深入推進大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?/h1>
2017-10-19 07:51:34廖文虎廖立新
東方教育 2017年15期
廖文虎+廖立新
摘要：結(jié)合當(dāng)前大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動性的客觀現(xiàn)實，深入推進大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化改革，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗；教學(xué)現(xiàn)狀；教學(xué)信息化；實驗?zāi)芰?/p>
1引言
大學(xué)物理實驗是高等教育課程的一個重要組成部分，其教育功能和教育價值不僅僅體現(xiàn)在為后續(xù)課程服務(wù)上，更重要的是它對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、動手實踐能力以及分析問題和解決問題的能力具有不可替代的作用。如何充分發(fā)揮大學(xué)物理實驗在人才培養(yǎng)中的重要作用，隨著信息時代、互聯(lián)網(wǎng)時代和大數(shù)據(jù)時代的到來，什么樣的教學(xué)體系和教學(xué)模式才能最大程度地提升大學(xué)物理實驗教學(xué)的效率是擺在實驗教師和實驗管理人員眼前的重大課題，深入推進信息化實驗教學(xué)無疑是大勢所趨。
2 大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀
長期以來以應(yīng)試教育為主導(dǎo)的中學(xué)物理教學(xué)，導(dǎo)致剛剛踏入大學(xué)校門的大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力不強，主動探究問題的意識尚未建立起來。此外，目前大學(xué)物理實驗的教學(xué)基本上還是沿用教師講授、現(xiàn)場演示、個別輔導(dǎo)的老路線。開設(shè)的實驗項目陳舊且大多為驗證性實驗，不同的實驗內(nèi)容卻有著幾乎一致的教學(xué)要求，即學(xué)生實驗課前按照教材預(yù)習(xí)并完成預(yù)習(xí)報告，上課前教師簡要介紹實驗原理，結(jié)合實驗儀器講解實驗步驟和數(shù)據(jù)處理方法，學(xué)生按照教師的講解去完成相應(yīng)的實驗操作和實驗數(shù)據(jù)的記錄，現(xiàn)場或回去完成實驗報告。如此為了實驗而實驗的做法，往往會導(dǎo)致學(xué)生的課前預(yù)習(xí)流于形式，大部分學(xué)生只是對著實驗教材摘抄一部分內(nèi)容敷衍了事（少部分認(rèn)真的學(xué)生會更詳細全面地摘抄實驗教材的相關(guān)內(nèi)容），學(xué)生對實驗設(shè)備、實驗條件、實驗內(nèi)容、實驗注意事項等關(guān)鍵點幾乎一無所知（實驗教師上課的時候通過提問即可驗證）；另外，學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的處理都按老師介紹的方法去做，結(jié)果千篇一律，學(xué)生自始至終處于被動接受的狀態(tài)，不利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)思維方法。結(jié)合多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗，在教師不講解實驗步驟的條件下，讓學(xué)生自主實驗，80%-90%的同學(xué)難以獨立完成。面對設(shè)計性實驗，積極接受挑戰(zhàn)的同學(xué)少之又少，從學(xué)生提出的實驗方案分析可以看出，有自己想法（不論其想法正確與否） 的學(xué)生很少，創(chuàng)新性設(shè)計方案更是鳳毛麟角?？梢?，大家習(xí)慣了走傳統(tǒng)實驗的老路，習(xí)慣于簡單模仿，缺乏自己的獨立思考、創(chuàng)新思維。因此，必須更新大學(xué)物理實驗教學(xué)理念[1-4]，以培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰楹诵?，在實驗教學(xué)體系和教學(xué)模式方面進行改革，化被動的實驗為主動的探究，逐步幫學(xué)生建立起“終身學(xué)習(xí)”的理念。
3深入推進大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化
現(xiàn)代信息技術(shù)與物理實驗教學(xué)的深度融合是大勢所趨，是大學(xué)物理實驗教學(xué)改革[2]的必由之路。學(xué)校實驗室與設(shè)備管理中心、教務(wù)處以及學(xué)院十分重視實驗室教學(xué)及管理的信息化建設(shè)，投入人力財力物力加強物理實驗信息化課程群數(shù)字資源的建設(shè)，并以此為基礎(chǔ)成功申報力學(xué)與工程省級虛擬仿真實驗[3]教學(xué)中心。學(xué)院2016年購買了科大奧銳公司開發(fā)的大學(xué)物理仿真實驗（Online版），該平臺可供學(xué)生在線預(yù)習(xí)、虛擬操作，有助于學(xué)生了解實驗過程和步驟，深入理解實驗原理，激發(fā)實驗興趣，從而提高實驗效率。以Flash軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合其他圖形圖像處理軟件，對大學(xué)物理實驗以及物理學(xué)專業(yè)實驗中的光學(xué)部分、力熱實驗中的熱傳導(dǎo)綜合實驗進行了系統(tǒng)設(shè)計和模擬，讓學(xué)生更加形象直觀地理解邁克爾遜干涉儀、熱傳導(dǎo)綜合實驗儀等的結(jié)構(gòu)及其工作原理，更好地開展光學(xué)和熱傳導(dǎo)方面的實驗。通過多年的積累，已建立起儀器圖片、實驗教學(xué)PPT、實驗仿真FLASH課件、實驗教學(xué)視頻等豐富的信息化數(shù)字資源，并及時將這些資源上傳到虛擬仿真平臺供學(xué)生學(xué)習(xí)。2011年在湖南省普通高校多媒體教育軟件大賽中獲得三等獎，2014年在湖南省首屆現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用競賽中獲得一等獎。物理實驗教學(xué)中虛擬、仿真軟件的研制與開發(fā)2013年被立項為湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目，分析和總結(jié)了吉首大學(xué)省級物理實驗教學(xué)示范中心在物理實驗信息化[4]數(shù)字資源的建設(shè)和開發(fā)方面的新做法，以及取得的初步成效。
4結(jié)語
大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化建設(shè)任重道遠，必須從師資隊伍建設(shè)、人財物的投入、理論-實驗教學(xué)相結(jié)合等方面全面推進，才能更好地激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，取得更好的實驗教學(xué)效果。
（1）在崗位設(shè)置、職稱評定、工作量計算等方面向參與實踐指導(dǎo)的教師傾斜，鼓勵和吸引年輕博士、碩士進入實驗室工作，提高實驗教學(xué)和管理隊伍的層次。
（2）加大對實驗室信息化的投入，加快實驗室信息化建設(shè)的步伐，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和手段，提高實驗教學(xué)和管理的信息化水平。
（3）建立理論與實踐教學(xué)“兼容互通”機制，保證教育教學(xué)改革的深入開展，為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供保障。
參考文獻：
[1]徐志君， 魏高堯， 隋成華.改革大學(xué)物理實驗教學(xué)培養(yǎng)自主實驗?zāi)芰J].實驗室研究與探索，2011，30（6）：272-274.
[2]牟艷秋，白士剛等.數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].林區(qū)教學(xué)，2013，（6）：95-96.
[3]邱會華，周鵬.虛擬仿真實驗在物理化學(xué)實驗教學(xué)中的作用[J].山東化工，2016，45（17）：132-133.
[4]廖立新，廖文虎.物理實驗信息化數(shù)字資源的建設(shè)與利用——以吉首大學(xué)物理實驗教學(xué)中心為例[J]. 科技視界，2017，3：91.
基金項目：
吉首大學(xué)實驗教學(xué)改革重點項目-大學(xué)物理演示實驗教學(xué)改革研究與實踐（No. 2015SYJG006） ；
湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目-物理實驗教學(xué)中虛擬、仿真軟件的研制與開發(fā)（ 湘教通[2013]223號）。
廖文虎+廖立新
摘要：結(jié)合當(dāng)前大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動性的客觀現(xiàn)實，深入推進大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化改革，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗；教學(xué)現(xiàn)狀；教學(xué)信息化；實驗?zāi)芰?/p>
1引言
大學(xué)物理實驗是高等教育課程的一個重要組成部分，其教育功能和教育價值不僅僅體現(xiàn)在為后續(xù)課程服務(wù)上，更重要的是它對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、動手實踐能力以及分析問題和解決問題的能力具有不可替代的作用。如何充分發(fā)揮大學(xué)物理實驗在人才培養(yǎng)中的重要作用，隨著信息時代、互聯(lián)網(wǎng)時代和大數(shù)據(jù)時代的到來，什么樣的教學(xué)體系和教學(xué)模式才能最大程度地提升大學(xué)物理實驗教學(xué)的效率是擺在實驗教師和實驗管理人員眼前的重大課題，深入推進信息化實驗教學(xué)無疑是大勢所趨。
2 大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀
長期以來以應(yīng)試教育為主導(dǎo)的中學(xué)物理教學(xué)，導(dǎo)致剛剛踏入大學(xué)校門的大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力不強，主動探究問題的意識尚未建立起來。此外，目前大學(xué)物理實驗的教學(xué)基本上還是沿用教師講授、現(xiàn)場演示、個別輔導(dǎo)的老路線。開設(shè)的實驗項目陳舊且大多為驗證性實驗，不同的實驗內(nèi)容卻有著幾乎一致的教學(xué)要求，即學(xué)生實驗課前按照教材預(yù)習(xí)并完成預(yù)習(xí)報告，上課前教師簡要介紹實驗原理，結(jié)合實驗儀器講解實驗步驟和數(shù)據(jù)處理方法，學(xué)生按照教師的講解去完成相應(yīng)的實驗操作和實驗數(shù)據(jù)的記錄，現(xiàn)場或回去完成實驗報告。如此為了實驗而實驗的做法，往往會導(dǎo)致學(xué)生的課前預(yù)習(xí)流于形式，大部分學(xué)生只是對著實驗教材摘抄一部分內(nèi)容敷衍了事（少部分認(rèn)真的學(xué)生會更詳細全面地摘抄實驗教材的相關(guān)內(nèi)容），學(xué)生對實驗設(shè)備、實驗條件、實驗內(nèi)容、實驗注意事項等關(guān)鍵點幾乎一無所知（實驗教師上課的時候通過提問即可驗證）；另外，學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的處理都按老師介紹的方法去做，結(jié)果千篇一律，學(xué)生自始至終處于被動接受的狀態(tài)，不利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)思維方法。結(jié)合多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗，在教師不講解實驗步驟的條件下，讓學(xué)生自主實驗，80%-90%的同學(xué)難以獨立完成。面對設(shè)計性實驗，積極接受挑戰(zhàn)的同學(xué)少之又少，從學(xué)生提出的實驗方案分析可以看出，有自己想法（不論其想法正確與否） 的學(xué)生很少，創(chuàng)新性設(shè)計方案更是鳳毛麟角?？梢?，大家習(xí)慣了走傳統(tǒng)實驗的老路，習(xí)慣于簡單模仿，缺乏自己的獨立思考、創(chuàng)新思維。因此，必須更新大學(xué)物理實驗教學(xué)理念[1-4]，以培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰楹诵?，在實驗教學(xué)體系和教學(xué)模式方面進行改革，化被動的實驗為主動的探究，逐步幫學(xué)生建立起“終身學(xué)習(xí)”的理念。
3深入推進大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化
現(xiàn)代信息技術(shù)與物理實驗教學(xué)的深度融合是大勢所趨，是大學(xué)物理實驗教學(xué)改革[2]的必由之路。學(xué)校實驗室與設(shè)備管理中心、教務(wù)處以及學(xué)院十分重視實驗室教學(xué)及管理的信息化建設(shè)，投入人力財力物力加強物理實驗信息化課程群數(shù)字資源的建設(shè)，并以此為基礎(chǔ)成功申報力學(xué)與工程省級虛擬仿真實驗[3]教學(xué)中心。學(xué)院2016年購買了科大奧銳公司開發(fā)的大學(xué)物理仿真實驗（Online版），該平臺可供學(xué)生在線預(yù)習(xí)、虛擬操作，有助于學(xué)生了解實驗過程和步驟，深入理解實驗原理，激發(fā)實驗興趣，從而提高實驗效率。以Flash軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合其他圖形圖像處理軟件，對大學(xué)物理實驗以及物理學(xué)專業(yè)實驗中的光學(xué)部分、力熱實驗中的熱傳導(dǎo)綜合實驗進行了系統(tǒng)設(shè)計和模擬，讓學(xué)生更加形象直觀地理解邁克爾遜干涉儀、熱傳導(dǎo)綜合實驗儀等的結(jié)構(gòu)及其工作原理，更好地開展光學(xué)和熱傳導(dǎo)方面的實驗。通過多年的積累，已建立起儀器圖片、實驗教學(xué)PPT、實驗仿真FLASH課件、實驗教學(xué)視頻等豐富的信息化數(shù)字資源，并及時將這些資源上傳到虛擬仿真平臺供學(xué)生學(xué)習(xí)。2011年在湖南省普通高校多媒體教育軟件大賽中獲得三等獎，2014年在湖南省首屆現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用競賽中獲得一等獎。物理實驗教學(xué)中虛擬、仿真軟件的研制與開發(fā)2013年被立項為湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目，分析和總結(jié)了吉首大學(xué)省級物理實驗教學(xué)示范中心在物理實驗信息化[4]數(shù)字資源的建設(shè)和開發(fā)方面的新做法，以及取得的初步成效。
4結(jié)語
大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化建設(shè)任重道遠，必須從師資隊伍建設(shè)、人財物的投入、理論-實驗教學(xué)相結(jié)合等方面全面推進，才能更好地激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，取得更好的實驗教學(xué)效果。
（1）在崗位設(shè)置、職稱評定、工作量計算等方面向參與實踐指導(dǎo)的教師傾斜，鼓勵和吸引年輕博士、碩士進入實驗室工作，提高實驗教學(xué)和管理隊伍的層次。
（2）加大對實驗室信息化的投入，加快實驗室信息化建設(shè)的步伐，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和手段，提高實驗教學(xué)和管理的信息化水平。
（3）建立理論與實踐教學(xué)“兼容互通”機制，保證教育教學(xué)改革的深入開展，為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供保障。
參考文獻：
[1]徐志君， 魏高堯， 隋成華.改革大學(xué)物理實驗教學(xué)培養(yǎng)自主實驗?zāi)芰J].實驗室研究與探索，2011，30（6）：272-274.
[2]牟艷秋，白士剛等.數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].林區(qū)教學(xué)，2013，（6）：95-96.
[3]邱會華，周鵬.虛擬仿真實驗在物理化學(xué)實驗教學(xué)中的作用[J].山東化工，2016，45（17）：132-133.
[4]廖立新，廖文虎.物理實驗信息化數(shù)字資源的建設(shè)與利用——以吉首大學(xué)物理實驗教學(xué)中心為例[J]. 科技視界，2017，3：91.
基金項目：
吉首大學(xué)實驗教學(xué)改革重點項目-大學(xué)物理演示實驗教學(xué)改革研究與實踐（No. 2015SYJG006） ；
湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目-物理實驗教學(xué)中虛擬、仿真軟件的研制與開發(fā)（ 湘教通[2013]223號）。
