高等職業(yè)技術(shù)院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究與探索

（陸軍裝甲兵學(xué)院士官學(xué)校 吉林長春 130117）

一、高等職業(yè)技術(shù)院校物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系建設(shè)

1.物理實(shí)驗(yàn)課程的定位

物理實(shí)驗(yàn)課程是各類高等院校對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是備課生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。物理實(shí)驗(yàn)課程所涉及的知識、方法和技能是學(xué)生進(jìn)行后續(xù)實(shí)踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，也是畢業(yè)后從事各項(xiàng)科學(xué)實(shí)踐和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)課程覆蓋面廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法和手段，同時能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)課程。

2.課程體系建設(shè)理念

把自主性、研究性教學(xué)思想貫穿各級實(shí)驗(yàn)課程中。深化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段改革與建設(shè)。建設(shè)以人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向、以學(xué)科優(yōu)勢為支撐、反映現(xiàn)代教育教學(xué)理念和先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平、具有我校特色的實(shí)驗(yàn)課程體系及運(yùn)行體制。堅(jiān)持“以學(xué)生為本，注重基礎(chǔ)，創(chuàng)建特色，軟硬完善，與時俱進(jìn)”。

對于高等職業(yè)技術(shù)院校的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系更要強(qiáng)調(diào)基本知識、基本實(shí)驗(yàn)技能和基本科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，將傳授知識與提高學(xué)生的實(shí)際能力有機(jī)融合，將科研思維培養(yǎng)貫穿于整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。探索出一套可操作性強(qiáng)的可以在大面積教學(xué)上實(shí)施的貫穿研究性教學(xué)思想的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織與管理模式。

3.學(xué)生能力的培養(yǎng)

物理實(shí)驗(yàn)課程在對學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)有：獨(dú)立的學(xué)習(xí)能力；獨(dú)立實(shí)驗(yàn)操作能力； 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力；實(shí)驗(yàn)分析與研究能力；書面表達(dá)能力；理論聯(lián)系實(shí)際的能力；創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力等。以《彈簧振子運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究》為例，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析與研究能力。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）學(xué)習(xí)通過實(shí)驗(yàn)手段觀察物理現(xiàn)象，進(jìn)而分析、歸納獲得物理規(guī)律的方法。（2）獲得彈簧振子運(yùn)動規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，加深對簡諧振動運(yùn)動規(guī)律和能量變化規(guī)律的深入理解。（3）學(xué)習(xí)作圖法，正確地作出實(shí)驗(yàn)曲線。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）測量彈簧勁度系數(shù)k（2）研究彈簧振子運(yùn)動規(guī)律和能量變化規(guī)律。（3）研究彈簧振子振動周期與彈簧勁度系數(shù)和振子質(zhì)量關(guān)系。

對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容第二項(xiàng)，可采用如下方法：（a）用高速攝像機(jī)拍攝彈簧振子振動過程，對圖片進(jìn)行圖像分析，獲得振子位移隨時間的變化關(guān)系，通過數(shù)據(jù)擬合獲得振子運(yùn)動方程。（b）基于振子位移隨時間的變化關(guān)系，計(jì)算出一個周期內(nèi)振子的速度、加速度、振子受力以及動能、勢能和機(jī)械能的關(guān)系曲線，計(jì)算一個周期內(nèi)振子的平均動能，平均勢能，為后續(xù)的綜合分析做好數(shù)據(jù)方面的準(zhǔn)備。

4.物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課的結(jié)合

以下面3個實(shí)驗(yàn)為例，做好物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論教學(xué)的融合：

（1）《彈簧振子運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究》實(shí)驗(yàn)

剛體的簡諧振動以及剛體運(yùn)動軌跡及其能量轉(zhuǎn)換是大學(xué)物理課程中重要的知識點(diǎn)和教學(xué)重點(diǎn)。我們在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中增加了高速相機(jī)對彈簧振子的運(yùn)動應(yīng)用軌跡的拍攝。利用高速相機(jī)讓學(xué)生切實(shí)通過彈簧振子的運(yùn)動形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，通過振子運(yùn)動影像的觀察，學(xué)生可以繪制振子運(yùn)動軌跡，并以此研究彈簧振子的運(yùn)動形式以及運(yùn)動過程中的能量轉(zhuǎn)化。

（2）《用扭擺法測量物體的轉(zhuǎn)動慣量》實(shí)驗(yàn)

剛體的轉(zhuǎn)動是大學(xué)物理課程力學(xué)部分的重點(diǎn)內(nèi)容。我們在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)動慣量的測量以及平行軸定理方面的測量。

（3）《受迫振動的研究》實(shí)驗(yàn)

共振現(xiàn)象是大學(xué)物理課程振動部分的重要內(nèi)容。我們在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中增加波爾共振儀強(qiáng)調(diào)了共振現(xiàn)象的研究。

二、信息化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，信息化技術(shù)應(yīng)用有很多，包括預(yù)約與成績管理、視頻素材、預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的信息化技術(shù)應(yīng)用等環(huán)節(jié)。目前，實(shí)驗(yàn)報(bào)告評判中的問題較為突出：

1.學(xué)生人數(shù)多，每節(jié)實(shí)驗(yàn)課可容納學(xué)生數(shù)量有限，需要大量的授課教師；任課教師差別大，授課教師來自不同梯隊(duì)或教研組，還有一些是研究生，實(shí)驗(yàn)教學(xué)專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)差別較大，造成實(shí)驗(yàn)報(bào)告評判隨意性大，很難保證公正、公平，缺乏規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)量太大，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評判完全靠人工批改，難以做到細(xì)致、全面。

3.從整體情況來看，評判質(zhì)量差別較大，且許多需要學(xué)生改正的問題不能一一指出，影響學(xué)生扎實(shí)掌握教學(xué)要求。

以上情況不利于控制和提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，教師批改報(bào)告工作量大難以承受。

信息化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告評判中的應(yīng)用設(shè)想：

1.制定規(guī)范化評判標(biāo)準(zhǔn)。

2.制定算法，根據(jù)算法實(shí)現(xiàn)智能化評判。

3.不能喪失學(xué)生手寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和教師人工評判報(bào)告方式的那些優(yōu)點(diǎn)。

為此，依據(jù)物理實(shí)驗(yàn)課程的培養(yǎng)任務(wù)，對于如何運(yùn)用信息化技術(shù)通過實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，強(qiáng)化學(xué)生“獨(dú)立學(xué)習(xí)能力”、“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力”、“實(shí)驗(yàn)分析與研究能力”、“書寫表達(dá)能力”等進(jìn)行逐項(xiàng)對比教學(xué)實(shí)踐研究，可以構(gòu)建《物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告智能評判系統(tǒng)》。

三、物理實(shí)驗(yàn)課程考核——學(xué)生成績?nèi)^程量化評價

課程成績評價對學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)揮著指揮棒作用，是學(xué)生關(guān)注的對象，分?jǐn)?shù)的客觀性和公平性影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課量大、覆蓋面廣，平時成績多以每次實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績?yōu)橹?，缺少一個科學(xué)的量化考核模型，完整的評分量化細(xì)則。研究性教學(xué)模式的實(shí)施，也要求對學(xué)生進(jìn)行全過程、多方式跟蹤評價，促使我們必須及時對學(xué)生成績評價方式進(jìn)一步優(yōu)化，細(xì)化學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的每一個環(huán)節(jié)，制定考核標(biāo)準(zhǔn)，量化每個評價環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)度量。實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)涉及到預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考試等環(huán)節(jié)。從多元智力理論來看，開發(fā)學(xué)生多種智能，獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分析與研究、書寫表達(dá)、理論聯(lián)系實(shí)際、創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等能力培養(yǎng)貫穿于整個學(xué)生學(xué)習(xí)過程。

以 “以考促教，以考促學(xué)”為出發(fā)點(diǎn)，注重學(xué)習(xí)過程考查和學(xué)生能力評價。加大平時成績考核力度，全過程、全方位跟蹤評價。建立涉及各種智力的量化評價關(guān)注點(diǎn)、評價標(biāo)準(zhǔn)，更科學(xué)、客觀評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，使每個學(xué)生真正認(rèn)識到自己在實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)勢和不足，發(fā)現(xiàn)自身優(yōu)勢智力領(lǐng)域的特點(diǎn)和意志品質(zhì)，并促使其遷移到弱勢智力領(lǐng)域中。引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)形成，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。