圍繞自主探究能力的培養 構建開放實驗教學新體系

摘要：文章分析了大學物理實驗教學的現狀，為了加強實踐教學，切實提高學生的自主探究能力，提出了構建開放實驗教學的新模式，并就實驗教學的實施方案和實驗的運行機制提出設想。

關鍵詞：實驗教學改革；開放式實驗；自主探究；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0235-02

當今時代比以往任何時候都更加迫切地需要具有創新意識和實踐能力的人才，而學校教育被看成是培養各種人才的搖籃。正是如此，目前各高校都十分重視物理教學環節，不斷提高課程的教學質量，適應社會的發展要求。普通物理實驗課是高等院校物理專業最基本的實驗課，它對于培養學生的動手實踐能力、啟發學生思維、養成嚴謹的科學探究精神、提高學生實驗素質起著極其重要的作用，因此不少物理教學工作者對普通物理實驗課的教學改革進行了探討。為了大力加強實踐教學，切實提高學生的實踐能力，積極推動研究性教學，提高大學生創新能力，促進實驗教學改革，提高實驗教學質量和實驗室利用率，結合省大學生科技創新活動計劃，提出了在物理實驗中加強開放式實驗教學的新體系。

一、實驗室開放的目標導向作用

1.實驗教學的重要性。物理課分為物理實驗和物理理論課兩個部分，這兩部分的課程是相互聯系又相互獨立的。學生不光從理論課上學習物理知識，掌握物理規律，也從實驗課中培養動手能力，加深對物理知識的理解。因此物理實驗和物理理論是具有同樣重要的作用，它們既有深刻的內在聯系和配合，又有各自的任務和功能。相對于理論教學，物理實驗更具有直觀性，尤其是在培養學生實踐能力方面具有重要的作用。在參加實驗的過程中，學生不僅可以學會各種儀器設備的正確操作，培養自己的動手能力，而且可以通過對實驗現象的反復觀察和分析，培養自己的觀察能力、分析能力。因此我校面向理工科各專業學生開設物理實驗教學，并且通過實驗教學內容的編排和實驗方式提高學生的實踐能力，而開放實驗是提高學生創新思維的一種較好的方式。

2.傳統實驗教學的現狀。由于長期的應試教學為主導的教學方式，在教學過程中，教師的教學理念中并沒有將學生作為教學的主體，積極發揮學生的自主性。學生進入實驗室后，一般先看實驗教師示范，然后按照教師示范的步驟按部就班地去操作。學生做實驗成為一個機械重復實驗步驟的過程，感受不到實驗的樂趣，更意識不到物理實驗的精髓方法在今后學習中的作用，結果導致學生學習的主動性和自主性嚴重缺失。表現在教學過程中，學生學習能力差，雖然要求學生做課前預習，但大部分的學生對于中等難度的普通物理實驗，如果教師沒有示范，大部分的學生不能獨立地完成，即使教師在演示后，仍有小部分學生不能完成實驗，因此一個實驗往往需要教師強調三遍以上才能完成，而且學生沒有結合講義的意識，只會模仿教師的步驟進行實驗；學生主動探究問題的意識薄弱，如果在實驗中遇到故障，學生只會請求老師幫忙，很多的時候只是實驗儀器電源沒打開或者學生連線的時候沒有連接好，這種問題在電學實驗中表現更明顯。在期末考試中，雖然考試內容為學生平時實驗中抽取一個實驗，但從成績來看，學生的不及格率偏高，有的考試題目甚至達到50%以上，說明學生平時并沒有很好地掌握實驗或考前并沒有好好地復習。在學校開展的各類創新設計活動中，積極面對挑戰的學生不多，從學生上交的實驗方案發現，學生并不能很好地利用圖書館和和網絡的資料，上教的設計圖缺乏新意，沒有很好的創新意識。因此，我們必須要有新的教育理念，把學生自主探究問題的意識和能力的培養作為實驗教學改革的核心，為學生提供一個主動學習的平臺，提高學生對物理實驗的重視和培養學生的創新能力，使學生真正成為能適應社會發展的人才。

3.開放實驗的作用。實驗室開放是一種有別于傳統教學模式的新型教革項目。通過實驗室開放，不間斷地對大學本科生動手能力和創新思維的訓練、培養以提高大學生的創新能力并探索現代培養創新型人才的嶄新教育模式。開放實驗教學過程中，只有真正地讓學生成為學習的主體，并營造一種和諧、開放的學習環境，利用多元化的培養模式，才能激發學生主動學習的熱情，培養學生探究問題的意識，使得學生真正學會學習，學會創新。

二、開放實驗的具體實施

實驗室開放應該是全面地開放，不再是傳統教學中定時間、定內容、定教學模式的教學方法，學生通過網絡選課的系統，實現自主選擇適合自己的實驗時間、選擇合適本專業的實驗內容和自主的實驗方式，培養學生主動學習的能力。

1.實驗時間的開放。實驗時間的開放主要有如下二種形式：（1）在正常實驗教學活動中，學生可以根據實驗教學內容的實際情況，合理地安排實驗時間的長短，而不再是限制學生每次實驗課程的時間。（2）在正常教學外的時間，對物理實驗室進行開放，對于那些因為各種原因沒能完成實驗要求的學生，就可以進行補做或重做，動手能力較差的學生也可以利用這個時間進行鍛煉和提高，如果部分同學學有余力，鼓勵這些學生選擇實驗課程以外的實驗內容，進行探索性的研究，培養學生的實踐能力和創新能力，這也是實驗室開放的一個重要目的。

2.實驗內容的開放。實驗內容的開放是指學生的實驗內容不再是完全統一，在學生正常教學課時內，物理實驗中心提供這個學期開展的所有實驗項目，供學生選擇；對于教學外的實驗內容，實驗室面向學生的開放可以有科研服務型開放，學生自選實驗課題型開放，學生課外科技活動、各類學科競賽、教學計劃內選修實驗開放等。實驗室的開放內容要貫徹因材施教、講求實效的原則，同時也要積極引導學生到開放實驗室提高實踐能力。實驗內容要滿足不同層次學生的要求，遵循有層次式的開放方式。自主進行實驗是“三自主”模式中最重要的要素，也是學生能否在實驗中自主探究能力的培養的關鍵。

3.開放式自主實驗的模式。（1）基礎性和綜合性實驗模塊。該模塊主要是針對低年級的學生，該平臺包括基礎的力、熱、電、光各知識內容，包含了涉及基本儀器的操作的基礎性實驗和在物理學發展史上曾起過重要作用的經典實驗，例如密立根油滴、弗蘭克-赫茲實驗等。這類實驗主要是鍛煉學生的基本操作技能和動手能力，實驗中心為學生提供相對應的講義，學生在預約的時間內，到實驗室完成實驗項目。在實驗過程中，教師不再為學生演示實驗步驟，只是提供實驗儀器，說明實驗注意事項，防止學生在實驗過程中由于操作不當而導致危險。學生成為實驗的主體，學生可以根據講義提供的步驟或者根據實驗中心制作的BB平臺的資料，有計劃地自主地完成實驗。當然學生由于專業知識和能力的限制，有時并不能很好地理解原理或者在實驗過程中遇到一些問題，也可以和老師探討，使得學生能順利地完成實驗項目。（2）課外自主型實驗模塊。課外自主型實驗主要是針對高年級的學生，該模塊包括學生自選實驗課題、學生課外科技活動、各類學科競賽以及學生創業大賽等實驗內容。可以是實物制作類的、程序開發類的或者是跟學生的知識水平和學科背景相關的內容，主要是培養學生的自主探究能力和創新精神。教師在開學初擬就若干個實驗題目或方向，由學生自己選取實驗項目。在開放式實驗教學過程中，學生要獨立面對實驗環節中出現的問題，然后通過查閱資料或同學間相互討論等辦法解決，教師的作用是提供必要的理論引導和實驗室的維護。在實驗結束后，學生提交實驗的結果，根據實驗的考評機制給學生一個綜合的評定。

三、開放實驗室運行機制研究

相對于傳統的實驗室運行機制，開放式的實驗室對學生、對教師、對管理都有了新的要求，為了更好地發揮開放實驗室的作用，提高學生自主學習的能力，真正地把開放落到實處，必須對傳統的實驗室的運行機制改革。

1.管理學生隊伍。進入開放實驗室中的學生必須接受實驗室規章制度的約束：（1）學生根據所選的實驗項目，進入實驗室前首先進行網上預約，確認實驗的時間和地點。然后學生都必須認真預習實驗內容，牢記實驗目的，并對預習的實驗內容書寫預習報告。（2）進入實驗室之后，學生首先要仔細地查看實驗設備，認真地學習設備使用方法和操作步驟，牢記設備中的注意事項。（3）實驗過程中，應按照規定對實驗設備進行操作，服從實驗室管理人員的管理與指導。（4）實驗結束后要求學生填寫開放記錄，并整理實驗儀器，養成良好的實驗規范。

2.建設實驗師資隊伍。實驗室向學生完全開放之后，實驗室的工作量就會比原來大得多，這就要求教師必須花更多的精力在實驗教學上，老師不僅能準確地傳授課本上的實驗內容，還要能引導或解決學生在實驗過程中遇到的各種問題，因此教師必須不斷地學習，提高教師的業務水平和教師的教學素質。

3.建立科學的實驗教學考核體系。傳統的實驗成績評定相對較簡單，筆試實驗理論知識或實驗操作并結合平時實驗成績，評定出一個綜合成績。這樣的做法相對簡單，不能完全反映學生的學習能力。建立科學的開放式實驗教學考核體系，要求老師結合學生的各種表現綜合評定學生實驗成績，激發學生不斷追求的學習精神。

實現開放型的實驗教學體系，目前還有許多問題需要我們克服，許多細節需要我們加以探討，既能保證設備的高效安全運行，又能實現實驗室完全意義上的開放。因此必須在運行的過程中不斷完善開放實驗的具體細節，才能使開放實驗室為提高學生自主性和主動性服務。特別感謝中國計量學院物理實驗示范中心的資助。

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作者簡介：周紅（1978-），女，碩士，主要從事物理實驗教學和研究。