大學(xué)物理實驗質(zhì)量保證的實現(xiàn)方法

高慧星

燕山大學(xué)里仁學(xué)院，河北 秦皇島 066000

大學(xué)物理實驗是大學(xué)里一門獨立開設(shè)的基礎(chǔ)課程，是本科生進行實驗技能訓(xùn)練的開始，設(shè)立初是為了輔助物理教學(xué)，隨著新型教育的發(fā)展，漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生動手和實驗操作能力的重要教學(xué)手段。學(xué)生通過此門課程可以接收系統(tǒng)的實驗方法，掌握最基本的實驗技能。但如今，面對時代的發(fā)展趨勢，為了保證教學(xué)正確方向，避免出現(xiàn)錯誤傾向，擴展教學(xué)范圍，拓寬教學(xué)渠道，改良實驗內(nèi)容，對新的教學(xué)質(zhì)量保證方法的探究十分必要。

一、學(xué)生實驗流程規(guī)范

（一）在物理實驗課正式開課前，利用一周左右的時間為全體學(xué)生安排四個小時物理實驗基礎(chǔ)理論課的教學(xué)，傳授有關(guān)物理實驗的基礎(chǔ)知識及進行物理實驗時的相關(guān)注意事項。使學(xué)生進入物理實驗室前對物理實驗的流程有充分的了解。

（二）物理實驗課程開始后，首先帶領(lǐng)學(xué)生初步參觀整個實驗室，了解近期實驗室在進行的實驗科研項目及相關(guān)介紹。同時讓學(xué)生了解所有任課教師的基本信息。在充分了解實驗項目的前提下，學(xué)生具有自主選擇權(quán)，可以根據(jù)自身情況和自我喜好選擇想選擇參與進行的實驗項目。

（三）實驗正式開始前為保證學(xué)生達到良好預(yù)習(xí)效果，實驗室每天早上提前開放用于學(xué)生提前預(yù)習(xí)了解實驗所需儀器、材料和實驗主要內(nèi)容。在實驗前提交預(yù)習(xí)報告，教師有選擇地進行抽查提問[1]。預(yù)習(xí)報告不合格的實驗教師有權(quán)拒絕該學(xué)生參與自己的實驗，因為事前預(yù)習(xí)不夠，實驗會因為無知產(chǎn)生不可控的未知風(fēng)險。

（四）實驗過程中，要求學(xué)生獨立完成各項實驗步驟，要培養(yǎng)其獨立思考的能力。教師可以根據(jù)實驗過程中學(xué)生的操作來進行打分，作為期末成績的重要考量依據(jù)。

（五）實驗課后，學(xué)生要在隨后的一周時間內(nèi)提交實驗報告和心得體會，同樣這份報告也會一起成為期末成績的重要組成部分。學(xué)生在提交報告的一周后，可以查詢自己的實驗課成績，以及操作表現(xiàn)評分情況。

二、教師工作流程規(guī)范

（一）流程

1．成立物理實驗教學(xué)監(jiān)督小組，進行對教師教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控。對大學(xué)物理實驗的教師任職資格進行嚴(yán)格把控考核，對上課過程中工作態(tài)度，工作方式方法進行嚴(yán)格把控。

2．教職員工必須掛牌上崗，方便學(xué)生與其溝通。

3．成立教學(xué)研究小組，每一輪課根據(jù)這一輪次內(nèi)的教學(xué)實驗情況進行教學(xué)研討，要求全體教職人員參加。

4．開發(fā)新型教學(xué)方式，借助科技、新媒體輔助教學(xué)，制作課件，進行新型教學(xué)。

5．實驗器材會隨著實驗進行階段性的更新，實驗教材也應(yīng)該跟隨實驗器材的變化而變化，實驗教師有義務(wù)依此對教材進行修訂編寫。隨后把需要補充的與教材和教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的材料再制作一份電子版，上傳至網(wǎng)絡(luò)供學(xué)生查閱和下載。教師要對自己編寫的內(nèi)容負(fù)學(xué)術(shù)責(zé)任。

6．學(xué)生提交實驗報告后的一周內(nèi)，教師需要將學(xué)生成績錄入學(xué)校相關(guān)系統(tǒng)，方便學(xué)生查詢成績。超過時效系統(tǒng)自動拒絕改動。

（二）教學(xué)內(nèi)容基本要求

大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)是通過不同案例和實驗的方式，完成同樣的教學(xué)目標(biāo)。為了培養(yǎng)學(xué)生思維的自主性，本課程對教師和教學(xué)范圍上都有系統(tǒng)要求。通常具體的教學(xué)內(nèi)容有以下幾個方面：

1．了解測量誤差，正確處理實驗數(shù)據(jù)

誤差是指實驗過程中測量值與真實值的數(shù)差，具有不可控和不確定性。要求學(xué)生掌握測量實驗誤差的相關(guān)知識，具有正確處理實驗數(shù)據(jù)的能力。

2．掌握基本物理量及測量方式

在教學(xué)基本要求中，介紹了對時間、質(zhì)量、溫度、長度、直徑等常見的物理量的測量，要求教師引導(dǎo)學(xué)生掌握這些測量方式并了解其應(yīng)用。

3．學(xué)習(xí)了解常見的物理實驗方法

物理學(xué)展現(xiàn)了每個時代科學(xué)發(fā)展的方法和理念，具有重要的指導(dǎo)教育意義。在教學(xué)基本要求里介紹了幾種常用的物理實驗方法，如比較法、轉(zhuǎn)換法、模擬法、平衡法等在當(dāng)代科學(xué)研究工程中仍然廣泛應(yīng)用的方法。

4．熟知并熟練使用常用的實驗儀器

實驗儀器是完成實驗過程的必備工具。在教學(xué)基本要求中指明學(xué)生要熟知各項常規(guī)儀器的作用和使用時的注意事項，要求教師在引導(dǎo)學(xué)生了解儀器性能的同時發(fā)展課外教學(xué)理念，引進先進科技知識，與當(dāng)下結(jié)合介紹儀器應(yīng)用。

5．掌握常規(guī)實驗操作技術(shù)

對實驗操作技術(shù)的掌握是體現(xiàn)學(xué)生實踐操作能力的主要方式。在教學(xué)基本要求里主要介紹了力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)實驗的操作方式，明確要求學(xué)生必須具有正確使用儀器，并可以完成實驗系統(tǒng)的組建的能力[2]。同時，還要求能對實驗結(jié)果進行分析和實驗過程中故障的排除。

6．介紹實驗相關(guān)的科技?xì)v史背景

在大學(xué)物理實驗這門課程中，許多實驗在歷史上都赫赫有名，所涉及的科學(xué)理念、思考方式和實驗技術(shù)在當(dāng)今仍然具有深刻的啟發(fā)意義。所以在實驗課程中，教師理應(yīng)結(jié)合實驗對實驗的背景、發(fā)展歷程和現(xiàn)實應(yīng)用進行具體介紹。做到不僅僅是動手實驗，更要了解實驗背后的故事，提高文化素養(yǎng)。

三、培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)能力

（一）學(xué)生存在的問題

不知從何時起，實用主義成為學(xué)生所信奉的“真理”，不僅應(yīng)用于生活中，也適用于學(xué)習(xí)課程中。大學(xué)物理實驗這門學(xué)科考核方式不嚴(yán)格，通過率極高導(dǎo)致學(xué)生不重視，甚至部分同學(xué)認(rèn)為此學(xué)科與所學(xué)專業(yè)毫不相干而不去上課，拿到學(xué)分即是王道。對大學(xué)物理實驗的重視程度不夠，學(xué)習(xí)態(tài)度不端正導(dǎo)致這門課程的教學(xué)效果很差，對于這部分學(xué)生而言，大學(xué)物理實驗這門課程的作用幾乎為零。

（二）學(xué)生能力培養(yǎng)基本要求

1．獨立完成實驗：通過課前進行預(yù)習(xí)，了解實驗內(nèi)容和操作方式，學(xué)習(xí)實驗原理，獨立完成實驗。

2．結(jié)合理論與實踐：能夠通過實驗得出結(jié)論且能進行反復(fù)驗證，發(fā)現(xiàn)問題并處理問題。

3．分析和研究問題：通過對實驗方法的掌握、實驗理論的學(xué)習(xí)和對實驗過程的了解對實驗數(shù)據(jù)內(nèi)容進行分析整合、歸納整理，具備分析和研究問題的能力[3]。

4．創(chuàng)新：科技來源于創(chuàng)新，創(chuàng)新能力是當(dāng)下學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)中最為重要的部分。在學(xué)生具備獨立思考問題能力的前提下要培養(yǎng)發(fā)散性的創(chuàng)新思維，完成設(shè)計性實驗和綜合性實驗的操作，激發(fā)主觀能動性，自主學(xué)習(xí)并勇于實踐、大膽創(chuàng)新。

（三）學(xué)生能力培養(yǎng)的具體途徑

當(dāng)下，大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)遵循著“以實踐為主，其他方式為輔”的教學(xué)理念，用以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和整體素質(zhì)。學(xué)校應(yīng)采用新型手段提高學(xué)生興趣，保證大學(xué)物理實驗的教學(xué)質(zhì)量，比如從以下幾個方面入手：

1．開放自擬研究課題的設(shè)計實驗，充分讓學(xué)生熟悉實驗儀器和實驗過程。

2．舉辦物理實驗知識競賽，并為獲勝者頒發(fā)獎勵，鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗知識。

3．鼓勵學(xué)生進行實驗儀器的改進和制作，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和發(fā)散創(chuàng)新思維。

4．發(fā)放符合當(dāng)下科技發(fā)展的小型科研課題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，使知識儲備不與時代脫節(jié)。

5．設(shè)計有關(guān)趣味大學(xué)物理實驗的網(wǎng)站，每位同學(xué)輪流擔(dān)任該實驗網(wǎng)站的經(jīng)營者或版主，體驗共享實驗經(jīng)驗的趣味和樂趣。

四、計算機數(shù)據(jù)采集在大學(xué)物理實驗中的應(yīng)用

（一）計算機數(shù)據(jù)采集

1．概念

大學(xué)物理實驗中，對數(shù)據(jù)的采集是完成實驗的主要方式之一。使用計算機采集的方式進行物理實驗，主要通過對數(shù)據(jù)采集的范圍的擴展，進一步提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，可以大幅度提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率和采集效率。

2．優(yōu)勢

（1）提高實驗效率：計算機數(shù)據(jù)采集通過計算機和其他采集器、傳輸器的組合形式，改進大學(xué)物理實驗的數(shù)據(jù)采集方式。這種方式節(jié)省了很多原有數(shù)據(jù)采集工作中不必要的步驟，減少了時間浪費，提升了大學(xué)物理實驗的效率。

（2）提高實驗質(zhì)量：利用計算機數(shù)據(jù)采集技術(shù)對物理實驗提供幫助，拓展了學(xué)習(xí)者探究空間，提升了同學(xué)們的創(chuàng)新能力，提高了大學(xué)物理實驗的實驗質(zhì)量。

（3）鍛煉動手能力：利用了現(xiàn)代科技，與當(dāng)下實際情況相結(jié)合，使學(xué)生積極面對問題，促進了他們思維邏輯的進步，提高了動手操作能力。

（4）實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性：將實時測量技術(shù)與大學(xué)物理實驗相結(jié)合，建立起系統(tǒng)核與物理實驗的有效聯(lián)系，保障了實驗數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。

（二）計算機數(shù)據(jù)采集在大學(xué)物理實驗中的具體應(yīng)用

1．綜合性實驗

前文提到，大學(xué)物理的綜合性實驗在大學(xué)物理實驗課程中占據(jù)相當(dāng)大的比例。實驗者需具備綜合性的專業(yè)技能素質(zhì)，學(xué)會將科技帶進物理實驗中。綜合性實驗包含的范圍十分廣泛，實驗者如果使用傳統(tǒng)的方式進行信息數(shù)據(jù)采集，可能會因?qū)δ撤矫娴倪z漏導(dǎo)致實驗失敗。而利用計算機數(shù)據(jù)采集技術(shù)則可以有效避免這個問題，使實驗者全方位掌握物理知識，提升實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和大學(xué)物理實驗的實驗質(zhì)量。

2．驗證性實驗

驗證性實驗是大學(xué)物理實驗中占比最大的實驗，實驗者通常對物理知識先進行假設(shè)，然后再進行驗證。利用計算機數(shù)據(jù)采集技術(shù)可以讓同學(xué)們自己設(shè)置實驗步驟以及自主選擇實驗儀器等，再使用計算機獲取實驗數(shù)據(jù)，并檢驗和測量實驗數(shù)據(jù)。這樣可以避免數(shù)據(jù)計算過程中容易產(chǎn)生的失誤，為大學(xué)物理實驗的成功率提供保障。

3．設(shè)計性實驗

設(shè)計性實驗就是指由實驗者自己來設(shè)計實驗方案，提升動手能力。在實驗中利用計算機數(shù)據(jù)采集技術(shù)可以方便設(shè)計實驗流程，為實驗提供技術(shù)支持，還可以讓實驗者將自己的實驗與科技結(jié)合，樹立探究精神，為大學(xué)物理設(shè)計性實驗打下良好的基礎(chǔ)，使實驗者的實驗?zāi)芰τ酗@著的提升。

五、更新實驗內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法

大學(xué)物理實驗中比較常見的是驗證性實驗，綜合性實驗非常少，并沒有緊隨科技進步進行相關(guān)實驗。反復(fù)咀嚼前人的實驗成果無法滿足當(dāng)下年輕人求知若渴的探索特性，降低了學(xué)生對做物理實驗的積極性。

為此，體系應(yīng)適當(dāng)減少驗證性實驗，增加綜合性設(shè)計性實驗，為學(xué)生提供想象和創(chuàng)新的空間。學(xué)校和教育工作者也要不斷豐富實驗的類型，與時俱進更新教學(xué)內(nèi)容，最好結(jié)合時下熱點將實驗聯(lián)系生活，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮大學(xué)物理實驗的功能。

要想保證大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量，光更新實驗內(nèi)容還不足夠，高素質(zhì)的師資隊伍才是其基本保障。教師團隊?wèi)?yīng)具備足夠的知識儲備，提高自身素質(zhì)，才能勝任當(dāng)下的實驗教學(xué)的高標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)今時代倡導(dǎo)創(chuàng)新型和開放性的教學(xué)理念，教師們要根據(jù)時代要求對教學(xué)方法進行改良創(chuàng)新，比如多布置創(chuàng)新型課題，啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生在課堂上進行動手操作實驗后總結(jié)心得體會。

還可以引進實驗仿真系統(tǒng)，為學(xué)生的實驗過程提供一切便利條件[4]。同時，學(xué)校也應(yīng)該注重培養(yǎng)教師能力，多給實驗教師對外交流培訓(xùn)的機會，教師充分看到了世界的精彩才能回到課堂把同樣的精彩教授給學(xué)生們。

六、考核監(jiān)督

目前大部分教師與學(xué)生只重視期末考核，而忽略了平時成績。教師應(yīng)擴大平時成績在最終成績中的占比。還有一部分同學(xué)抄襲其他人的實驗成果和實驗報告，教師要嚴(yán)格篩選，注意實驗報告內(nèi)容測量數(shù)據(jù)的重復(fù)性。為了更好地進行考核方式的嚴(yán)控，考核分為平時操作和筆試部分，筆試的比例盡量縮小，重點考察平時操作能力。這種考核方式會讓同學(xué)們重視平時的實驗過程，提高實驗質(zhì)量和教學(xué)質(zhì)量，加深學(xué)生對知識的記憶和積累，有利于保證大學(xué)物理實驗的質(zhì)量。

更進一步講，可以建立一個監(jiān)督體系，提供多個意見反饋通道。通過這個質(zhì)量監(jiān)督體系，建立學(xué)生與教師學(xué)術(shù)和實驗內(nèi)容交流溝通的橋梁。

學(xué)生如果對教師和教學(xué)過程有什么意見可以通過多種形式進行反映。比如：口頭形式反映、將反饋意見投入意見箱、通過電子郵件或者電話反映各負(fù)責(zé)教育的主管等方式。學(xué)校可以開辦自由論壇，學(xué)生在論壇上發(fā)表自己的意見，并與實驗教師進行有效溝通。學(xué)校根據(jù)意見再進行教育調(diào)整，保證實驗教學(xué)質(zhì)量。

綜上所述，經(jīng)實踐表明，在師資力量不足且教學(xué)水平難以在短時間內(nèi)有較大提升的情況下，要想實現(xiàn)大學(xué)物理實驗質(zhì)量保證，更新教學(xué)內(nèi)容，規(guī)范教學(xué)流程，就要建立完整的教學(xué)體系，嚴(yán)格監(jiān)控，從而提高教學(xué)質(zhì)量，保證實驗質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和素質(zhì)。