淺談大學(xué)物理實驗教學(xué)體系的改革

唐賢健

摘要：大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生進入高校之后的一門必修的基礎(chǔ)課程，在提高學(xué)生的實驗方法、實驗技能及解決分析問題的能力方面起到重要的作用。本文結(jié)合湖南人文科技學(xué)院物理實驗教學(xué)的經(jīng)驗，從實驗?zāi)繕?biāo)、實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗考核與評價及管理四個方面闡述了大學(xué)物理實驗教學(xué)體系的改革，提出了改革的基本思路及實施方案。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗；教學(xué)體系；改革

大學(xué)物理實驗是一門基礎(chǔ)的必修課，它在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、動手操作能力上起著不可替代的作用；而且有很大一部分學(xué)生對大學(xué)物理實驗根本不感興趣，做實驗只是為完成任務(wù)，修滿學(xué)分的一個手段；另外有些理工科專業(yè)的培養(yǎng)計劃都不開設(shè)這門課程。因此大學(xué)物理作為理工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)實驗課，正面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。隨著社會各個領(lǐng)域改革的推進以及地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的深入，對所需要的人才提出了更高的要求，我們有必要加大大學(xué)物理實驗教學(xué)體系改革的力度，旨在使得大學(xué)物理實驗在培養(yǎng)大學(xué)生的能力上起著更大的作用。

1、實驗?zāi)繕?biāo)的改革

我們現(xiàn)階段高校的主要責(zé)任是培養(yǎng)具有實踐能力、創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才[1]。在實驗教學(xué)上，我們應(yīng)該樹立傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)、以學(xué)生為本的教育理念和以培養(yǎng)能力為核心的實驗教學(xué)觀念，在實驗的教學(xué)過程中要不斷地探索實驗教學(xué)方法，注重學(xué)生的實驗過程，注重學(xué)生的自主設(shè)計能力、實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生通過做大學(xué)物理實驗，不僅讓自己較系統(tǒng)地了解和掌握物理基本知識、鍛煉操作能力，更重要的是要提高自己的思維能力、分析和解決問題的能力以及與科學(xué)發(fā)展性適應(yīng)的創(chuàng)新能力。

2、實驗內(nèi)容的改革

長期以來大學(xué)物理實驗都是以基礎(chǔ)性實驗為主，表現(xiàn)為常見物理量的測量、基本儀器的使用方法、基本技能的訓(xùn)練，而且大部分實驗基本上是課堂教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)和驗證，與新的科學(xué)技術(shù)及社會對畢業(yè)生的要求嚴(yán)重脫節(jié)，對學(xué)生的創(chuàng)新能力及動手能力的培養(yǎng)很不利。因此大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容的改革是非常必要的。筆者建議從以下三個方面進行實驗內(nèi)容的改革。

2.1設(shè)立分層次的實驗內(nèi)容

實驗內(nèi)容應(yīng)該分多個層次，有利于學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力的逐步提高，并且適合于不同能力不同專業(yè)的學(xué)生。第一層次為基礎(chǔ)性實驗，應(yīng)該主要是一些很重要的驗證性實驗，訓(xùn)練學(xué)生基本的實驗技能；第二層次為綜合性實驗，是將力、熱、光、電、磁、原子物理中的兩個或多個方面相互作用的實驗，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識解決實際問題的能

力；第三層次為設(shè)計研究性實驗，在原有的實驗的基礎(chǔ)上加以改進創(chuàng)新，或根據(jù)實際需要提出一些問題后設(shè)計解決問題的方案并進行實驗，這樣能培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案并進行實驗解決實際問題的能力。

2.2 實驗教材的更新

我們在原教材的基礎(chǔ)上參考了相關(guān)的資料，編寫了湖南省示范實驗室建設(shè)教材《大學(xué)物理實驗》，該教材已在西南交通大學(xué)出版社出版，新教材中刪去了一些落后過時的基礎(chǔ)性的實驗，增加了較多的綜合性、應(yīng)用型較強的實驗。實驗教材中包括五個部分：1緒論；2 基礎(chǔ)實驗；3 提高實驗；4 綜合與近代實驗；5設(shè)計與近代實驗。新教材淘汰了一批舊的實驗項目如雙電橋測低電阻、固體和液體密度的測定、電位差計測電動勢等等；新增了一些體現(xiàn)科技的發(fā)展并與社會企業(yè)接軌的實驗，如太陽能電池的應(yīng)用、傳感器技術(shù)的應(yīng)用等；另外為提高學(xué)生創(chuàng)新能力新增了微波的光學(xué)特性的研究、全息照相、光電傳感器的應(yīng)用等實驗。這樣能豐富實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的實驗興趣。教材中每個實驗都是由實驗指導(dǎo)老師根據(jù)本校學(xué)生和學(xué)校的實際情況進行詳細的修改，這樣能更加適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。

2.3根據(jù)專業(yè)開設(shè)不同的實驗內(nèi)容

大學(xué)物理實驗主要是面向理工科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的，各個專業(yè)對人才需要的能力是有些不同，教學(xué)中在不改變課程學(xué)時和課程性質(zhì)的基礎(chǔ)上根據(jù)學(xué)生專業(yè)的不同引導(dǎo)學(xué)生從專業(yè)學(xué)習(xí)的角度來思考和分析物理實驗問題，這樣能促進學(xué)生對專業(yè)的理解并且通過對大學(xué)物理實驗課程的認識能強化他們專業(yè)思維意識、提高學(xué)習(xí)積極性[2]。根據(jù)我校的情況，電子和通信工程類專業(yè)的學(xué)生，盡可能的開設(shè)一些電磁類的實驗，如晶體的電光效應(yīng)實驗、微波的光學(xué)特性實驗、法拉第磁光效應(yīng)實驗等；機械及自動化專業(yè)應(yīng)開設(shè)一些力學(xué)應(yīng)用性較強的實驗，如金屬楊氏模量的測定、剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定等實驗。讓學(xué)生感受到在做物理實驗的同時能聯(lián)系到自己所學(xué)的專業(yè)知識，這樣能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣達到進一步鍛煉運用知識解決問題的能力。

3、實驗教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，老師在上實驗之前先把實驗儀器準(zhǔn)備好、調(diào)節(jié)好，有些老師甚至把實驗的線路都幫學(xué)生連接好，這樣還不夠放心恐怕學(xué)生把實驗儀器弄壞，要詳細的講解操作步驟，并把實驗現(xiàn)象演示出來讓學(xué)生看一遍。這樣學(xué)生只能是被動的照著老師的演示去做實驗，自己根本沒更多的思考，抑制了其主動性和創(chuàng)造性發(fā)揮，可想而知，學(xué)生這樣完成物理實驗會有較大效果嗎？在實驗教學(xué)過程中，應(yīng)該以學(xué)生為主導(dǎo)把鍛煉學(xué)生的實踐能力擺在首位，我們必須充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。學(xué)生在實驗課之前應(yīng)該先做好預(yù)習(xí)，了解實驗?zāi)康摹嶒瀮?nèi)容和實驗方法，上實驗課的時候，老師講清實驗內(nèi)容和一些注意事項就行了，對實驗步驟不能做詳細的講解，學(xué)生在實驗過程遇到困難或不懂的問題，老師做適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。老師在教學(xué)過程中要及時了解每位學(xué)生的情況，多與學(xué)生溝通，學(xué)生的實驗和創(chuàng)新能力是否得到提高，根據(jù)學(xué)生的情況及社會對應(yīng)用性人才的需求，不斷對教學(xué)方法進行改進。

4、實驗考核與評價及管理體系的改革

4.1實驗考核及評價

對學(xué)生的實驗進行合理的考核和評價，不僅能有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣發(fā)揮其實驗的主動性和積極性，而且能督促他們要善于觀察、勤于思考，更好的培養(yǎng)學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的實驗課中考核和評價一個學(xué)生的實驗是否成功，關(guān)鍵是看能否能按照老師的步驟做出實驗[3]，這樣達不到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。因此，對實驗考核與評價體系的改革是非常必要。我校大學(xué)物理實驗總評成績按100分制評分。每個實驗由學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)報告情況（15%），實驗態(tài)度與操作情況（55%），實驗報告情況（30%）等方面綜合評定成績。實驗成績綜合評分方法：必做實驗成績加選做實驗成成績中分?jǐn)?shù)最高的取平均，再加上超額完成的實驗項目數(shù)乘獎勵系數(shù)（1-3），最高不超過100。注重對學(xué)生實驗過程的考察，應(yīng)落在對每個實驗各個環(huán)節(jié)中，不僅僅憑實驗報告給出成績，這樣才能更好的培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題及創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力。

4.2建立好實驗管理系統(tǒng)

實驗室管理體系的建立是教師進行正規(guī)的實驗教學(xué)、學(xué)生在開放的環(huán)境下進行實驗的重要保障[4]。我校建立了實驗室綜合管理系統(tǒng)的網(wǎng)上平臺，進入網(wǎng)站界面如圖1所示。教師可以進入系統(tǒng)進行如下操作：導(dǎo)入學(xué)生信息數(shù)據(jù)、添加修改實驗項目與課程、設(shè)置實驗的開放時間與地點、錄入修改實驗成績、查看學(xué)生的實驗完成情況等等。學(xué)生進入系統(tǒng)可進行的操作是：網(wǎng)上預(yù)約實驗項目、預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容、查看實驗項目完成情況、查看實驗成績等等。也可以通過此平臺，教師與學(xué)生之間可進行咨詢、交流、研究等過程。通過這樣實驗管理系統(tǒng)，教師能更好的完成實驗教學(xué)，學(xué)生能在開放的條件下能自舉的完成實驗的選題、操作及總結(jié)過程。

5、結(jié)語

適逢地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，對大學(xué)物理實驗的教學(xué)體系進行改革已經(jīng)迫在眉睫了。大學(xué)物理實驗的教學(xué)體系進行改革，不僅可以提高教師的實踐教學(xué)能力，更重要的是能提高學(xué)生的動手操作能力、創(chuàng)新應(yīng)用能力，特別對理工科專業(yè)來說落實此項改革是培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的關(guān)鍵一步。當(dāng)然這個大學(xué)物理實驗教學(xué)體系的改革是個艱巨而復(fù)雜的工程，需要我們在實踐中不斷去探索、總結(jié)經(jīng)驗。

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