應(yīng)用型本科院校中分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降臉?gòu)建

孫興川，崔朝軍

（安陽工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，河南安陽455000）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和教育事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)教育改革已經(jīng)步入了以提高質(zhì)量為核心、走內(nèi)涵式發(fā)展道路的歷史新階段，而提高高等教育質(zhì)量，最重要的就是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到如今階段，生命科學(xué)、電氣工程、建筑、化學(xué)、計(jì)算機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域的問題變得越來越復(fù)雜,問題間的內(nèi)部聯(lián)系更為盤根錯(cuò)節(jié),每類問題出發(fā)于同一現(xiàn)象的不同視角而得出迥異結(jié)論,技術(shù)與理論的研發(fā)已經(jīng)不能局限于一個(gè)學(xué)科內(nèi)或?qū)W科內(nèi)的某個(gè)分支領(lǐng)域,而大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基于它的對(duì)象和方法的普適性、理論的成熟性,對(duì)各個(gè)學(xué)科具有強(qiáng)大的調(diào)和與指導(dǎo)作用，是應(yīng)用型本科院校建設(shè)與發(fā)展過程中大學(xué)生知識(shí)與能力與創(chuàng)新意識(shí)協(xié)調(diào)發(fā)展的催化劑，它是通過精心設(shè)計(jì)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)過程，排除了次要干擾因素，使學(xué)生預(yù)測(cè)、驗(yàn)證或獲取新的信息,通過技術(shù)性操作來觀測(cè)由預(yù)先安排的方法所產(chǎn)生的現(xiàn)象，根據(jù)產(chǎn)生的現(xiàn)象來判斷假設(shè)和預(yù)見的真?zhèn)危凰畲笙薅鹊啬M了真實(shí)的科學(xué)發(fā)展的過程，通過多個(gè)基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì)物理的力、熱、光、電、原子等概念有深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)研究與發(fā)現(xiàn)過程有清楚的脈絡(luò)，極大地拓展了學(xué)生的視野，在學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中加強(qiáng)了學(xué)科之間的交叉融合；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)必然在學(xué)校應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型中起到巨大的推動(dòng)作用。

1 我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀分析

由于我校是一所新建本科院校，物理教師師資隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)條件、科研經(jīng)費(fèi)相對(duì)不足等原因，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上采取必修與開放式相結(jié)合的教學(xué)模式，即基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，與開放性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式雖然包含了大綱要求的大學(xué)階段學(xué)生應(yīng)掌握的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但是隨著我校專業(yè)設(shè)置不斷細(xì)化，并向應(yīng)用化方向發(fā)展，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在實(shí)際應(yīng)用中開始顯露不足。明顯的兩條是沒有緊跟理論課程的步伐，沒有針對(duì)不同專業(yè)需求在內(nèi)容上很好區(qū)別。這樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生理論與實(shí)踐的脫節(jié)，知識(shí)不能融會(huì)貫通，覺得實(shí)驗(yàn)原理無法理解或者認(rèn)為和所學(xué)專業(yè)相距甚遠(yuǎn)而失去對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。即使教學(xué)計(jì)劃硬性地要求，學(xué)生們也把實(shí)驗(yàn)作為負(fù)擔(dān)而不是實(shí)踐的機(jī)會(huì)。筆者結(jié)合多年的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ娇梢愿纳七@些教學(xué)中的不足之處，優(yōu)化教學(xué)資源，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，還能提高他們自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和獨(dú)立操作的能力。

2 分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降臉?gòu)建

2.1 分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降幕疽?/h3>

1）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)地位必須保證?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)指在教學(xué)中可以使學(xué)生具備基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和基本的實(shí)驗(yàn)技能類實(shí)驗(yàn)，例如長(zhǎng)度的測(cè)量、密度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，通過這些實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生掌握基本的誤差計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法或?qū)嶒?yàn)報(bào)告基本寫作方法，并能使學(xué)生正確使用基本實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行測(cè)量、分析。它是為各理工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)實(shí)踐課程做基礎(chǔ)性準(zhǔn)備的，如果學(xué)生不能順利地完成基礎(chǔ)性物理實(shí)驗(yàn)，是不可能順利地完成設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的。因此，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)地位必須保證的，也就是說它必須包含到每一個(gè)模塊的第一層次。

2）綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要與理論課銜接，內(nèi)容上要從易到難，我們必須根據(jù)應(yīng)用型本科院校學(xué)生生源質(zhì)量總體偏低的特點(diǎn)，理論與實(shí)踐課程間隔時(shí)間段不能太大，課程安排也應(yīng)由淺入深，逐步提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

3）應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)必須結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，根據(jù)地方、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)來建設(shè)。

2.2 內(nèi)容構(gòu)建

根據(jù)相關(guān)專業(yè)，建設(shè)模塊的具體內(nèi)容如圖1所示。

下面以我校電子信息與電氣工程學(xué)院通信工程專業(yè)為例來具體說明。

2.2.1 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)階段

首先，應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)，如：物理基本常識(shí)、誤差分析，概率分布規(guī)律的教學(xué)內(nèi)容,誤差分布規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究如：最小二乘法、實(shí)驗(yàn)不確定度計(jì)算、有效數(shù)字位數(shù)等。其次，應(yīng)包含長(zhǎng)度測(cè)量、密度測(cè)量、讀數(shù)顯微鏡、萬用表的使用、測(cè)金屬絲直徑等實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理基本的測(cè)量方法與技能，結(jié)合直接測(cè)量與間接測(cè)量、不確定度的傳遞等理論知識(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

這一階段的教學(xué)是以教學(xué)為主,教師發(fā)揮主導(dǎo)作用。學(xué)生必須循序漸進(jìn)地完成實(shí)驗(yàn)的全部?jī)?nèi)容并寫出較為完備的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣,既加深了學(xué)生對(duì)誤差分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和測(cè)量結(jié)果不確定度概念的深入理解,又學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)測(cè)量基礎(chǔ)儀器的使用技能,并對(duì)物理實(shí)驗(yàn)基本程序、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫方法等有了基本的了解。

2.2.2 綜合性、設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)階段

本階段在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提高了儀器設(shè)備的復(fù)雜程度,提供了許多內(nèi)容廣泛、實(shí)驗(yàn)類型齊全、綜合性較強(qiáng),相對(duì)于基本實(shí)驗(yàn)來說難度較大，又貼合專業(yè)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)課題,對(duì)于通信工程專業(yè)應(yīng)包含如下實(shí)驗(yàn)，示波器的使用實(shí)驗(yàn)，惠斯通電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)，電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，電位差計(jì)實(shí)驗(yàn)，牛頓環(huán)測(cè)量透鏡的曲率半徑實(shí)驗(yàn)，邁克爾遜干涉儀測(cè)激光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，分光計(jì)實(shí)驗(yàn)等。這一階段以學(xué)生實(shí)踐為主，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過程中，教師只負(fù)責(zé)結(jié)合理論介紹實(shí)驗(yàn)原理，適時(shí)地進(jìn)行指導(dǎo)等，具體的實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集及整理直至做完實(shí)驗(yàn)完成報(bào)告，均由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)并完成，讓學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，感到自己是儀器的主人，這樣就會(huì)為了設(shè)計(jì)好一個(gè)方案，查閱多種資料，反復(fù)修改完善。其目的就是通過綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生把已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)綜合、提高，全面靈活地加以運(yùn)用，以此來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

2.2.3 應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)階段

應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)是在綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上的結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的科學(xué)研究水平、項(xiàng)目的開發(fā)應(yīng)用水平進(jìn)行提高的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，它更接近現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向。對(duì)于通信工程專業(yè)應(yīng)包含光信息與光通信綜合實(shí)驗(yàn)，光電調(diào)制實(shí)驗(yàn)，聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)，塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，表面磁光克爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，音頻信號(hào)在光纖中傳輸實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生應(yīng)用通信知識(shí)，開發(fā)相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，可以為學(xué)生將來作為技術(shù)工作者或從事科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這一階段教師主要提供實(shí)驗(yàn)條件，可以組織一些大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)，與學(xué)生共同開發(fā)一些小發(fā)明，來提高學(xué)生的興趣與主觀能動(dòng)性。也可以聯(lián)系本區(qū)域相關(guān)領(lǐng)域的公司，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)地觀摩，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性。

3 分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降挠懻?/h2>

分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，可以最大限度地利用現(xiàn)有的儀器資源對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)的培養(yǎng)，其不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，還提高了他們自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和獨(dú)立操作的能力。同時(shí)也能合理配置實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。對(duì)于應(yīng)用型本科有幾點(diǎn)必須注意：首先我校物理實(shí)驗(yàn)基本實(shí)驗(yàn)階段學(xué)時(shí)數(shù)尚顯不足，而隨著分層次模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施,必然會(huì)使教師工作量大大增加。這在一定程度上影響到教學(xué)安排和教師積極性的發(fā)揮。其次我校某些物理實(shí)驗(yàn)雖有一定數(shù)量的儀器，但如果對(duì)全校學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)籌安排卻有明顯不足。再次，實(shí)施分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，必須建立新的完備的大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)規(guī)范和規(guī)章制度以及完善的教學(xué)評(píng)價(jià)體系。筆者相信經(jīng)過幾年的探索與實(shí)踐，不斷地改善教學(xué)中的問題與不足，分層次模塊化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式一定會(huì)在學(xué)校應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型中起到巨大的推動(dòng)作用。

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