應(yīng)用型本科高校大學(xué)物理實驗教學(xué)改革思考

劉 海，王家理，尹 躍

(六盤水師范學(xué)院 物理與電氣工程學(xué)院，貴州 六盤水 553001)

《大學(xué)物理實驗》課程其教學(xué)目標是鞏固物理理論知識，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)處理及其誤差分析的方法，規(guī)范實驗操作，提升實驗技能，提高獨立思考、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的求真、務(wù)實、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和主動探究的創(chuàng)新精神[1]?！洞髮W(xué)物理實驗》課程的教學(xué)成效對培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)都至關(guān)重要。因此，抓好《大學(xué)物理實驗》課程教學(xué)質(zhì)量極其重要。

1 大學(xué)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析

1.1 實驗項目陳舊，內(nèi)容缺乏創(chuàng)新

由于物理學(xué)是古老學(xué)科，相應(yīng)實驗經(jīng)過長期的驗證，已經(jīng)相當(dāng)完備。目前，《大學(xué)物理實驗》的實驗項目簡單、大多數(shù)屬于驗證性，缺乏創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性，達不到激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力和主觀能動性，更不符合金課的要求。在整個實驗教學(xué)課堂中，學(xué)生在老師的監(jiān)督下完成實驗，學(xué)生處于被動地位，被動接受知識，導(dǎo)致學(xué)生只需獲得實驗數(shù)據(jù)、完成實驗任務(wù)即可，但對實驗內(nèi)容半知半解，沒有深層次思考。漸漸感覺實驗課枯燥，激發(fā)不起主動學(xué)習(xí)興趣。

1.2 實驗項目單一，沒有體現(xiàn)專業(yè)的差異

地方高校向應(yīng)用型本科高校轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)型就意味著理科和工科專業(yè)劇增?！洞髮W(xué)物理實驗》是所有理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，基于專業(yè)的差異，不同專業(yè)應(yīng)對《大學(xué)物理實驗》課程的教學(xué)內(nèi)容及其要求有所不同。目前，由于實驗儀器、實驗場所和實驗教師不足，所有專業(yè)實驗項目、內(nèi)容基本一致沒有兼顧專業(yè)的差異，導(dǎo)致學(xué)生認為《大學(xué)物理實驗》課程跟專業(yè)不相干，不重要，消極對待。

1.3 實驗教學(xué)環(huán)節(jié)固定，不具有時代性

《大學(xué)物理實驗》課程的教學(xué)環(huán)節(jié)固定。目前，在《大學(xué)物理實驗》的傳統(tǒng)教學(xué)中，教師安排好實驗題目，明確實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容，講解實驗原理，演示實驗步驟和強調(diào)數(shù)據(jù)處理要求以及注意事項，然后學(xué)生按部就班進行實驗操作、記錄數(shù)據(jù)，最后學(xué)生處理數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告[2]。一般情況下，學(xué)生機械地按照老師的要求做了一遍，記錄好數(shù)據(jù)。實驗報告是抄寫原理和操作步驟(不按實際操作步驟寫)，按部就班地處理數(shù)據(jù)，順其自然得出結(jié)論，即使數(shù)據(jù)不對，也能得到預(yù)期結(jié)果。最終，學(xué)生不真正理解實驗原理，知其然不知其所以然，實驗教學(xué)效果很不理想。

1.4 理論教學(xué)和實驗教學(xué)“脫節(jié)”

由于地方高校規(guī)模擴大，專業(yè)多學(xué)生多，實驗儀器和實驗教學(xué)場所不足，《大學(xué)物理實驗》課程只能以循環(huán)方式開展教學(xué)，必然出現(xiàn)實驗教學(xué)與理論教學(xué)在內(nèi)容上不同步，而學(xué)生又不能把實驗和理論結(jié)合起來，缺乏理論和實踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)方法。學(xué)生沒有真正理解“理論指導(dǎo)實踐、實踐檢驗理論”認知過程。

1.5 實驗考核方式簡單

大部分學(xué)校的考核方式是以實驗預(yù)習(xí)與準備情況、實驗操作水平與數(shù)據(jù)記錄和實驗報告(數(shù)據(jù)處理與誤差分析)為依據(jù)，作為實驗題目的分數(shù)，全部實驗題目的平均分作為課程考核的綜合成績(考核成績)。有些高校把學(xué)生的全部實驗項目平均分作為平時成績，占綜合成績的60%左右，期末的考試成績占綜合成績的40%左右，但考試簡單，流于形式?？傊?，考核方式弊端大，忽視過程性考核和考核的多樣化，不能客觀準確評價學(xué)生的學(xué)業(yè)，也不能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和創(chuàng)造性。

2 大學(xué)物理實驗教學(xué)改革思考

2.1 明確大學(xué)物理實驗教學(xué)目標

《大學(xué)物理實驗》作為一門實踐性很強的課程，其教學(xué)應(yīng)達到的目標：一是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣，理解鞏固物理理論知識；二是培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析實驗現(xiàn)象，數(shù)據(jù)記錄及其分析處理的方法；三是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、想象能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力；四是培養(yǎng)求實、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度；五是學(xué)生應(yīng)該體驗到探索科學(xué)知識的樂趣、活躍思想、鍛煉能力[2]。

2.2 要精選實驗內(nèi)容，與時俱進

大學(xué)物理實驗是理工專業(yè)必修的課程，是專業(yè)實驗的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和實驗方法的關(guān)鍵。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，《大學(xué)物理實驗》內(nèi)容日益豐富，實驗方法和實驗儀器不斷更新，實驗內(nèi)容要與時俱進，既要保留有典型意義的傳統(tǒng)實驗，弘揚經(jīng)典實驗的精華，也要開設(shè)具有前沿性實驗，開拓實驗視野，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 豐富實驗項目，滿足不同專業(yè)需求

為了提高《大學(xué)物理實驗》課程的教學(xué)質(zhì)量、可操作性和規(guī)范性，有必要建設(shè)實驗題目庫，對實驗題目進行分類管理。建設(shè)實驗題目庫，結(jié)合不同專業(yè)的要求，精選有專業(yè)特色的實驗題目。面對不同專業(yè)，《大學(xué)物理實驗》的實驗題目要適當(dāng)?shù)厝谌胍恍┡c本專業(yè)有密切聯(lián)系的內(nèi)容，建起大學(xué)物理實驗與工科各專業(yè)相聯(lián)系的紐帶[3]。根據(jù)實驗項目的性質(zhì)可分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和研究設(shè)計性實驗[4]。根據(jù)實驗題目的要求分為必做實驗和選做實驗。選做實驗主要為綜合性實驗和研究設(shè)計性實驗。建立以“強化基礎(chǔ)，循序漸進，理工融合，突出應(yīng)用”為原則[5]，以培養(yǎng)應(yīng)用型復(fù)合人才為目的的《大學(xué)物理實驗》課程教學(xué)體系。

基礎(chǔ)性實驗主要對過時的、陳舊的傳統(tǒng)實驗進行整合，精心組合一些實驗，主要是讓學(xué)生熟悉基本儀器的原理，并掌握使用方法和基本實驗技能。綜合性實驗以近代實驗為主，根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)目標和專業(yè)發(fā)展需要進行設(shè)置，主要是提高學(xué)生的綜合實驗技能和數(shù)據(jù)綜合分析能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[6]。研究設(shè)計性實驗主要設(shè)置一些科研型實驗，學(xué)生根據(jù)實驗要求，結(jié)合物理理論知識，查詢相關(guān)的文獻資料，設(shè)計實驗方案，主要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力。

2.4 教學(xué)環(huán)節(jié)多樣化，提高實驗操作能力

針對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的弊端，必須在實驗預(yù)習(xí)、實驗操作和實驗報告等教學(xué)環(huán)節(jié)進行改革。重點是基于OBE,強化“以學(xué)生為中心”的教育理念，創(chuàng)新實驗教學(xué)方法[1]。實驗預(yù)習(xí)可以是線上預(yù)習(xí)、觀看視頻、觀摩實驗過程。實驗操作過程中，讓學(xué)生親自操作，老師巡視指導(dǎo)，盡可能讓學(xué)生有充足時間獨立完成實驗題目，以便學(xué)生的動手能力、獨立思考、分析和解決問題的能力得到充分發(fā)揮。在給定的實驗?zāi)康南?，讓學(xué)生設(shè)計實驗方案、選用實驗儀器、獨立操作、完成數(shù)據(jù)記錄及分析和總結(jié)實驗結(jié)論，最后撰寫實驗報告。批閱實驗報告主要針對實驗數(shù)據(jù)的處理方法是否合理、誤差分析是否符合要求、結(jié)論歸納是否正確等。教學(xué)環(huán)節(jié)的改革既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又兼顧學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和能力水平的差異，真正做到了因材施教。學(xué)生做完實驗以后，能感受到成就感和實驗的樂趣[5]，有利于主觀能動性和創(chuàng)造性的發(fā)揮。

2.5 實驗教學(xué)和理論教學(xué)有效結(jié)合

2.5．1 有效克服實驗教學(xué)和理論教學(xué)的不同步

大學(xué)物理實驗和大學(xué)物理理論既密切聯(lián)系又相互獨立，實驗教學(xué)和理論教學(xué)可以同步進行也可以不同步進行，不影響教學(xué)效果，關(guān)鍵在于要區(qū)分這兩種教學(xué)的差異性，針對性地組織教學(xué)。對于先做實驗后學(xué)理論，因為實驗原本都先于理論，理論是實驗或?qū)嵺`的總結(jié)，重在培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力、獨立思考和探索能力。先學(xué)理論后做實驗，實驗幫助學(xué)生的驗證和理解鞏固物理理論知識，使學(xué)生意識到理論對實踐指導(dǎo)作用，充分領(lǐng)會自然科學(xué)理論研究中的辯證法與方法論。教師要有效規(guī)避實驗教學(xué)和理論教學(xué)的不同步帶來的影響，實現(xiàn)理論與實踐有效結(jié)合，這樣學(xué)生才能體會到大學(xué)物理的實踐性，深刻理解“實踐→理論→實踐”的認知過程。

2.5．2 大學(xué)物理實驗教學(xué)和理論教學(xué)相互兼顧

大學(xué)物理和大學(xué)物理實驗兩門課程不是獨立的，是相互聯(lián)系的。實驗題目和內(nèi)容在理論教學(xué)內(nèi)容中有對應(yīng)。實驗課老師和理論課教師共同開展教研活動，探討教學(xué)改革，研究實驗教學(xué)內(nèi)容和理論教學(xué)內(nèi)容的有效地結(jié)合，避免的理論教學(xué)與實驗教學(xué)脫節(jié)。實驗老師可以上理論課，理論課老師可以上實驗課，這樣為實驗教學(xué)和理論教學(xué)相互融合創(chuàng)造有利條件，也能從學(xué)生角度感受大學(xué)物理的教學(xué)，促進大學(xué)物理的教學(xué)改革。

2.5．3 實行開放性實驗教學(xué)

實行開放性實驗教學(xué)，即教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評價、教學(xué)條件等方面都處于相對開放狀態(tài)。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生進行主動獨立探究性學(xué)習(xí),教學(xué)內(nèi)容聚焦在學(xué)生獲得知識的方法與過程,重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識與實踐能力[7]。開放實驗室能靈活為學(xué)生提供充足實驗時間、獨立實驗操作機會和良好實驗場所，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性、互動性，進一步激發(fā)學(xué)生深層次的學(xué)習(xí)，有利于開拓學(xué)生的視野，有利于培養(yǎng)獨立思考能力和創(chuàng)新精神。學(xué)生可以根據(jù)自己所學(xué)專業(yè)和愛好選擇與專業(yè)相關(guān)的實驗題目，為后續(xù)專業(yè)課和專業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

2.6 創(chuàng)新實驗考核方法、提高教學(xué)質(zhì)量

考核是教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)，也是檢查學(xué)生學(xué)習(xí)成效的一種重要手段。創(chuàng)新實驗考核方法是可以增加現(xiàn)場實驗操作、書寫實驗報告和綜合能力的測試[8]。這種考核方式實現(xiàn)過程性評價和結(jié)果性評價有效統(tǒng)一，可以培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手能力和創(chuàng)新能力，注意要根據(jù)不同專業(yè)的差異做不同的評判。綜合能力的測試成績作為期末考核成績。綜合能力的測試可以采用科技制作，錄制實驗操作微視頻、設(shè)計實驗方案等形式[9]，重要在于要有一定的難度，有一定的挑戰(zhàn)度，這要才符合金課的“兩性一度”的要求[10]。

科技制作可以鼓勵學(xué)生改進落后的、過時的儀器進行再利用。錄制實驗操作微視頻要求學(xué)生操作規(guī)范、簡潔和創(chuàng)新。設(shè)計實驗方案，要求實驗?zāi)康拿鞔_，實驗內(nèi)容具有高階性和創(chuàng)新性。設(shè)計性實驗本身就是一種創(chuàng)造性思維的鍛煉，是學(xué)生個性的拓展，是學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)探究能力[11-13]。

3 結(jié) 語

目前，傳統(tǒng)教學(xué)中實驗教學(xué)相當(dāng)于理論教學(xué)的從屬地位，教師和學(xué)生都不夠重視。但是，隨著新工科提出，應(yīng)用型本科高校應(yīng)更新教學(xué)理念，著重培養(yǎng)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和科學(xué)素養(yǎng)都符合行業(yè)需求和社會需求的應(yīng)用型人才。大學(xué)物理實驗是最基礎(chǔ)的實驗，是學(xué)生從感性的物理世界通向探索可控的物理規(guī)律的一座橋梁，是通向各專業(yè)實驗的起點，是也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。大學(xué)物理實驗是要激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究探索的興趣，激發(fā)學(xué)生參與實驗教學(xué)的主動性和能動性。大學(xué)物理實驗教學(xué)改革研究是一項長期而復(fù)雜工作，改革的重點是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)和考核評價的改革。