)院數(shù)理學(xué)院講師，碩士，研究方向：鋰離子電池。