開放物理實驗室建設(shè)的探討與實踐

李瑞東 高久興 張新超 劉雪凌 梁慧敏

摘要：大學物理實驗在學生的成長成才過程中發(fā)揮著重要作用。本文探討了傳統(tǒng)實驗教學模式的弊端，從提高學生的設(shè)計能力、創(chuàng)新性思維、培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)等方面闡述了開放實驗室的優(yōu)勢，探討了開放實驗室的教學體系，最后闡述了開放實驗室的管理。

關(guān)鍵詞：教學模式；開放實驗室；教學體系；管理

中圖分類號：G482 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）18-0162-02

一、引言

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，物理學中的定理、定律等都離不開實驗，有關(guān)物理的各種理論是否成立必須通過實驗驗證。在所有課堂教學中，實驗是對物理理論的直觀認識，是自然規(guī)律的直接體現(xiàn)。大學物理實驗是高等院校理工科各專業(yè)對學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的必修基礎(chǔ)課程，是本科生系統(tǒng)接受實驗方法和實驗技能訓練的開端，是學生進一步掌握物理基礎(chǔ)知識和基本理論、提高動手能力和綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新意識的重要課程[1]。通過本課程的學習，使學生在物理實驗的基礎(chǔ)理論、基本方法和基本實驗技能方面受到一定的訓練和提高，培養(yǎng)學生科學的實驗能力、良好的實驗習慣、遵守紀律和愛護公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德、嚴謹求實的學習態(tài)度、活躍的實驗科學思維、敢于探索的創(chuàng)新精神、理論聯(lián)系實際和適應科技發(fā)展的綜合應用能力，為各專業(yè)學生后續(xù)課程的學習以及科技活動打下堅實的基礎(chǔ)。

二、傳統(tǒng)教學模式存在的弊端

1.忽視學生獨立思考問題能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的實驗教學模式，每次實驗前，實驗指導教師都會把本次實驗的原理、操作過程以及注意事項給學生交代清楚，還要給學生示范儀器的操作過程。學生只需要按照教師的要求及示范按部就班做下來就可以了，完全不需要自己動腦思考。當今的實驗教學，往往過分強調(diào)先進實驗儀器和設(shè)備的購進、使用，將更新先進的實驗儀器、設(shè)備等同于實驗室建設(shè)，但是隨著各種實驗儀器、設(shè)備的集成化和自動化程度的提高，學生的動手、動腦機會越來越少，更新先進設(shè)備往往不利于學生動手、動腦能力的培養(yǎng)[2]。

2.忽視學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。由于先進實驗儀器和設(shè)備的高度集成化和自動化，學生動手能力得不到培養(yǎng)和鍛煉。傳統(tǒng)的教學模式要求學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的實驗任務，在實驗過程中，學生往往也是為了完成實驗而機械地做實驗，根本沒有時間對實驗儀器和設(shè)備進行思考，對實驗儀器的構(gòu)造以及原理模棱兩可。與此同時，頻繁更新先進實驗儀器和設(shè)備，也不利于實驗教師熟悉相關(guān)實驗的教學內(nèi)容，對學生進行有針對性的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。而且，由于頻繁更換實驗儀器和設(shè)備，勢必會造成部分實驗儀器的閑置與浪費。

3.忽視整個實驗體系的創(chuàng)新。在傳統(tǒng)的教學模式下，當談及創(chuàng)新性實驗教學時，通常是將注意力集中于某個實驗，只關(guān)注某個實驗的改革與創(chuàng)新，缺乏對整體實驗體系的創(chuàng)新性思考。這種創(chuàng)新往往只是對某個實驗進行創(chuàng)新性教學，而不是對整體實驗內(nèi)容進行創(chuàng)新性教學。

三、開放實驗室的優(yōu)勢

1.開放實驗室可以提高學生進行實驗設(shè)計的能力和素質(zhì)。要想真正提高學生的實際動手能力，就要給學生充分的自主設(shè)計實驗的時間和空間，這一目的的實現(xiàn)首先要對實驗室進行開放，讓學生有大量的時間和空間。學生可以根據(jù)教師事先擬定的教學大綱和給定的實驗儀器，自己設(shè)計實驗步驟，確定實驗方案，選擇合適的實驗儀器進行實驗。無論采取什么方法，只要實驗成功，實驗結(jié)果可靠，都會得到教師的支持和認可。教師在整個實驗過程中只是提供一些必要的參考資料，解決實驗過程中遇到的實際困難。每個作品都是學生自己精心設(shè)計完成的，都會認真對待，從而有效培養(yǎng)了學生設(shè)計實驗的能力和學習的興趣。

2.開放實驗室可以充分提高學生的創(chuàng)新性思維，展示自我風采。開放實驗室是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效途徑。傳統(tǒng)的教學模式要求學生在相同的時間內(nèi)完成統(tǒng)一的實驗項目，學生的創(chuàng)新性思維得不到很好的鍛煉。開放實驗都是學生自己動手設(shè)計的，每位學生的思路、想法不同，因此每個實驗難免存在不同。學生在實驗過程的設(shè)計中，充分發(fā)揮個人的主觀能動性和創(chuàng)造性，并融入個人的創(chuàng)新性因素，展示自我風采。

3.開放實驗室激發(fā)了學生的自主學習興趣，培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)。當今的科技發(fā)展迅速，而目前大部分高校的物理實驗教學還停留在傳統(tǒng)的教學模式下。相當一部分教師傳授的知識已經(jīng)遠遠跟不上時代的潮流，因此學生不僅學不到現(xiàn)代化的知識和能力，往往還被過時的技術(shù)所蒙蔽，導致認知上的錯誤。另外，教學方式比較單一，學生只是一味地被動接受，學生的學習興趣得不到充分的發(fā)揮。為了解決當下這些實際問題，要求高校物理實驗教師必須改革實驗教學模式，建立一套靈活自主的教學模式，實現(xiàn)真正意義上的開放式物理實驗教學。

四、開放實驗室的教學體系

開放實驗室是相對傳統(tǒng)的實驗室而言的，具有相對意義。傳統(tǒng)的實驗課程，實驗項目由實驗室統(tǒng)一設(shè)定，實驗時間由學校統(tǒng)一安排，學生只需要在規(guī)定的時間內(nèi)按照實驗指導書完成既定的實驗項目即可。實驗內(nèi)容單一，教學方法死板，極大地限制了學生的主觀能動性和創(chuàng)新性思維。開放實驗室就是打破傳統(tǒng)的實驗教學模式，對實驗內(nèi)容、實驗時間和實驗對象以及實驗方法的全方位開放。

1.開放實驗教學內(nèi)容。當前很多高校的物理實驗教學都是由實驗室統(tǒng)一設(shè)定實驗項目，不能很好的與學生的專業(yè)和興趣相結(jié)合。這種模式很大程度上抑制了學生的主觀能動性，不利于學生創(chuàng)新性能力和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。目前雖然大部分高校都在試圖努力改變這種傳統(tǒng)的教學模式，但是在很大程度上仍然限制了學生的主觀能動性。實驗教學內(nèi)容的開放就是對教學大綱中所要求的實驗項目，根據(jù)實驗室的具體條件全方位開放，學生可以根據(jù)自己的專業(yè)特點和興趣愛好選擇相應的實驗內(nèi)容，也可以根據(jù)自己的興趣愛好改進實驗儀器，完成相應的實驗項目。這樣不僅充分調(diào)動了學生的學習積極性，而且有利于學生能力的提高。

2.開放實驗時間和實驗對象。在傳統(tǒng)的教學模式下，學生的實驗時間由學校教務處統(tǒng)一安排，時間上沒有給學生充分的自由，而開放實驗室是全天候開放，學生可以充分利用自己的時間，在課余時間選做相應的實驗項目，實驗室對學生提供實驗器材和場地。開放的對象包括全校各專業(yè)的學生，如果條件允許，也可以面對社會人員進行開放。只要對物理實驗感興趣，任何人都可以來實驗室設(shè)計自己的實驗項目，展示自我風采，實現(xiàn)自我價值。

3.開放實驗方法。傳統(tǒng)教學模式下的實驗教學方法由實驗室統(tǒng)一設(shè)定，學生只需要在規(guī)定的時間內(nèi)按照實驗指導書完成實驗項目即可。所謂開放實驗方法，就是要打破傳統(tǒng)的實驗教學思路和方法的束縛，將學生的動手能力培養(yǎng)放在首要地位，賦予學生更多的學習自主性。為此，實驗室根據(jù)實驗儀器、設(shè)備、實驗場地等對實驗室進行開放。實驗項目和實驗方法由教師和學生共同確定，以更好地適應學生的專業(yè)和滿足學生的興趣愛好。開放實驗室可以充分利用實驗室現(xiàn)有的儀器，充分發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造力，利用現(xiàn)有儀器自行設(shè)計、組裝新實驗儀器，進而完成自己所設(shè)計的實驗項目，這在很大程度上調(diào)動了學生的學習積極性，也能夠使實驗室淘汰、更新下來的儀器重新得到利用，變廢為寶。

五、開放實驗室的管理

開放實驗室，建設(shè)一支結(jié)構(gòu)（職稱結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)）合理、素質(zhì)過硬、作風優(yōu)良的實驗技術(shù)專業(yè)團隊是提高實驗教學水平的根本保證。開放實驗室要求實驗技術(shù)人員不斷學習專業(yè)知識，了解國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，開闊自己的思路，有計劃地進行系統(tǒng)培訓。管理制度也要相應的改革，包括人員管理和設(shè)備制度管理。實驗人員必須責、權(quán)、利明確，建立實驗設(shè)備專人專管制度，設(shè)備維修落實到人，最大限度的提高設(shè)備的使用率。充分落實學生的實驗管理制度，要求學生認真對待實驗，合理利用實驗器材，不得故意損壞實驗器材，不得利用實驗器材做一些與實驗毫不相關(guān)的事情，共同營造一個良好的實驗環(huán)境和實驗氛圍。

六、結(jié)語

物理實驗室是現(xiàn)代背景下一個具有很大發(fā)展?jié)摿Φ南到y(tǒng)。物理實驗肩負著培養(yǎng)學生、全面發(fā)展學生的重任，因此改革實驗教學模式、加強實驗室的管理勢在必行。

參考文獻：

[1]李瑞東，楊健，葛洪亮，王艷，張新超.加強精品課建設(shè) 提高大學物理實驗教學質(zhì)量[J].教育教學論壇，2017，（6）：165-166.

[2]韓曉敏，王佳.高校實驗技術(shù)隊伍建設(shè)的研究與探索[J].實驗室科學，2014，（6）：169-171.