工科院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的現(xiàn)狀分析與對(duì)策研究

劉悅

(沈陽建筑大學(xué)理學(xué)院 遼寧 沈陽 110168)

周碩

(沈陽鐵路機(jī)械學(xué)校 遼寧 沈陽 110036)

鄭君剛

(沈陽建筑大學(xué)理學(xué)院 遼寧 沈陽 110168)

1 引言

目前，關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革已經(jīng)轟轟烈烈地進(jìn)行了一段時(shí)間，并且也取得了一定的教學(xué)成果．例如，多數(shù)院校已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了開放式教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)置也打破了傳統(tǒng)的按力、熱、電、光、近代劃分的模式，整合成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)等．雖然教學(xué)改革使該課程在教學(xué)組織形式、課程體系的設(shè)置等方面有了很大的改進(jìn)，但學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并沒有因此有顯著提高，教學(xué)方法形式化也比較嚴(yán)重，教學(xué)效果并不理想．

本文將對(duì)工科院校物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，并對(duì)教學(xué)中存在的實(shí)際問題做一些分析和討論．

2 教學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1 學(xué)生現(xiàn)狀分析

(1)學(xué)生本身實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)較差

從多年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)工科院校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)都比較薄弱，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1)在測量與計(jì)算時(shí)，數(shù)據(jù)的有效位數(shù)讀取不夠嚴(yán)謹(jǐn)；

2)對(duì)誤差的理解不夠全面和深刻；

3)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力較薄弱；

4)動(dòng)手能力不強(qiáng)；

5)缺乏發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力．

學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的因素是多方面的：

1)多年的應(yīng)試教育造成了學(xué)生重知識(shí)輕能力，重結(jié)論輕過程，重理論輕實(shí)踐的后果，而且這一思想根深蒂固；

2)緒論課是傳授學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的主陣地，但學(xué)生面對(duì)如此大信息量知識(shí)的集中灌輸，其吸收效果非常不好；

3)學(xué)生的基礎(chǔ)訓(xùn)練相對(duì)較少．

(2)學(xué)習(xí)興趣不濃

物理實(shí)驗(yàn)具有形象、直觀、真實(shí)的特點(diǎn)，對(duì)于缺少實(shí)踐操作機(jī)會(huì)的學(xué)生而言，該課程應(yīng)該更容易激發(fā)起他們的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)熱情．然而，通過各種形式的教學(xué)反饋信息，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課程伊始學(xué)習(xí)興趣確實(shí)比較濃厚，但并沒有隨著教學(xué)的投入而逐步增加，相反地卻出現(xiàn)了明顯的下滑趨勢．

影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的因素主要體現(xiàn)在以下兩方面：

1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置的不科學(xué).一是與學(xué)生所學(xué)專業(yè)聯(lián)系甚少；二是難易程度跨度太大，學(xué)生認(rèn)為做實(shí)驗(yàn)是浪費(fèi)時(shí)間；

2)教師的教學(xué)方法不能吸引學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高．

(3)對(duì)本課程重視程度不夠

首先，本課程是公共課而非學(xué)生的專業(yè)課；其次，本課程是考查課而非考試課；最后，受到大環(huán)境的影響，例如學(xué)生最關(guān)心的找工作、考研等，貌似與本課程毫無關(guān)聯(lián)，不如英語和計(jì)算機(jī)那么重要，導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)本課程的重視程度降低．

(4)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)

學(xué)生們普遍認(rèn)為既然做了實(shí)驗(yàn)，那就必須是成功的，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也應(yīng)該是準(zhǔn)確的.這種認(rèn)識(shí)顯然是不全面的，必須給予糾正．無論是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還是測量性實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果都是科學(xué)家或科研人員經(jīng)過千萬次的實(shí)驗(yàn)失敗才最終獲得的，而今天學(xué)生想從2～4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)中就得到準(zhǔn)確的結(jié)果是有一定難度，所以實(shí)驗(yàn)失敗是很正常的，不必為沒有得到理想的結(jié)果而不滿意，甚至不惜串改數(shù)據(jù)，只要找到了失敗的原因，學(xué)會(huì)了某種實(shí)驗(yàn)方法，那也是一種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也是做實(shí)驗(yàn)的收獲．

2.2 教學(xué)中存在的問題分析

(1)學(xué)生的選課缺乏科學(xué)系統(tǒng)性

目前，多數(shù)工科院校都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上選課，學(xué)生可以上網(wǎng)選擇自己感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，只要滿足一定的學(xué)時(shí)即可，這雖然可以滿足學(xué)生的不同意愿，但隨意性較強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)缺乏科學(xué)系統(tǒng)性．例如，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的難易程度有不同，選做的順序不當(dāng)，就會(huì)違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.還有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的使用儀器、實(shí)驗(yàn)理論內(nèi)容、涉及的數(shù)據(jù)處理方法等是相近甚至相同的，如果把這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選做的時(shí)間集中在一起，會(huì)加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果；反之效果平平，甚至是浪費(fèi)了教學(xué)資源．

(2)學(xué)生預(yù)習(xí)效果不理想

物理實(shí)驗(yàn)課對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果要求較高，學(xué)生不預(yù)習(xí)則會(huì)感到無從下手，甚至根本無法完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，這點(diǎn)與理論課不同．在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的預(yù)習(xí)效果普遍都不理想，甚至部分學(xué)生還認(rèn)為提前預(yù)習(xí)是浪費(fèi)時(shí)間，分析其原因主要有以下幾點(diǎn)：

1)教材中理論部分內(nèi)容太多，且難易程度參差不齊，學(xué)生不好掌握；

2)儀器的介紹資料與實(shí)際使用的儀器有差異；

3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際操作出入較大；

4)預(yù)習(xí)資源較少，主要以教材為主，網(wǎng)絡(luò)資源為輔．

(3)教學(xué)方法過于形式化

目前，適用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課且應(yīng)用較廣泛的教學(xué)方法大致有三種，即講解式、問題啟發(fā)式和研究式．但在課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，這三種教學(xué)方法的精髓還沒有被教師真正理解，形式主義較為嚴(yán)重.其具體表現(xiàn)主要有以下幾種：

1)教師通篇講解，忽略了學(xué)生的主體地位；

2)以問代講，這種所謂的“雙向交流”次數(shù)過多，而被問的問題思考價(jià)值過低，對(duì)學(xué)生的啟發(fā)作用較差；

3)教師交待完實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，便完全放手給學(xué)生，而忽略了教師本身的指導(dǎo)作用，造成教學(xué)出現(xiàn)盲目性和隨意性；

4)教學(xué)方法過于龐雜，有的教師在一節(jié)課中安排了過多的教學(xué)形式，如提問、討論、學(xué)生講授等，這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生疲于應(yīng)付，對(duì)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)很難把握．

3 教學(xué)對(duì)策研究

3.1 課程設(shè)置方面

(1)保證一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)目

通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)不少院校都對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)做了削減；本校也從62學(xué)時(shí)減少到56學(xué)時(shí).這種做法看似減輕了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，可實(shí)際是課上時(shí)間減少了，課下時(shí)間卻大大增加了.由于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)不扎實(shí)，每次實(shí)驗(yàn)都需要花費(fèi)大量的時(shí)間去復(fù)習(xí)這部分內(nèi)容，效果還不盡如人意．所以，要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和提高教學(xué)效果，一定數(shù)目的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練是必須給予保證的，就目前情況而言這個(gè)數(shù)目可以適當(dāng)增加，卻不可輕易再減少了．

(2)可向?qū)W生系統(tǒng)推薦備選的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

選課前，教師需要把所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目科學(xué)地做成多種分類，如根據(jù)難易程度分類，根據(jù)使用儀器分類，根據(jù)實(shí)驗(yàn)理論分類，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法分類，根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)分類等．在學(xué)生選課過程中，可把這些分類信息適時(shí)地提供給學(xué)生作為參考，使學(xué)生的選課更符合認(rèn)知規(guī)律，也更適合他們所學(xué)的不同專業(yè)．例如，材料專業(yè)一位學(xué)生在選課時(shí)，打開選課網(wǎng)頁后，頁面出現(xiàn)提示信息：“靜態(tài)拉伸法測金屬絲的楊氏模量”比較適合該專業(yè)學(xué)生選做．當(dāng)該學(xué)生選擇了該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，頁面再次出現(xiàn)提示信息：該原理中涉及光杠桿知識(shí)，“靈敏電流計(jì)的研究”實(shí)驗(yàn)中也涉及光杠桿；該使用儀器涉及望遠(yuǎn)鏡，建議做完該實(shí)驗(yàn)后選做“自組望遠(yuǎn)鏡”；該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理要求計(jì)算不確定度，建議做此實(shí)驗(yàn)前先選做實(shí)驗(yàn)“物體密度的測量”．

(3)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)盡量貼近學(xué)生的所學(xué)專業(yè)

物理實(shí)驗(yàn)是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，教師不應(yīng)該把教學(xué)內(nèi)容僅僅局限在物理學(xué)科內(nèi)，應(yīng)深入挖掘物理實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的豐富信息．這要求實(shí)驗(yàn)教師不僅要多關(guān)注當(dāng)前科技發(fā)展中的新方法、新技術(shù)、新手段，將其融入教學(xué)中，還要與不同專業(yè)的教師、學(xué)生多交流、多溝通、多探討；必要時(shí)可以針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生設(shè)計(jì)不同的教學(xué)方案，使其盡可能地貼近學(xué)生所學(xué)專業(yè)．

3.2 課堂教學(xué)方面

(1)加強(qiáng)緒論課教學(xué)效果的幾點(diǎn)建議

1)制作教學(xué)視頻短片．將緒論課的課堂教學(xué)錄像按其所講授的知識(shí)點(diǎn)分解，制作成多個(gè)短小的教學(xué)短片，并掛到網(wǎng)上，方便學(xué)生隨時(shí)觀看；

2)加強(qiáng)與知識(shí)點(diǎn)配套的鞏固練習(xí)，如定制專用配套練習(xí)冊等，這不是小題大做，甚至是十分必要的；

3)增加測試環(huán)節(jié)，這點(diǎn)各校可根據(jù)實(shí)際情況而定．

(2)加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)效果的幾點(diǎn)建議

1)制作網(wǎng)上預(yù)習(xí)CAI課件．該CAI課件的特色有三點(diǎn).首先，把學(xué)生需要預(yù)習(xí)的內(nèi)容以問題的形式列舉出來；問題需要細(xì)化的程度可根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)而定.總之，這些問題必須對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)做到有效地指導(dǎo).其次，對(duì)實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)有詳盡的介紹，使學(xué)生能夠了解該實(shí)驗(yàn)的來龍去脈，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)興趣.最后，制作信息量龐大的試題庫，它可隨機(jī)自動(dòng)生成套題來檢測學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，其測試結(jié)果還可作為該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績的一部分.

2)教材的編寫與選用要盡量與本校實(shí)際教學(xué)情況相一致.

3)成立實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)專用室，其目的是為學(xué)生提供各種有效資源，方便學(xué)生的預(yù)習(xí)，如數(shù)臺(tái)裝有豐富實(shí)驗(yàn)信息資源的電腦，各種常用的儀器及其使用說明書等．

(3)基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法

在基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該以圍繞傳授學(xué)生“科學(xué)研究方法”為主線，如實(shí)驗(yàn)歸納法、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法、比較法、轉(zhuǎn)換法、模擬法等．將實(shí)驗(yàn)過程中需要解決的問題和要了解的內(nèi)容根據(jù)學(xué)生的知識(shí)水平分為已知、半知和未知三部分．已知的部分可以由學(xué)生直接講授或以“問答”形式互動(dòng)完成；半知的部分需要教師的引導(dǎo)啟發(fā)來完成；未知的部分可以由教師直接講授來完成.每一部分的教學(xué)都可以根據(jù)需要使用多媒體CAI課件、小組討論等多種教學(xué)形式，但同一堂課使用的教學(xué)形式不宜過多．

(4)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的具體教學(xué)步驟為：布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)—收集資料—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案—實(shí)驗(yàn)操作—得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告．其中，前兩個(gè)步驟可以在課前完成，課堂教學(xué)的重點(diǎn)是指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作，而不是交待完實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，就完全放手給學(xué)生．學(xué)生普遍認(rèn)為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn).教師應(yīng)隨時(shí)觀察學(xué)生的方案設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)，必要時(shí)給學(xué)生以適當(dāng)?shù)奶崾荆瑤椭鷮W(xué)生理清思路，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)信心．但這種提示不宜過多，否則設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)就會(huì)失去其應(yīng)有的意義．

3.3 其他輔助措施

提高教學(xué)效果的有效輔助措施主要有兩種：一是引入現(xiàn)代化的教學(xué)手段，如建立仿真物理實(shí)驗(yàn)室、建立配套的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站等；二是完善大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的考核制度，使其既能適用于工科院校學(xué)生眾多的實(shí)際情況，科學(xué)、公正地評(píng)價(jià)每一名學(xué)生，還能適當(dāng)?shù)販p輕教師的負(fù)擔(dān)，這些都有待做進(jìn)一步深入研究．

參考文獻(xiàn)

1 俞熹, 王煜.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中的一些誤區(qū)及改革.物理實(shí)驗(yàn)，2009，29(1):14～16

2 季為彘.一種工科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)想與實(shí)施.大學(xué)物理，2008，27(10):47～51

3 梅忠義，王勇.警惕物理實(shí)驗(yàn)教育的零功能和負(fù)功能.物理實(shí)驗(yàn)，2008，28(4):15～19

4 賀雅奇.非物理專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課應(yīng)對(duì)教育創(chuàng)新挑戰(zhàn)的研究，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2009，22(2):99～102

5 胡 熠. 新課改中課堂教學(xué)的形式化問題嚴(yán)重.中外教育研究，2008(12)

6 劉海霞. 近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐.大學(xué)物理，2010，29(4):55～60

7 張朝暉，呂斯驊. 綜合物理實(shí)驗(yàn)和研究性創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)的建設(shè).大學(xué)物理，2009，28(11):48～51

8 朱世坤. 地方綜合性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究與實(shí)踐水.大學(xué)物理，2009，28(10):54～58