卓越人才實驗班“大學(xué)物理實驗”課程教學(xué)中存在的問題及建議

譚明 李輝 李聰 劉小標(biāo) 郝延明

[摘 要] 大學(xué)物理實驗課是工科各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課，它對培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能及奠定專業(yè)基礎(chǔ)具有重要的不可替代的作用，因而也是影響卓越人才實驗班大學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。該文對大學(xué)物理實驗教學(xué)中普遍存在的問題進行了較為詳細的分析，并提出了一些改進的建議，希冀為大學(xué)物理實驗課程的進一步改革提供參考。

[關(guān)鍵詞] 本科生;大學(xué)物理實驗;教學(xué)質(zhì)量;教育改革

[基金項目] 國家自然科學(xué)基金資助項目（61474082）;河南農(nóng)業(yè)大學(xué)拔尖人才引進專項（20190703Y00005）;河南省科技攻關(guān)項目（202102210047）;河南省高等教育教學(xué)研究與實踐項目（2017SJGLX242）

[作者簡介] 譚 明，物理學(xué)博士，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院教授，主要從事物理教學(xué)與熱電材料及磁性材料的研究（通訊作者）。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0293-02 ? ?[收稿日期] 2019-09-08

一、引言

自上世紀(jì)末我國高校擴招以來，高等教育一直存在著一個主要矛盾，即高等教育質(zhì)量整體不斷下降和社會對人才的要求不斷提高之間的矛盾[1]。為緩解這一矛盾，有些學(xué)者提出在高等教育領(lǐng)域應(yīng)采取“大眾教育與精英教育相結(jié)合”的思想，這樣在擴大高等教育受眾的同時，又可以保證具有相當(dāng)比例的高質(zhì)量的畢業(yè)生[2]。毫無疑問，在現(xiàn)階段乃至今后相當(dāng)長的時間內(nèi)我國高等教育資源還比較匱乏的情況下，這種設(shè)想是一個很好的選擇。目前，根據(jù)《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》和《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》精神，按照《教育部關(guān)于實施卓越工程師培養(yǎng)計劃的若干意見》（教高【2011】1號）要求，很多高校都相繼啟動了“卓越人才培養(yǎng)計劃”。天津科技大學(xué)也于2011年在傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科專業(yè)中設(shè)立了生物、食品、機械、化工等四個“卓越人才實驗班”。根據(jù)教育部文件精神，卓越人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)是：面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國家、實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅實的人力資源優(yōu)勢，增強我國的核心競爭能力和綜合國力，推動我國從工程教育大國走向工程教育強國。但是如何實現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo)是各高校目前都在深入探索的問題。大學(xué)物理及大學(xué)物理實驗課程是工科各專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課，這兩門課程對培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)及奠定專業(yè)基礎(chǔ)具有重要的不可替代的作用，因而也是影響工科大學(xué)教育培養(yǎng)質(zhì)量最重要的關(guān)鍵因素之一[3]。經(jīng)過在本校本科生中百里挑一優(yōu)選的卓越人才實驗班學(xué)生的綜合素質(zhì)和已具備的知識基礎(chǔ)顯著高于普通班學(xué)生，因此過去十幾年大眾化的教育培養(yǎng)模式顯然不適合于卓越人才實驗班的學(xué)生。因此有必要對過去大眾化的“大學(xué)物理實驗”課程的教學(xué)方法和教學(xué)計劃進行必要的改革，探討適合卓越人才培養(yǎng)目標(biāo)的“大學(xué)物理實驗”課程的教學(xué)方法和教學(xué)計劃。筆者結(jié)合本校卓越人才實驗班的“大學(xué)物理實驗”課教學(xué)現(xiàn)狀，分析并指出了在“大學(xué)物理實驗”教學(xué)中目前普遍存的一些主要問題，進而提出了一些改進的建議，供廣大“大學(xué)物理實驗”教師及相應(yīng)的教學(xué)管理人員參考，希望對高等院校大學(xué)物理實驗課程的進一步改革有所幫助。

二、“大學(xué)物理實驗課程”教學(xué)中的主要問題及相應(yīng)改革的建議

1.目前大多數(shù)院?！按髮W(xué)物理”理論課與“大學(xué)物理實驗”課同時開在第一學(xué)年第二學(xué)期和第二學(xué)年第一學(xué)期，而且“大學(xué)物理實驗課”不分力、熱、電磁、光及近代物理實驗這幾個部分，同時開設(shè)，采取輪流分組進行的教學(xué)模式，這導(dǎo)致大量實驗課的教學(xué)內(nèi)容超前于理論課進行。這樣進行的實驗內(nèi)容，學(xué)生根本不理解，可以肯定地說其教學(xué)效果基本為零。因此針對實驗班的大學(xué)物理實驗課，我們建議將其錯后于大學(xué)物理理論課之后一個學(xué)期開設(shè)，并且按照大學(xué)物理理論課的教學(xué)內(nèi)容次序依次分為力學(xué)實驗、熱學(xué)實驗、電磁學(xué)實驗、光學(xué)實驗和近代物理實驗，保證學(xué)生在有了一定的理論知識之后再進行相應(yīng)的實驗，這樣既可以在培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的同時又可以加深學(xué)生對理論知識的理解。

2.目前大多數(shù)院校的大學(xué)物理實驗教學(xué)不分專業(yè)，所有專業(yè)都采用同一教學(xué)內(nèi)容、同一教學(xué)模式。這樣在大學(xué)物理實驗課有限的課時規(guī)定下，學(xué)生獲得的與專業(yè)密切相關(guān)的基礎(chǔ)物理實驗的知識就很少了，不利于學(xué)生對專業(yè)知識的進一步學(xué)習(xí)和專業(yè)技能的進一步掌握。因此建議對不同專業(yè)的學(xué)生，大學(xué)物理實驗課在強調(diào)基本概念、基本規(guī)律的同時，結(jié)合各專業(yè)的具體情況改變教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點，設(shè)置不同的與專業(yè)密切相關(guān)的物理實驗內(nèi)容，采用更加適合于專業(yè)特點的教學(xué)模式進行教學(xué)，教學(xué)計劃中應(yīng)當(dāng)比傳統(tǒng)教學(xué)更加注重知識的實用性。

3.目前很多院校注重采用計算機采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)等自動化程度較高的實驗，例如筆者過去所在的高校就開設(shè)了兩個這樣的實驗，約占學(xué)期實驗總數(shù)的20%。在這些實驗當(dāng)中學(xué)生只要按幾次開關(guān)就可完成全部實驗內(nèi)容，這不利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，也不利于學(xué)生了解實驗的基本原理和基本方法。因此，建議在有限的課時下少開或不開這類實驗。

4.實驗教學(xué)的內(nèi)容過于簡單，有些甚至有敷衍了事的感覺，比如筆者所在的高校，剛體轉(zhuǎn)動定律實驗，將調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動儀平面水平這一重要實驗環(huán)節(jié)省掉了，實際上這一步驟是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動軸垂直，剛體的轉(zhuǎn)動慣量是與轉(zhuǎn)動軸有關(guān)的，而且利用水平儀調(diào)節(jié)平面水平也應(yīng)該是學(xué)生的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容;又比如在邁克爾遜實驗中，實驗室在學(xué)生實驗前已經(jīng)將儀器調(diào)節(jié)好了，學(xué)生在實驗中只需調(diào)節(jié)干涉條紋的吞吐，讀數(shù)就可以了，等等。通過這樣簡化內(nèi)容的實驗教學(xué)，學(xué)生實際學(xué)到的知識、操作能力及分析問題的能力是大打折扣的。因此建議“卓越人才實驗班”的大學(xué)物理實驗教師認真地學(xué)習(xí)、研究每一個實驗的內(nèi)容，真正地弄懂每一個實驗、每一個實驗步驟在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的意義所在，認真地完善實驗內(nèi)容。

5.上世紀(jì)90年代開始，各高校的實驗教學(xué)條件得到了較大改善，因此很多院校為了強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生獨立進行實驗的能力，將全部實驗課都改成每人一組儀器，即單人單組，獨立進行實驗。例如筆者過去工作過的幾所高校都是這樣。這實際上忽略了團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)。事實上在科技突飛猛進的當(dāng)代，任何一項工作都離不開協(xié)作。因此大學(xué)物理實驗課應(yīng)該有意識地培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力，應(yīng)該開設(shè)一些必須由多人共同協(xié)作完成的實驗。在這些實驗中學(xué)生各有分工，相互協(xié)調(diào)，相互配合共同完成同一個任務(wù)。這樣的實驗過程不但也可以鍛煉學(xué)生的獨立實驗?zāi)芰?，而且還可以切實有效地鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作工作能力和團隊工作精神，這對于大多數(shù)都是獨生子女的當(dāng)代大學(xué)生們是尤為重要的。

6.傳統(tǒng)大學(xué)物理實驗課教學(xué)方法以教師為中心，老師怎么講學(xué)生就怎么做，學(xué)生處于教學(xué)的被動地位，學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性得不到發(fā)揮，不利于卓越人才實驗班創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。因此教學(xué)理念應(yīng)該改變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神為重點，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為根本目的。因此我們建議在每一個實驗內(nèi)容當(dāng)中增加進一步的拓展實驗內(nèi)容，由學(xué)生獨立思考并集體討論設(shè)計實驗方法，完成實驗內(nèi)容。

7.適當(dāng)增加一些與前沿科學(xué)問題密切相關(guān)的綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗，甚至可以是教師科研課題的一部分供學(xué)生選擇，注重實用性、綜合性和前沿性，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

總之，無論在課程體系設(shè)置還是在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等方面，目前大學(xué)物理實驗課程教學(xué)中都存在著很多問題，這些問題不但影響大學(xué)物理、大學(xué)物理實驗課的教學(xué)質(zhì)量也影響相應(yīng)專業(yè)課的教學(xué)質(zhì)量，而且更加不利于卓越人才實驗班的培養(yǎng)目標(biāo)。我們有理由相信只有經(jīng)過科學(xué)合理，系統(tǒng)全面的改革，大學(xué)物理實驗課才能在提高高等教育培養(yǎng)質(zhì)量方面起到一定的作用。

參考文獻

[1]高艷，郝延明.加強課程管理，提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量[J].中國輕工教育，2010，2：61-63.

[2]王建國，祝少輝.論大學(xué)生可持續(xù)發(fā)展理念的培養(yǎng)[J].黑龍江高教研究，2007，10：41-45.

[3]高純靜，郝延明.對大學(xué)物理實驗成績評定的幾點探討[J].教育教學(xué)論壇，2013，4：261-263.

Abstract：The course of college physics experiment，which is one of the core subjects of the engineering colleges，has the irreplaceable function for teaching basic experiment ability and laying professional foundations，and hence it is also one of the key factors influencing teaching quality of the undergraduate student in the excellent talent experimental class.In this article，the teaching issues of college physics experiments were analyzed in details.For improving the teaching quality of college physics experiments，further teaching reforming has been proposed.

Key words：Undergraduate student;college physics experiment;teaching quality;teaching reforming