工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改進(jìn)措施的實(shí)踐

陳建華+鐘菊花+謝湘華+章登宏

【摘要】闡述在工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從教學(xué)思想著手，注重能力培養(yǎng)，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的認(rèn)識，培養(yǎng)基本操作技能與嚴(yán)格訓(xùn)練結(jié)合，加強(qiáng)內(nèi)容的改革、傳承與創(chuàng)新，培養(yǎng)非智力因素、科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新意識的研究與實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 教學(xué)思想 內(nèi)容改革 科學(xué)素質(zhì) 非智力因素

【中圖分類號】G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）33-0017-02

工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門獨(dú)立的且較系統(tǒng)的公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。通過課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，不僅能夠加深、鞏固并且擴(kuò)大對所學(xué)理論知識的理解和掌握，而且還能夠訓(xùn)練基本實(shí)踐技能，培養(yǎng)觀察現(xiàn)象、分析歸納、撰寫報(bào)告等方面的能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法。同時(shí)也是為學(xué)生奠定使用科學(xué)術(shù)語表達(dá)的能力、工程實(shí)踐的能力以及創(chuàng)新意識的基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)中心近年來在開設(shè)基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)工作中進(jìn)行了大量的探索，建立了“以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為核心，以提高科學(xué)素質(zhì)為目標(biāo)”的教學(xué)理念，確立了“激發(fā)興趣、夯實(shí)基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、探索創(chuàng)新”的教學(xué)方針，落實(shí)了“加強(qiáng)基礎(chǔ)、注重特色、銳意改革、不斷創(chuàng)新”的指導(dǎo)思想。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，做了一些有益的嘗試。

一、從教學(xué)思想著手，注重能力培養(yǎng)

決定教學(xué)效果好壞、成敗的是教學(xué)思想。教學(xué)改革要以此為依據(jù)，以學(xué)生為中心，在實(shí)驗(yàn)課中既要培養(yǎng)學(xué)生技能和素養(yǎng)，又要注重“會用、會做”實(shí)驗(yàn)，還要注重“思考、思辨”實(shí)驗(yàn)；在達(dá)到基本要求、較好地地完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)靈活運(yùn)用和拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)與訓(xùn)練；在按時(shí)、按量完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，給能力較強(qiáng)的制造寬松環(huán)境，結(jié)合所做的實(shí)驗(yàn)做一些拓展項(xiàng)目。以此為基礎(chǔ)，在一個(gè)和諧氣氛下師生從循序漸進(jìn)到自由發(fā)揮、從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識、從統(tǒng)一要求到實(shí)驗(yàn)多樣，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)營造一個(gè)活學(xué)活用的教學(xué)平臺。

按照工科實(shí)驗(yàn)的基本要求，結(jié)合我校的特點(diǎn)，給本科生開設(shè)的16個(gè)必做實(shí)驗(yàn)，按照基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性、綜合性三個(gè)層次選擇和安排實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)方法上，要求學(xué)生先預(yù)習(xí)完成預(yù)習(xí)報(bào)告，然后教師結(jié)合儀器引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)和操作，之后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，做到“預(yù)習(xí)、預(yù)做、操作” 的三個(gè)環(huán)節(jié)；在教學(xué)活動中，教師要做到因材施教。有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)真，細(xì)致，但動作太慢，影響實(shí)驗(yàn)速度；有的學(xué)生動作雖快，但心情急燥；有的基礎(chǔ)較差的，不能熟練操作儀器。對不同類型的學(xué)生要分別予以指導(dǎo)，幫助他們端正態(tài)度，認(rèn)真、細(xì)致地做好實(shí)驗(yàn)，使不同層次的學(xué)生都得到相應(yīng)的培養(yǎng)和鍛煉。教師在整個(gè)教學(xué)活動中，還要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程的管理、控制和考核。

言傳身教，既教書又育人。首先教師必須做好人身安全方面的教育，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的安全規(guī)章制度，做到安全萬無一失；其次在堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度方面要嚴(yán)格要求、做出表率，測試完畢的數(shù)據(jù)做到認(rèn)真檢查，核實(shí)簽字，讓學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)、求真的實(shí)驗(yàn)精神；再次在教學(xué)活動中，教師要做到因材施教，對不同基礎(chǔ)的學(xué)生要分別予以熱情指導(dǎo)、耐心解釋，使不同層次的學(xué)生都得到相應(yīng)的培養(yǎng)和鍛煉；第四進(jìn)行愛護(hù)公共財(cái)物、節(jié)約資源、友好協(xié)作及其美育等方面的引導(dǎo)和教育；最后對待疑難問題，要仔細(xì)分析，準(zhǔn)確回答，讓學(xué)生實(shí)踐有收獲。在整個(gè)實(shí)踐過程中，處處滲透教學(xué)思想。

二、培養(yǎng)基本操作技能與嚴(yán)格訓(xùn)練相結(jié)合

每次實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格抓好四個(gè)環(huán)節(jié)：一是課前預(yù)習(xí)（預(yù)習(xí)課前有檢查）；二是預(yù)習(xí)課：課堂質(zhì)疑、多媒體講解和核心演示、基本儀器熟悉和訓(xùn)練；三是巡回指導(dǎo)和重點(diǎn)提示；四是數(shù)據(jù)和現(xiàn)象記錄等程序要求學(xué)生。

1.培養(yǎng)自學(xué)能力

初次上實(shí)驗(yàn)時(shí)，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，做到心中有數(shù)，實(shí)驗(yàn)就會順利進(jìn)行，也能避免或者減少不應(yīng)出現(xiàn)的事件。因此開始的預(yù)習(xí)制度顯得尤為重要。教師通過課前的檢查、課間的提問，作為總成績的一部分評定分?jǐn)?shù)。從嚴(yán)要求學(xué)生，養(yǎng)成課前自覺預(yù)習(xí)的好習(xí)慣；同時(shí)，預(yù)習(xí)使學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)的目的、方法、步驟，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣和愛好，克服了實(shí)驗(yàn)的盲目性，從而積極主動又自覺地做好實(shí)驗(yàn)。在培養(yǎng)自學(xué)能力方面起到“拋磚引玉”的效果。

2.培養(yǎng)解決實(shí)驗(yàn)問題的能力

教師初次上實(shí)驗(yàn)，必須講清掌握基本過程、基本操作的重要性，使學(xué)生明確基本操作技術(shù)正確掌握與否是決定能否做好科學(xué)實(shí)驗(yàn)的首要條件，結(jié)合本次有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、有關(guān)后續(xù)課或?qū)W生所學(xué)專業(yè)、并結(jié)合科研加以強(qiáng)調(diào)。同時(shí)明確：基本操作技能是實(shí)驗(yàn)的重要考核內(nèi)容，將作隨堂考核計(jì)分。實(shí)驗(yàn)開始就促使每個(gè)學(xué)生對解決實(shí)際問題、基本操作技術(shù)規(guī)范化予以足夠的重視，達(dá)到嚴(yán)格訓(xùn)練的目的。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生思想上難免會有一些波動和挫折感，適時(shí)地進(jìn)行引導(dǎo)是必要的，總體上應(yīng)進(jìn)行一些科學(xué)家的成長故事的引導(dǎo)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的百折不饒，使學(xué)生產(chǎn)生共響，強(qiáng)化過程的重要性，從而深化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，提高了動手能力。

3.培養(yǎng)獨(dú)立工作能力

以學(xué)生為主人和主角，提高對實(shí)驗(yàn)課程的認(rèn)識。學(xué)生能力的培養(yǎng)與實(shí)踐活動、知識的積累存在內(nèi)在的、必然的聯(lián)系，人的才能是建立在實(shí)踐活動、科學(xué)知識的基礎(chǔ)上，由量變而質(zhì)變，逐漸轉(zhuǎn)化而獲得的。創(chuàng)新能力與勤奮學(xué)習(xí)、注重實(shí)踐密切關(guān)聯(lián)。在科技不斷創(chuàng)新的今天，作為培養(yǎng)實(shí)踐能力的重要基礎(chǔ)課，其作用尤顯突出，能夠?yàn)閷W(xué)生打下牢固的實(shí)踐基礎(chǔ)。只有具備扎實(shí)的基本功，才會有可靠的應(yīng)變能力和堅(jiān)實(shí)的后勁，才會具有一定的創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)課程的最大特點(diǎn)就是學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，必須一絲不茍，能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的能力。

4. 培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的作風(fēng)

實(shí)驗(yàn)過程中，尤其結(jié)束后，立即檢查原始數(shù)據(jù)，核實(shí)無誤后簽字。杜絕抄襲、編造數(shù)據(jù)的現(xiàn)象；遇到類似情況，既要嚴(yán)肅批評教育當(dāng)事人，也要告誡全班學(xué)生，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)在的、來不得半點(diǎn)虛假的，否則會導(dǎo)致研究失敗或?qū)е洛e誤的結(jié)論。學(xué)生就應(yīng)培養(yǎng)形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，強(qiáng)調(diào)如實(shí)寫出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告能真實(shí)地反映出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和存在的問題，便于分析誤差，查找存在的問題，有利于今后的提高。通過教育，學(xué)生認(rèn)識普遍提高。同時(shí)采取了讓學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，立即將原始數(shù)據(jù)交給老師檢查，以便教師核對數(shù)據(jù)的真實(shí)性，基本杜絕了抄襲報(bào)告和拼湊、編造數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成了實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。將預(yù)習(xí)報(bào)告（含預(yù)習(xí)課質(zhì)疑）、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量等各項(xiàng)內(nèi)容納入總分體系，這種考核方法既較準(zhǔn)確地反映了學(xué)生的成績，又能督促學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步通過完成報(bào)告，培養(yǎng)閱讀參考資料、查閱文獻(xiàn)，整理資料的能力。再次通過實(shí)驗(yàn)考核和答辯，訓(xùn)練綜合能力和表達(dá)能力。

三、內(nèi)容的改革，起到傳承與創(chuàng)新的作用

遵循人才成長的規(guī)律，有計(jì)劃、有步驟地構(gòu)建課程的新體系：基本誤差理論、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、提高性實(shí)驗(yàn)、近代與綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容的改革是：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)生的基本能力兼顧、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與新技術(shù)相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與信息技術(shù)組合、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容兼顧趣味性。培養(yǎng)自主、研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。形成由簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、由單純傳授知識到培養(yǎng)學(xué)員綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)的逐級提高的實(shí)驗(yàn)課程的新體系[1]。從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新活動抓起，由低級向高級發(fā)展動，使之保持不斷上升趨勢。首先是求異思維；然后是多向發(fā)散性思維；最后綜合歸納思維。多層次培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，力求達(dá)到不斷遞進(jìn)的過程，遵守連續(xù)性、持久性和發(fā)展性原則。

通過對不同階段的實(shí)踐活動，如設(shè)計(jì)性試驗(yàn)、創(chuàng)新活動（如USRP、創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目等）、競賽活動（校級、市級、全國）形式的舉行，鍛煉學(xué)生的能力，從多角度、多方向、多方面提高和訓(xùn)練大學(xué)生的創(chuàng)造能力和求異思維，加強(qiáng)非智力素質(zhì)的鍛煉，注重培養(yǎng)猜測、靈感、頓悟、激發(fā)潛意識等非邏輯思維方式，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性和探索精神。

工科物理實(shí)驗(yàn)必須探索用現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)審視、選擇和整合好經(jīng)典的、傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)計(jì)含有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、方法和新概念的實(shí)驗(yàn)，適應(yīng)培養(yǎng)具有工程素養(yǎng)卓越人才的發(fā)展要求，提高解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到“構(gòu)建多元化開放式實(shí)踐教學(xué)體系培養(yǎng)大學(xué)生的“四種能力”[2]的實(shí)際效果，達(dá)到具有厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、較強(qiáng)的創(chuàng)新意識、較高的實(shí)踐能力、視野開闊的高素質(zhì)人才的目標(biāo)。

工作得到2016年華東理工大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目的支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]任才貴，艾劍鋒，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分級開放教學(xué)改革與實(shí)踐[J].大學(xué)物理，2007，26（12），36-40.

[2]韋化，構(gòu)建多元化開放式實(shí)踐教學(xué)體系培養(yǎng)大學(xué)生的“四種能力”[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（5），1.

作者簡介：陳建華，男，主要從事物理教學(xué)。endprint