工科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

楊 軍

(中北大學(xué)理學(xué)院，山西 太原 030051)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是大學(xué)生入學(xué)后第一門(mén)實(shí)驗(yàn)操作課，是學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法和掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的必修課。因此，根據(jù)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會(huì)對(duì)人材的多樣性需求，迫切需要改革與社會(huì)需求不相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程及對(duì)不同專業(yè)學(xué)生的基本要求。

一、優(yōu)化教學(xué)體系，改革教學(xué)方法

在工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)要求中，如何以學(xué)生為主體，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中和實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，滲透工程觀點(diǎn)[1]。在實(shí)驗(yàn)中不僅讓學(xué)生受到嚴(yán)格的、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技巧，更主要的是要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。為此我們結(jié)合本校實(shí)際對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)從教學(xué)體系、上課形式和上課方法上進(jìn)行了改革嘗試。

(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

(1)物理實(shí)驗(yàn)涉及力、熱、電磁、光等多門(mén)類，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量多，實(shí)驗(yàn)中用到的儀器、設(shè)備、元件也多。在新專業(yè)建設(shè)中需開(kāi)設(shè)新實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作量增大，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變多、范圍變寬，從而和有限的學(xué)時(shí)數(shù)產(chǎn)生矛盾[2]。(2)我校招生有一本、二本，全國(guó)招生，學(xué)生入學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)不同，入學(xué)后所學(xué)專業(yè)不同，所以導(dǎo)致不同層次學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的興趣和要求不同。(3)現(xiàn)在學(xué)生中學(xué)實(shí)驗(yàn)普遍做的少，學(xué)生動(dòng)手能力普遍不強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作興趣不大不夠重視，甚至有的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)沒(méi)用。

(二)改革措施

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是大學(xué)生入學(xué)后第一門(mén)實(shí)驗(yàn)操作課，是學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法和掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的必修課。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)地學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)系列課程，是創(chuàng)新精神培養(yǎng)的根本保證。針對(duì)高校擴(kuò)招，學(xué)生進(jìn)校分?jǐn)?shù)差距大，兩極分化突出的特點(diǎn)，物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)根據(jù)不同入學(xué)層次，不同專業(yè)分層次開(kāi)設(shè)不同要求的課程，即按不同專業(yè)學(xué)生對(duì)不同實(shí)驗(yàn)的興趣，開(kāi)設(shè)多層次、難易程度和要求不同的系列課程。為此我們開(kāi)設(shè)了予修實(shí)驗(yàn)、必修實(shí)驗(yàn)、選修實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)(主要是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn))，這樣有利循序漸進(jìn)，逐步提高。根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求，結(jié)合實(shí)際，合理安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建立以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(必做)、提高實(shí)驗(yàn)(選做)、高級(jí)選修實(shí)驗(yàn)組成的新的實(shí)驗(yàn)課程體系，這樣既可以滿足實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和動(dòng)手能力差的學(xué)生，又可以為有興趣、有能力的學(xué)生提供條件。每一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不同，不同層次的實(shí)驗(yàn)要求具備不同的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維水平。同時(shí)物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)與要求必須與實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系，特別要與現(xiàn)代科技的發(fā)展接軌[3]。如我們開(kāi)設(shè)了用計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)并通過(guò)自編程作圖觀察、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“RLC暫態(tài)過(guò)程研究實(shí)驗(yàn)”、“光纖光學(xué)與半導(dǎo)體激光的電光特性”、“黑體輻射規(guī)律研究”、“掃描隧道顯微鏡”等現(xiàn)代技術(shù)用于學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)之中。同時(shí)利用校園網(wǎng)建立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上選課系統(tǒng)，原來(lái)一學(xué)期只能開(kāi)10個(gè)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在我們開(kāi)設(shè)出20個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以讓不同專業(yè)、不同興趣的學(xué)生根據(jù)自己的需求選修不同實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生的上課時(shí)間和所學(xué)內(nèi)容得到延伸。為此我們購(gòu)買(mǎi)中國(guó)科技大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(光盤(pán))一套，學(xué)生可以網(wǎng)上下載并模擬做實(shí)驗(yàn)，滿足不同層次、不同專業(yè)需求的學(xué)生學(xué)習(xí)需求，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。教學(xué)方式上也進(jìn)行改革，第一學(xué)期主要培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，為此采用教師輔導(dǎo)為主，按計(jì)劃課時(shí)完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。第二學(xué)期采用學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)為主，學(xué)生可以通過(guò)選課系統(tǒng)選取自己喜歡的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)完成基本學(xué)時(shí)還可以多選，教學(xué)中以教師輔導(dǎo)為輔，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、分析解決問(wèn)題能力。

二、改革實(shí)踐的體會(huì)

按照主體與主導(dǎo)并重、開(kāi)放與約束并重的原則，實(shí)行分段教學(xué)。學(xué)生按照自己的興趣和所學(xué)專業(yè)需要，在網(wǎng)上自主選課，打破一個(gè)班的學(xué)生一張課表的傳統(tǒng)作法，做到一個(gè)學(xué)生一張課表，使每個(gè)學(xué)生個(gè)性充分釋放，從而全面激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。當(dāng)然在實(shí)施過(guò)程中，教師必須不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，精選基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，淘汰陳舊的實(shí)驗(yàn)，拓寬綜合性、探索性的實(shí)驗(yàn)，提高自身能力，做到精益求精。