應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探——教育論文

物理實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)，體現(xiàn)了大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的共性，在實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)手段等方面是各學(xué)科科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。所以，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校理工科類專業(yè)對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程；是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)端；是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高?shí)驗(yàn)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用[1]。

應(yīng)用型本科院校是以應(yīng)用型為辦學(xué)定位，以區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)需求和就業(yè)為導(dǎo)向，著力培養(yǎng)應(yīng)用型人才，其教學(xué)體系建設(shè)體現(xiàn)“應(yīng)用”二字，核心環(huán)節(jié)則是實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)。因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)有著更加重要的意義[2]。

然而，從教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)應(yīng)用型本科院校尤其是民辦高校，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在一些弊端，比如：課程學(xué)時(shí)減少，教學(xué)資源匱乏；忽略學(xué)生現(xiàn)狀，實(shí)驗(yàn)設(shè)置不能體現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化的需求；教學(xué)方法死板，教學(xué)模式單一等等。鑒于這種情況，有必要對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。本文基于《理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》(以下簡(jiǎn)稱《基本要求》)，結(jié)合大多數(shù)應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，針對(duì)應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)特點(diǎn)，立足我校理工科專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，對(duì)應(yīng)用型本科院校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究與討論，構(gòu)建應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的新模式。

一、分層次、模塊化教學(xué)

高考改革后, 很多省份高考是自主命題,高考的模式也不盡相同,于是就出現(xiàn)了同樣是理工科的學(xué)生,他們?cè)诟咧羞x修測(cè)試的科目也可以不同,即使是同一個(gè)專業(yè)學(xué)生，選修測(cè)試科目也不盡相同。對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程而言,把物理作為選修測(cè)試科目的學(xué)生一般具有較好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)技能、動(dòng)手能力與數(shù)據(jù)處理能力，物理理論知識(shí)與物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫捷^好的結(jié)合；而其他學(xué)生物理理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱。這種差異隨著應(yīng)用型本科院校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大而愈發(fā)明顯。

因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，必須要考慮學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的差異，進(jìn)行分層次、模塊化教學(xué)。即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容打破傳統(tǒng)的按力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理等順序編排的方式，按照由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，考慮到不同學(xué)生的物理基礎(chǔ)和各專業(yè)物理實(shí)驗(yàn)的需求，把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成四個(gè)教學(xué)模塊[3]，分別是：預(yù)備性實(shí)驗(yàn)?zāi)K、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K、綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K、設(shè)計(jì)或研究性實(shí)驗(yàn)?zāi)K。其中基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K和綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K為理工科學(xué)生必修，預(yù)備性實(shí)驗(yàn)?zāi)K、設(shè)計(jì)或研究性實(shí)驗(yàn)?zāi)K為選修。

預(yù)備性實(shí)驗(yàn)?zāi)K又可稱為“前導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K”，主要面向?qū)嶒?yàn)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，給他們提供一個(gè)前期的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練平臺(tái)，盡快的適應(yīng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，比如：?jiǎn)螖[實(shí)驗(yàn)、測(cè)量物體的密度，測(cè)定重力加速度，測(cè)量薄透鏡的焦距，測(cè)定冰的熔化熱、測(cè)定非線性元件的伏安特性等。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要學(xué)習(xí)基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能和基本測(cè)量方法、誤差與不確定度及數(shù)據(jù)處理的理論與方法等，可涉及力、熱、電、光、近代物理等各個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容，比如：金屬線脹系數(shù)的測(cè)量，轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)定剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、液體比熱容的測(cè)量，示波器的使用，直流電橋測(cè)量電阻，霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用、邁克爾遜干涉儀、分光計(jì)測(cè)量棱鏡的折射率，光柵衍射等。

綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K是指在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中涉及到力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理等多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，綜合應(yīng)用多種方法和技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。此類實(shí)驗(yàn)的目的是鞏固學(xué)生在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)階段的學(xué)習(xí)成果、開(kāi)闊學(xué)生的眼界和思路，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用能力，比如：密立根油滴實(shí)驗(yàn)，聲速的測(cè)定，共振發(fā)測(cè)量彈性模量，音頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)試驗(yàn)，夫蘭克-赫茲試驗(yàn)等。

設(shè)計(jì)或研究性實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要面向?qū)W有余力、對(duì)實(shí)驗(yàn)有興趣的學(xué)生，根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)題目、要求和實(shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案并基本獨(dú)立完成全過(guò)程的實(shí)驗(yàn)，或圍繞基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的課題，由學(xué)生以個(gè)體或團(tuán)隊(duì)的形式，以科研方式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)或研究性實(shí)驗(yàn)?zāi)K能夠開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力，激發(fā)他們的創(chuàng)新精神以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，逐步形成創(chuàng)造性思維，從而具備科學(xué)的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，比如自組顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡，萬(wàn)用表的組裝與調(diào)試，電子溫度計(jì)的組裝與調(diào)試，非線性電阻的研究，非平衡電橋研究，音叉聲場(chǎng)研究等。

二、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)給予了學(xué)生較大的自主空間，學(xué)生由單純的被動(dòng)實(shí)驗(yàn)變?yōu)榉e極主動(dòng)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)能夠發(fā)揮自身特長(zhǎng)的教學(xué)環(huán)境，提高獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題與實(shí)際應(yīng)用能力，有利于學(xué)生個(gè)性發(fā)展、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。同時(shí)，大大地提高了實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮了儀器設(shè)備的投資效益與使用效益，符合應(yīng)用型本科院校“成本最小化與效益最大化”的原則。

按照《基本要求》，各高校應(yīng)積極創(chuàng)造條件進(jìn)行開(kāi)放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在教學(xué)時(shí)間、空間和內(nèi)容上給學(xué)生較大的選擇自由。結(jié)合分層次、模塊化教學(xué)，筆者認(rèn)為預(yù)備性實(shí)驗(yàn)?zāi)K、設(shè)計(jì)或研究性實(shí)驗(yàn)?zāi)K應(yīng)向?qū)W生完全開(kāi)放。物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生可選修預(yù)備性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)差訓(xùn)練，學(xué)有余力的學(xué)生可根據(jù)自己學(xué)習(xí)的需要自主選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，或在教師指導(dǎo)下進(jìn)行專題實(shí)驗(yàn)研究，在時(shí)間、內(nèi)容上不受限制，充分滿足優(yōu)生優(yōu)培的教學(xué)需要。但是，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)加大了教師的工作量，實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)加重了，所以，必須培養(yǎng)與建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、愛(ài)崗敬業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。

三、建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)及仿真軟件來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境及過(guò)程，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬實(shí)驗(yàn)，將有效緩解很多應(yīng)用型本科院校在經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、器材等方面普遍面臨的困難和壓力，而且開(kāi)展網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)“時(shí)、空”的限制，讓學(xué)生充分利用課余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)后的復(fù)習(xí)有助于提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。另外，對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)精密且價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)，可以通過(guò)仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中，接觸更多的現(xiàn)代化設(shè)備和科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，能夠大大的開(kāi)闊視野和思維，提高學(xué)生的綜合能力。但虛擬實(shí)驗(yàn)替代不了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作，而是作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的有效補(bǔ)充，因此, 應(yīng)該把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)這兩種教學(xué)模式有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

四、以學(xué)生為主體，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法

傳統(tǒng)教學(xué)方式往往是老師先把實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)整好, 課上詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟, 指出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題和要求，甚至做出實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生只要被動(dòng)地按照教師演示的步驟機(jī)械地重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作, 就能順利的完成實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)果，甚至有的實(shí)驗(yàn)不做也能推導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這就導(dǎo)致學(xué)生在思想認(rèn)識(shí)上對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程不夠重視, 課前不認(rèn)真預(yù)習(xí),實(shí)驗(yàn)操作都是按部就班的應(yīng)付了事。這種傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方式在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性, 難以激發(fā)他們對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣, 抑制了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展，更是偏離了應(yīng)用型本科院校對(duì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求。因此, 我們必須確立學(xué)生的主體地位,靈活運(yùn)用啟發(fā)式、引導(dǎo)式、交互式等多種課堂教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性[4]。

（一）啟發(fā)式教學(xué)

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，教師提出思路和方向，啟發(fā)學(xué)生積極去思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法、操作技術(shù)、數(shù)據(jù)處理的可靠性以及與工程實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)，以問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思維，目的是使學(xué)生從知識(shí)的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的主動(dòng)探索者，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

（二）引導(dǎo)式教學(xué)

根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的多樣性特點(diǎn)，一些綜合性、研究性的實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容會(huì)涉及到其他學(xué)科的知識(shí)，學(xué)生僅僅具備物理學(xué)的知識(shí)、采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是完不成的。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生從多方位來(lái)審視、分析、判斷問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生突破物理學(xué)科的界限，應(yīng)用多學(xué)科的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。如測(cè)量半導(dǎo)體P-N結(jié)的物理特性實(shí)驗(yàn)，教師要引導(dǎo)學(xué)生了解電子學(xué)、材料學(xué)、固體物理學(xué)、光學(xué)等方面的知識(shí)；從激光全息照相、核磁共振等實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)了解現(xiàn)代科技發(fā)展前沿及研究動(dòng)態(tài)，使學(xué)生意識(shí)到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究領(lǐng)域的重要地位，對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)有一定的促進(jìn)作用。

（三）交互式教學(xué)

交互式教學(xué)，就是讓學(xué)生在充分預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，積極參與課堂教學(xué)實(shí)踐．比如實(shí)驗(yàn)前教師隨機(jī)抽幾名學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)原理、介紹儀器使用方法、演示操作過(guò)程及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同學(xué)們可以相互討論或提問(wèn)，教師適時(shí)給予補(bǔ)充或發(fā)問(wèn)。交互式教學(xué)擯棄了傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，弘揚(yáng)了“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)思想，這種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式為學(xué)生主體價(jià)值的自我實(shí)現(xiàn)提供了平臺(tái)，是人本主義教育觀點(diǎn)的具體體現(xiàn)。實(shí)踐證明，交互式教學(xué)大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、靈活運(yùn)用知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

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本文來(lái)源：http://k2057.cn/w/jy/11884.html  《教育觀察》