大學物理實驗課程改革的探索與研究

王興福，葛智勇，毛巍威

（南京郵電大學理學院，江蘇南京210023）

大學物理實驗課程改革的探索與研究

王興福，葛智勇，毛巍威

（南京郵電大學理學院，江蘇南京210023）

本文分析了大學物理實驗課程教學中普遍存在的問題，為了有效培養學生的科學研究精神，提高實驗動手能力，具體探討了分層次實驗教學模式，編寫滿足不同層次教學的實驗教材，建立實驗室開放教學體系，進一步整合現代化教學手段，并完善科學的考核評價體系，從而達到培養學生實驗動手能力和激發學生創新意識的教學目的，取得了較好的實驗教學效果。

物理實驗教學；開放實驗；分層次教學；現代化教學手段

《大學物理實驗》課程是大學課程中首次對學生進行科學系統的實驗訓練的實踐性課程，是正確培養學生科學實驗習慣的先導課程，對學生動手實踐能力、科學研究能力的提高和科技創新意識的建立，有著舉足輕重的作用。然而，從這幾年實際的教學過程來看，雖然實驗教學儀器不斷的更新和換代，但是教學內容、教學方法、教學模式和教學理念卻依然沿襲傳統，沒有大的改變。學生應付式的跟著老師的教學計劃，失去了其學習的主體地位，只是簡單的被動接受，導致實驗教學效果每況愈下。

一、大學物理實驗課程教學中存在的問題

1.課程安排分立。幾乎所有高校的物理實驗課程安排都是按著力學、熱學、光學、電磁學和近代物理實驗等順序進行。這種安排秉承循序漸進的原則，突出了各部分內容之間的連貫性，卻忽視了他們之間的相互融合與聯系，學生往往會覺得只是做了一些相互沒有關系的實驗，缺乏對實驗課程體系的整體感知，不能有效的建立起科學的物理思想。

2.驗證實驗過多。課程內容大多以驗證性實驗為主，這些實驗規定了實驗內容、實驗儀器和實驗方法，甚至連實驗結論都限制死了。學生在實驗中只能被動接受，并容易養成“對數據”的壞習慣，不能有效培養其正確的實驗態度和科學的實驗精神。

3.教學手段形而上。現代教育技術手段應用大多停留在播放PPT課件的形式上，學生不能做有效的記錄，缺乏深入思考，只是被動接受，更別談主動探索，大大抑制了學生的實驗熱情，降低了實驗積極性。

4.教學課時不足。迫于課時壓力，課堂教學中學生獨立思考的時間嚴重不足，教師代替學生進行思考，完全變成了“填鴨式”教學。同時，學生也只關心在規定時間內能否完成實驗，測量結果是否正確，只重視“量”，而忽視“質”，完全失去了實驗本身的意義，容易養成學生的思維惰性。

二、應采取的方法

為了有效提高學生科學研究和實驗動手能力，對現有的物理實驗內容進行重新整合，對教學方法、教學手段進行改革，重新修訂教學計劃，合理安排課時和教學進度，完善學習成績考核體系，使學生能在有限的課時內圓滿完成實驗。采取如下方法：

（一）編寫特點鮮明的實驗教材

充分調研國內各高校物理實驗開展現狀和教材使用情況，結合本校實際和專業特點，改進實驗內容，編寫實驗講義，同時要考慮各專業后續課程的開設，迎合學生發展的需要，滿足分層次教學的要求。

1.突出物理思想和實驗思路。例如在“十一線電位差計測電動勢”的實驗中，要從可變電源和滑線變阻器的關系上，說明設計“電位補償法”的本質屬性，并可依據該基本原理和思想實現多種電路的電與非電量的測量。

2.迎合不同層次教學的需求。增加實驗教材中“趣味實驗”的內容，激發學生探索學習的興趣；同時增加“基礎性預備實驗”內容，讓物理水平相對較低、動手能力相對較弱的同學能及時補缺，不致對課程失去學習的動力；著重編寫“基礎性必做實驗”內容，以滿足絕大多數同學學習的需要；對“綜合性實驗”，“設計性實驗”只提出相應的實驗要求，提供一定的實驗儀器范圍，和簡單的實驗提示或參考方法等，給學生充分發揮創造力的空間，培養學生的科學實驗創新意識。

3.公式推導可做取舍。教材中如涉及到已在大學物理課程中學習過的實驗理論依據或公式的推導，一般不作安排或少安排篇幅，只作為結論直接引用。但是，如果是測量公式中的假設或近似等條件等要給予分析，以使學生充分理解實驗過程。

4.儀器介紹詳略得當。對教材中涉及通用類或相似性的實驗儀器，在緒論或相關特定章節作共性介紹；對非通用或某領域專用儀器作特別詳細介紹，例如，對調節步驟較多、難度較大的“分光計”實驗則安排一定篇幅的介紹和分。

（二）建立分層次實驗教學模式

分層次教學是突出學生主體地位，實踐因材施教的必然舉措。實驗教學內容的安排應該打破傳統、加強融合、有效整合，把大學物理實驗內容分成幾個不同的層次，各層次的實驗要求不同。結合物理實驗的特點，主要分為以下四個層次：

1.趣味性實驗：該層次內容多為高中物理知識的延伸，以趣味性為主，如“魚洗”和“靜電感應”等實驗。這類實驗不需要記錄實驗數據，通過學生的自我摸索，激發學生對實驗的興趣和對知識的渴求。

2.基礎性實驗：該層次內容主要讓學生學習基本的測量，熟悉基本儀器的使用，掌握數據記錄和處理方法，正確分析實驗結果，為進行下一層次的實驗打下堅實的基礎。

3.綜合性實驗：在上一層次的基礎上，著重要求學生加強對物理原理的深入理解，注重培養學生建立科學的物理思想和科學畫面，提高學生對物理知識的綜合運用能力。

4.設計性實驗：該層次為物理實驗課程的最高層次，學生根據實驗要求，自行設計實驗方案，選取所需的實驗儀器。通過查閱資料、設計方案、動手實踐并解決實驗中出現的問題，從而有效培養學生分析問題、解決問題的能力，達到較好的實驗效果。

根據專業特點，大學物理實驗教學可分為A、B兩個層次進行。A層次是較高層次，適用于通信工程、電子信息等專業，宜多開設綜合性，設計性試驗內容；B層次是較低層次，適用大部分理工科專業，宜多開設基礎性試驗內容。兩個層次的實驗學時是相同的，實驗個數可以不同，把學生可獲得的學分做相應調整，以滿足不同層次學生的需要。

（三）形成實驗開放教學體系

實驗開放教學體系包括實行實驗室開放制度和科研平臺開放模式兩部分。實驗室開放是實驗儀器時間與空間的開放，學生可根據自身的實際情況，對實驗時間、實驗內容進行主動的選擇，不再受制于課時的限制。只要學生勇于探索、積極創新，就給學生創造相應的實驗條件，實驗內容不只限于課本和教材。實驗室開放的目的是為學生創造主動學習的環境，變“被動學習”為“主動探索”，增加學生使用實驗儀器的時間，提高學生參與實驗的興趣，同時也提高了實驗儀器的使用率。當然，實行實驗室開放教學絕不是放任學生，而是需要特定的老師認真組織、全程參與引導，建立健全實驗室開放的各項規章制度，對實驗室儀器和學生實驗進行嚴格管理。實驗開放教學還包括科研平臺開放模式，通過該平臺的開放，建立科學研究開放教學體系。每個有科研項目和科研條件的老師，可以申請成為本科生的科研導師，吸納優秀學生進入研究團隊。在科研導師的指導下，學生結合物理實驗的相關內容，進行一定數量的科研探索。在此基礎上，借助各級各類學科創新競賽平臺，學生可以申請學校及省部級創新項目。

（四）整合現代化教學手段

1.建立大學物理實驗課程的教學網站。首先，網站可進行實驗教學通知的及時發布，讓學生能在第一時間獲知實驗室的相關教學動態；其次，實現網絡優質教學資源的共享，把課程教案、習題解答、實驗指導、教學課件和授課錄像等進行網絡發布，學生可免費訪問，使其能進行有效的獨立自主學習；最后，可增加教師在線及時互動系統，學生可在規定的時間內進行在線提問，網絡值班教師應在第一時間對學生提出的問題給予解答，高效便捷。

2.建立大學物理實驗仿真實驗室。通過計算機軟件，動態模擬實驗儀器及操作。學生可通過電腦進行虛擬的實驗操作，測量數據的實時顯示，為學生調整實驗方法做出參考。同時，學生也可根據測量結果進行有效分析，實現更加靈活的操作和更加逼真的實驗體驗。

3.引進實驗課程選課系統。開課前在教學網站公布本學期可選的實驗內容，實驗的開設時間和所能容納的學生人數等信息，實驗學生可根據自己的專業、興趣和個人時間安排，選出適合自己的必做實驗和選做實驗，做到因材施教，因人施教，個性充分發展。

（五）完善科學的考核評價體系

大學物理實驗課程與其他理論課程相比，更應注重平時的實踐過程，提高實驗操作占總評成績的比重，充分調動學生參與實驗的主動性，有效完善科學的實驗考核評價體系。打破以考試成績評定學生實驗能力的傳統考核方式，把考核的環節充分拓展到每次的實驗操作中。在課堂實驗進行時，任課教師根據學生現場操作情況，給出每次實驗的操作分數。同時，教師可在學生進行實驗時，對任意學生提出實驗相關的問題，以評定學生的實驗預習情況和對實驗原理、實驗步驟的掌握程度。實驗結束時，教師除了對每個學生的實驗數據進行審核外，還要對學生的整體操作情況做出相總結性評分。同時，這種方法也使得學生不得不主動參與到實驗的每個環節中，課前認真預習，課堂獨立實驗，課后深入總結。

大學物理實驗課程改革雖然已經取得了一些成績，但是還存在一些問題，如學生的創新意識、自主性還有待提高。今后，需進一步在教學實踐中思考、分析教學規律，收集其他任課教師和學生的相關建議，作及時的改進和修改，總結出一套行之有效的改革模式和方法，逼得學生們積極主動的參與到實驗中來，并從中獲得滿足感和成就感，從而達到培養其創新精神、創新意識和研究能力的目的。同時，該項教學探索研究活動對其他專業的實驗教學改革，也能起到一定示范和借鑒作用。

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G 642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2014）50-0153-02

南京郵電大學實驗室工作研究課題（2014XSG17）

王興福（1981-），男，江蘇省泰州市人，實驗師，碩士，主要從事物理實驗教學和實驗室管理方面的研究。