大學物理實驗開放式教學的研究與實踐

楊鵬，沈慧娟(1.遼寧師范大學，遼寧大連116021;2.通化師范學院物理系)

大學物理實驗開放式教學的研究與實踐

楊鵬1，2，沈慧娟
(1.遼寧師范大學，遼寧大連116021;2.通化師范學院物理系)

大學物理實驗開放式教學是高校大學物理實驗教學的重要內容之一.文中指出了目前大學物理實驗教學存在的問題，探討了實施大學物理開放式實驗教學的理論基礎，并結合大學物理實驗教學的實際情況，詳細闡述了大學物理開放式教學的構建.

開放式教學;大學物理實驗教學改革;實驗室開放

我國大學物理實驗教學改革已有近三十年的歷史，進入80年代以來，由于新技術革命浪潮的沖擊和高等教育課程與教學改革的興起，我國高校對大學物理實驗教學進行了多方面的改革嘗試.［1］但通過調查研究發現目前部分高校大學物理實驗教學仍存在一些弊端.首先，大學物理實驗課的授課形式過于單一，學生做的大部分實驗完全是照葫蘆畫瓢，對學生分析問題和解決問題能力的提高而進行的有效訓練太少;其次，隨著高校的不斷擴招，使得實驗學生人數增多而實驗儀器設備不足的矛盾日趨顯著;再次，大學物理實驗課課時過少，上課時間安排的過于刻板，不能滿足學生的學習需要.要解決以上問題，實驗教學模式必須有所改革，實驗項目及實驗內容也必須變革，而開放式實驗教學模式正是實驗教學改革的可行之道.

1 大學物理實驗進行開放式教學的可行性分析

1.1 大學物理實驗開放式教學的優勢

大學物理開放式教學模式是以實現個性化教學，提高學生學習的積極性和主動性為目標，并通過開放式教學體系的構建推動課程內容體系、教學方式方法和教學管理模式的改革，以滿足學生求知、探索和創新的欲望，側重創新精神與能力培養，在為學生的主動學習和個性發展創造一個較好的外部環境的同時體現了以人為本的教學理念.

20世紀中葉興起的后現代主義、建構主義和人本主義為大學物理實驗開放式教學提供了強有力的理論依據.傳統的物理實驗教學不可避免地具有了后現代主義所批判的權威性、同一性、確定性和封閉性等種種弊端，不僅束縛了學生好奇、疑問、懷疑的本性，漠視了任何對真理的認識都是螺旋上升的過程，也不利于對現行教育體系進行改革，不利于學生創造性思維的形成和發展.而開放式物理實驗教學旨在突破這些弊端，構建開放的物理實驗教學系統.在這樣的開放系統里面，不僅重視知識的開放性，更重視“人”的作用和“人”的發展，倡導學生的主體地位，以及教師與學生“雙邊”關系的建立.教學不再是線性式的獨白，而是師生、生生普遍交往互動下的、持續的、建設性的對話，從而在重視學生的認知結構的特點和功能的同時在教學中開發學生的潛能.另外，開放式實驗教學真正做到尊重學生的個體差異，根據不同學生的認知特點不斷地改進教學方法，做到因材施教.開放式實驗教學還從單純注重物理實驗知識和技能的傳授，轉為更加注重學生的全面發展.傳統的物理實驗教學大多是以知識為本位，以知識的傳授和技能的掌握為重點，最大限度地發揮教材的功能，來實現教書育人的目的.而在人本主義影響下的開放式物理實驗教學注重學生在學習過程中內在思維和情感的體驗，更加突出培養學生的創新意識和動手實踐能力.使其能夠適應不斷變化發展的世界，對國家和社會做出應有的貢獻.

1.2 大學物理實驗開放式教學的可行性調查

為了能更好地開展和實現大學物理實驗開放式教學，了解學生的實際想法，制定切實可行的實施辦法，筆者制定了一套問卷，對做過大學物理實驗的學生進行了調查研究.

調查結果顯示，大多數學生對物理實驗是感興趣的，只有11.2%的學生對物理實驗是不感興趣的;40.8%的學生喜歡開放式實驗教學模式，52.1%的學生喜歡傳統與開放相結合的實驗教學模式，只有7%的學生喜歡傳統的實驗教學模式;21.1%的學生認為物理實驗可以提高他們的科學素質，60.6%的學生認為物理實驗提高了他們的動手能力，15.5%的學生認為物理實驗培養了他們的創造能力，只有2.8%的學生認為物理實驗對他們的發展沒有太大作用;學生在問卷中指出:傳統的教育模式下，教師對實驗的講解過于詳細，實驗課過于刻板，按部就班的實驗操作抑制了他們的個性發揮，失去了實驗的挑戰性;傳統的分科(力、熱、電、光和近代物理)授課方式難分主次、難易，不能讓他們掌握實驗之間的內在聯系，使他們體會不到他們的實驗能力有一個循序漸進的提高過程;再有，實驗內容與實際生活相差較遠.這項調查表明大學物理實驗開放式教學是被多數學生接受的.

2 大學物理實驗開放式教學模式的構建

根據上述分析及調查結果，筆者結合多年的實踐教學經驗，擬定了一套筆者認為切實可行的大學物理實驗開放式教學方案并付諸實施.

(1)構建物理實驗開放式教學平臺，對大學物理實驗課程教學體系、教學內容、教學方法進行一系列的改革和探索.建立了4個層次的分級實驗教學體系，開設了基礎性實驗、近代物理實驗、綜合性實驗和設計性實驗4個實驗層次.

在實施開放式實驗教學模式的4個層次的實驗教學過程中強調:堅持培養鍛煉學生的實驗技能;堅持鍛煉學生正確讀數與正確處理有效數據相結合的能力;堅持培養學生良好的實驗素質.各層必須做到實驗按難易程度進行編排，根據我系的具體情況，自編部分實驗教材，依照認知規律，對學生進行階梯式的強化訓練，為學生走向工作崗位打下基礎.對于基礎性實驗，在著重培養學生嚴謹的治學態度和實事求是的科學作風的同時，注重對學生基本實驗能力的培養.基本的實驗能力包括:①通過閱讀實驗教材和對照實物做實驗前充分的準備.②通過閱讀儀器說明書，正確使用常用儀器.③正確記錄和處理實驗數據，擬定合格的實驗報告.④通過擬定實驗報告，培養學生科技寫作能力和語言表達能力.在學生的實驗能力達到一定要求后，再開設各種類的綜合設計性實驗，讓學生根據自己的興趣、愛好、專業和能力，預約選做自己感興趣的實驗，自己設計實驗方案，在實驗教師的指導幫助下完成實驗.

(2)構建開放式實驗教學管理系統和成績管理系統.學生通過網上選課選擇感興趣的實驗和適合自己的實驗時間到實驗室完成規定數量的實驗.學生預約好實驗后，必須在實驗前設計好預習報告，并由指導教師檢查學生預習情況、給出成績.進行實驗前，學生可以自由進入實驗室預習熟悉儀器設備，由專門的實驗教師負責解答學生預習過程中可能出現的各種問題.實驗時，指導教師遵循“學生主體，教師主導”的原則，只講解實驗重點、難點和注意事項，具體操作由學生自己動手解決.若碰到難以解決的問題，指導教師應予以啟發式指導.學生實驗操作結束后，教師當場給出學生實際操作成績，實驗報告上交后，經教師評閱最后給出實驗報告成績.如果實驗失敗，學生可以立即重做或另選時間重做.

(3)實驗室的全方位開放.開放實驗室，不僅在時間和空間上是開放的，而且在實驗內容和儀器設備等方面也是開放的，在教學時間上由實驗教師來保證開放時間，一般每周開放8～10學時，在開放期間學生可根據自己的需求自主安排實驗時間.儀器設備的開放是指實驗室所有的儀器設備都供學生選用，用來實現自己的設計方案.但由于實驗室儀器設備種類數量繁多，要同時把所有儀器設備對學生開放，是不現實更是不可取的.所以要求學生根據自己的需要，向實驗教師提前預約，由實驗教師進行統籌安排，爭取使多類儀器得到充分利用，盡量提高儀器設備的使用率，使實驗室用房得到更為充分的利用.學生要做到在事先預約好的時間內使用儀器設備，并且做好使用記錄，以確保實驗儀器設備的正常使用.

(4)關注大學物理實驗開放式教學效果，適時調整教學方法.大學物理實驗開放式教學體系的實踐是為了促進學生的學習而進行的，所以實驗教師應時刻關注開放式教學模式所帶來的教學效果，并根據教學效果中所存在的問題對開放式教學體系進行適時調整，不斷完善.根據教學的實際情況，我們改進了大學物理實驗的考核標準，采取理論與實踐相結合的考核方案，既考實驗理論，又要求動手實際操作［2］.在考核中將學生選做實驗的積極性、主動性及取得的實驗效果作為其評價成績的標準之一，實踐證明這種形式考試的結果，能夠相對真實地反映學生的實際水平，能夠促進大學物理實驗教學模式的不斷完善.

(5)積極開展實驗室對外服務業務.在實驗室開放的過程中，損耗儀器設備的增補，以及教師進行有嘗勞動后薪水的發放等等，這些都是在實施物理實驗開放式教學中實際存在的經濟問題.為了解決這一難題，學校可以最大限度的利用現有資源，在不影響正常教學、科研工作的前提下，通過儀器設備和實驗場地對外(包括工廠、企業、生產單位等)有償使用，適當收費，實現實驗室對外服務功能.這樣既把基礎實驗室從單純的教學場所轉變為教學、科研、技術服務相結合的多功能的實體，又解決了實驗材料消耗和工作人員的補貼問題.

3 開放式實驗教學的實施效果

經過了幾年的大學物理開放式實驗教學的研究與探索，開放式實驗教學在我系實驗教學中取得了一定的效果，概括起來有以下幾點:

(1)調動了學生學習研究大學物理實驗的積極性和主動性.通過開放式實驗教學，學生可以根據自己的興趣、愛好自主選擇實驗項目、實驗時間，通過網上預習帶著實驗問題進入實驗室進行自主實驗探究學習，并且在實驗室開放期間，學生可以什么時候有了新思路，就什么時候到實驗室去做實驗.教學手段靈活多樣，實現了傳統教學手段和計算機仿真模擬實驗、計算機網絡輔助教學等現代化的手段相結合.這樣，學生就有時間將書本知識和已做過實驗中的物理思想、研究方法和實驗技巧以及課外閱讀積累的知識聯系起來，從而有目的地加強能力培養，構建合理的知識體系.同時，學生可以根據個人的實驗基礎、不同專業特點、興趣愛好，選擇相應的實驗內容，通過自己查閱資料、CAI課件、做仿真模擬實驗來預習實驗，真正激發了學生學習熱情，提高了學習的主動性和積極性.

(2)優化了實驗教師的師資隊伍，提高了教師的教、科研水平.由于實驗室開放的需要，我系近年引進的碩士和博士全部參與到實驗室開放工作中，這樣就從整體上提高了實驗教師的學歷層次，并且通過實驗室開放，為教師的教、科研工作提供了更便利的實驗平臺.

(3)提高了實驗教學的效率和效益.大學物理實驗開放式教學的實施不僅解決了實驗學生人數多、設備儀器不足的問題，還使得實驗室資源得到了最大限度地利用.實驗室開放后，把時間交給了學生，實驗的步驟和節奏也交給了學生，實驗室的容量大幅度提高.另外，實驗室在寒暑假也有開放時間，一些寫畢業論文或是有科研立項的學生就可以通過提前預約到實驗室進行實驗.這樣安排既不影響正常課程的開設又可以滿足學生的實驗需求.同時，實驗室的對外開放，也有助于實驗室效益的提高，解決了實驗室器材損耗補充、更新，以及工作人員補貼等實際經濟問題.

［1］史貴全.大學物理實驗教學改革的變革歷史及其啟示［J］.大學物理，2001，20(2).

［2］謝行恕，霍劍青.大學物理實驗的改革和探討［J］.物理，2000，29(9).

(責任編輯:王前)

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1008－7974(2011)04－0079－03

2011－03－10

楊鵬(1978－)，男，吉林通化人，遼寧師范大學物理與電子技術學院在讀碩士，通化師范學院物理系教師.