大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐研究

趙保強(qiáng)

（朔州師范高等?？茖W(xué)校，山西 朔州 038500）

物理科目不僅探究物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)成，還研究物質(zhì)與物質(zhì)間的作用力，有助于提高人類的生活質(zhì)量，推動(dòng)科教的進(jìn)步，所以，教師需要采取有效的教學(xué)方式加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)的理解，并培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。其次，?shí)驗(yàn)不僅是檢驗(yàn)物理猜測(cè)的重要方法，還是科學(xué)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本方式，因此，教師需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，增加學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，進(jìn)而提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與高校物理教學(xué)的關(guān)聯(lián)性

很多文獻(xiàn)顯示，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革能夠在增加學(xué)生對(duì)物理重要性認(rèn)知的同時(shí)，完善學(xué)生物理知識(shí)體系及物理教學(xué)體系，還在很大程度上強(qiáng)化了學(xué)生的物理自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，更促進(jìn)了高校物理教學(xué)發(fā)展，所以不斷改革高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常必要和重要的，理應(yīng)得到重視及關(guān)注。

首先，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校物理教學(xué)重要組成部分，更是實(shí)現(xiàn)物理實(shí)踐性教學(xué)的關(guān)鍵，因此能夠強(qiáng)化學(xué)生的物理實(shí)踐能力及綜合素質(zhì)；其次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是提高高校物理教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵舉措，更在該基礎(chǔ)上強(qiáng)化了學(xué)生的物理創(chuàng)造能力，使得學(xué)生成長為對(duì)社會(huì)各大領(lǐng)域都有積極作用的物理人才，更為物理相關(guān)技術(shù)研發(fā)奠定良好的人才基礎(chǔ)；再次，能夠強(qiáng)化學(xué)生的物理觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，使得學(xué)生得到全面發(fā)展。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)中需要老師堅(jiān)持“以學(xué)生為主”原則，將課堂留給學(xué)生，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究和實(shí)驗(yàn)，整個(gè)過程都對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、觀察能力及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ葟?qiáng)化起到積極作用，更完善了學(xué)生物理知識(shí)體系和技術(shù)系統(tǒng)；最后，能夠促進(jìn)高校物理教學(xué)發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身就是物理教學(xué)主要內(nèi)容，更是打造高效物理課堂的關(guān)鍵性教學(xué)手段，幾乎所有的物理教學(xué)都開展了物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，所以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)必能夠促進(jìn)高校物理教學(xué)發(fā)展[1]。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革還對(duì)高校物理教學(xué)體系完善、教育健康發(fā)展、物理科學(xué)研究等產(chǎn)生積極作用。

二、當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)存在的問題

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是大部分理工科專業(yè)的學(xué)生必須要學(xué)習(xí)的一門基礎(chǔ)課程，這門課程主要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、制定實(shí)驗(yàn)步驟以及觀察思考的能力。可以說，它是高等院校人才培養(yǎng)的重要方式，但是，現(xiàn)階段的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然存在諸多不足。

（一）教學(xué)方法落后

眾所周知，學(xué)生才應(yīng)該是教學(xué)的主體，但在實(shí)際教學(xué)過程中，這一原則并沒有被貫徹落實(shí)，“以教師為中心”的現(xiàn)象并不少見。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，主要的教學(xué)方式還是傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)，教師花費(fèi)大量時(shí)間來講述實(shí)驗(yàn)原理，這樣一來，留給學(xué)生用來實(shí)際操作的時(shí)間就會(huì)相對(duì)減少。久而久之，這種“填鴨式”教學(xué)方法會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中十分被動(dòng)。

（二）學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備不足

大學(xué)生一般來自不同的城市，而且，學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)水平也有不同程度的差別。很多學(xué)生在高中時(shí)期并不經(jīng)常接觸物理實(shí)驗(yàn)，以至于這部分學(xué)生在剛剛學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)顯得力不從心。除此之外，很多學(xué)生總沉迷于玩樂，在課前沒有認(rèn)真預(yù)習(xí)過教材上的內(nèi)容，不了解實(shí)驗(yàn)器材的作用。如果教師在課堂上直接講述實(shí)驗(yàn)原理，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生缺少對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的了解，只能被動(dòng)地跟著教師的思路走，實(shí)際動(dòng)手操作時(shí)也會(huì)十分茫然。這就會(huì)導(dǎo)致很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也仍然沒有真正了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。

除以上問題外，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還面臨著其他問題。如實(shí)驗(yàn)儀器更新率較低，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，難以與新技術(shù)結(jié)合，而且大部分地方高校在引進(jìn)人才時(shí)都是通過校園招聘進(jìn)行，到崗教師一般是剛從學(xué)校畢業(yè)就進(jìn)入高校就業(yè)，沒有工作背景及經(jīng)歷，難以勝任轉(zhuǎn)型形勢(shì)下對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

三、高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施及方法

（一）與時(shí)俱進(jìn)，轉(zhuǎn)變陳舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念

首先，高校物理老師尤其是物理專業(yè)的老師，必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷轉(zhuǎn)變自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，以保證自己的教學(xué)思路及方法跟上時(shí)代步伐，從而能夠及時(shí)有效地改革和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性；其次，要積極引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)理念，諸如“以學(xué)生為主”教學(xué)原則、“公平教育”原則、小組合作及互動(dòng)交流等等教學(xué)理念，以更新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念的同時(shí)，為完善和創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法奠定良好基礎(chǔ)；最后，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必須走向世界，即必須結(jié)合世界各國物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀、物理技術(shù)研發(fā)情況等，不斷轉(zhuǎn)變和更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，以保證物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生完善知識(shí)或者提高老師物理教學(xué)有效性，最終促進(jìn)高校物理教學(xué)發(fā)展。

（二）構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”師生交流互動(dòng)平臺(tái)

大學(xué)的學(xué)習(xí)和生活比較自由，學(xué)生可以在校園內(nèi)使用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，教師可以利用這一點(diǎn)構(gòu)建師生互動(dòng)平臺(tái)。比如，教師可以在QQ、微信、釘釘?shù)纫苿?dòng)平臺(tái)建立群聊與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，方便學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中的問題以及想法。除此之外，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師可以將一部分實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)要求拍攝成微課視頻，讓學(xué)生可以通過移動(dòng)平臺(tái)提前觀看學(xué)習(xí)。當(dāng)學(xué)生真正進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的用法以及作用有一定的了解，也就不需要教師再花費(fèi)時(shí)間來講解實(shí)驗(yàn)儀器以及步驟。這樣一來，教師就可以有更多時(shí)間來觀察并指出學(xué)生操作中出現(xiàn)的問題。

（三）合理選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

第一，在開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，必須深入研究教材內(nèi)容，并在該基礎(chǔ)上確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、目的及原理等，以保證物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的針對(duì)性及有效性；第二，一定要結(jié)合學(xué)生實(shí)際選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)難度，避免實(shí)驗(yàn)難度和內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際差距太大，導(dǎo)致學(xué)生失去實(shí)驗(yàn)興趣；第三，必須認(rèn)真篩選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并吸取其精華，然后在該基礎(chǔ)上確定具有普及性、新穎性和實(shí)用性的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑫r(shí)還需要設(shè)置各種趣味生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)小活動(dòng)，以激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣及積極性，還能夠保證學(xué)生能夠正確圍繞目的開展實(shí)驗(yàn)；第四，要做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，即根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工具等，并核實(shí)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟是否與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相匹配，保證學(xué)生能夠順利進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)操作。

（四）創(chuàng)新和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

不能盲目向?qū)W生灌輸實(shí)驗(yàn)理論，而是要結(jié)合學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力等，調(diào)整和完善實(shí)驗(yàn)原理及方法等，然后對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要盡量留取時(shí)間及空間給學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)和討論，讓學(xué)生通過這種自主的啟發(fā)式、討論式、問題式教學(xué)方法克服各種問題，并營造出良好學(xué)習(xí)氛圍，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性。此外，還需要不斷增設(shè)和開放實(shí)驗(yàn)室，并不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)，例如增加多媒體教室數(shù)量，以便于將多媒體技術(shù)更好地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來開展仿真物理實(shí)驗(yàn)，以便于學(xué)生能夠更加直觀、具體和形象地觀察各種物理現(xiàn)象，從而加深對(duì)各種物理知識(shí)的理解和記憶。

（五）切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力

拓展新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重視實(shí)驗(yàn)原理、方法的理解與應(yīng)用。每個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及的側(cè)重點(diǎn)和應(yīng)用范圍各不相同，因此，可以結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目給學(xué)生提供具體測(cè)量物品，加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)思想和技能解決問題的能力。比如液體表面張力系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，可以將液體替換成磁鐵，每月更換不同的案例，要求學(xué)生講解出自己的測(cè)量方法和步驟，注重實(shí)驗(yàn)思想的運(yùn)用；以賽促學(xué)，成立創(chuàng)新小組，將各級(jí)別物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的成果加以改造應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；邀請(qǐng)學(xué)生參加到儀器維修、舊儀器改造、新儀器研制等工作中，通過這些活動(dòng)，一方面提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，另一方面可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源再利用。將演示實(shí)驗(yàn)與課堂物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

（六）融入多種方式的輔助教學(xué)手段，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)穩(wěn)步展開

充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和硬件環(huán)境。利用MOOCs、精品資源共享課等網(wǎng)絡(luò)資源、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站或者大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有初步了解，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，教師通過提問等方式了解學(xué)生的薄弱點(diǎn)，有針對(duì)性地講解實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)。[2]

將情景教學(xué)方法引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，比如認(rèn)知學(xué)徒制教學(xué)方式，學(xué)生通過小組討論的方式在課前熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作，在課堂上學(xué)生輪流講解各自負(fù)責(zé)部分，其他同學(xué)參與提問與討論，教師在教學(xué)過程中僅僅是引領(lǐng)作用，反饋學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)和掌握過程中的強(qiáng)項(xiàng)或者弱項(xiàng)，此種教學(xué)方式能有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性以及實(shí)驗(yàn)知識(shí)的遠(yuǎn)遷移，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。[3]

（七）建立多元實(shí)驗(yàn)考核方法，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥灾鲗W(xué)習(xí)能力

現(xiàn)行成績考核方式單一，借鑒國外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的考核模式，單個(gè)實(shí)驗(yàn)可以增加口試部分，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生敘述本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思想和方法，根據(jù)個(gè)人表述列入單次實(shí)驗(yàn)成績考核，鞏固學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能的掌握；也可以采用課題制，即實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)題目，列出實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者制作成展品，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新能力。

總之，高校物理教學(xué)對(duì)于整個(gè)高校教育事業(yè)發(fā)展來說都起到了不可代替的影響作用，所以提高高校物理教學(xué)質(zhì)量成為很多物理老師的主要工作任務(wù)及目標(biāo)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是提高高校物理教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，故越來越多老師開始重視并積極開展了各種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革能夠在提高物理教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，促進(jìn)高校物理教學(xué)發(fā)展，所以不斷促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)于高校物理教學(xué)發(fā)展來說是必經(jīng)之路，高校物理教師需引起高度重視。