《大學物理實驗》課程建設的實踐和研究*

畢會英　劉賀平　徐義爽　蔡桂雙　張 欣

(北京科技大學天津學院　天津　301830)

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《大學物理實驗》課程建設的實踐和研究*

畢會英劉賀平徐義爽蔡桂雙張 欣

(北京科技大學天津學院天津301830)

以北京科技大學天津學院《大學物理實驗》課程建設實踐為例，從教學團隊、課程體系、課程內容、教學模式、網絡教學系統等幾個方面闡述了大學物理實驗課程建設的思路和實踐情況．

大學物理實驗課程體系建設課程教學內容網絡教學平臺

《大學物理實驗》課程是高校實踐教學體系的重要組成部分，主要目標是培養學生的科學素質、實踐能力和創新能力．北京科技大學天津學院《大學物理實驗》課程始終圍繞獨立學院“高素質應用型人才”的培養目標，不斷探索新的教學理念，教學模式，更新教學方法和教學內容，不斷豐富和完善教學資源，自2006年獨立設課以來，經過不斷的建設和發展，已發展成為具有跨學科知識背景的專、兼職教學團隊、擁有自主編寫的實驗教材、基本完善的實驗條件、具有網絡教學平臺的完整課程教學體系，在完善實踐教學體系建設，激發學生創新精神、培養學生實踐能力方面起著不可替代的重要作用．

本文結合北京科技大學天津學院《大學物理實驗》課程建設的實踐，主要從教學團隊、課程體系、課程內容、教學模式、網絡教學平臺等幾個方面闡述大學物理實驗課程建設的思路和建設目標．

1　課程團隊的組成

建立以課程專業為主，其他專業為支撐的跨學科專、兼職教學團隊.

傳統的大學物理實驗課程的教學團隊，大多由物理學相關專業的教師組成，主要負責實驗課程的教學工作．隨著信息化技術對各學科領域的影響，網絡教學對課程建設起著越來越重要的作用．但在具體的實踐教學過程中，專職的物理學教師由于不具有計算機等方面的專業知識，開發網絡教學平臺受到限制，計算機專業人員的開發又不能切實滿足物理實驗課程的具體要求，專業的單一性限制了課程的發展．針對這一現實，考慮我院教學的實際情況，我們建立了以課程專業為基礎，其他專業為技術支持的跨學科專、兼職教學團隊．課程團隊主要由大學物理實驗專職教師，大學物理實驗兼職教師、大學物理理論課教師、網站建設技術支持教師組成，如圖1所示．

圖1　《大學物理實驗》課程團隊組成

大學物理實驗專職教師和兼職教師負責實驗課程的教學和資源建設工作，理論課教師與實驗課程教師之間實時進行教學內容的互通，保障了理論課程和實驗課程之間知識內容的銜接和一致性；網站建設技術人員主要負責一系列教學網站的開發和技術支持工作．經過一段時間的實踐，課程團隊已完成大學物理實驗教學管理系統的開發研究工作，網絡教學平臺已進入運行階段．實踐表明：這支跨學科課程團隊優于單一學科教學團隊，課程建設水平得到提升[1]．

2　建立以能力培養為核心的課程教學體系

北京科技大學天津學院物理實驗教學團隊承擔著全校理工科所有專業的大學物理實驗教學任務，年授課總學時達8萬余人學時．在多年的教學實踐過程中，逐步形成了“激發興趣、培養素質、提高能力和探索創新”的教學理念，建立了以能力培養為核心的教學體系．教學體系包括大學物理實驗和大學物理演示實驗(如圖2)．

圖2　《大學物理實驗》課程體系

大學物理實驗包括實驗理論、基礎實驗、綜合實驗和設計實驗，從實驗環節的設計到內容形式的改革，始終把吸引學生興趣，調動學生積極性作為提高教學效果的重要手段．大學物理演示實驗課程，作為公共選修課輔助大學物理理論課的教學，同時滿足不同層次和專業學生的需求，激發學生的學習興趣和好奇心，并進行創新的啟蒙教育．演示實驗包括力學、熱學、電學、光學、近代與綜合等50多個演示實驗項目，極大提高了學生探索未知的興趣，激發了學生的創新精神，給學生提供了探索和創新的機會，提高了學生的科學素質和創新能力．

3　設置合理的課程教學內容

本課程始終以培養應用型人才為目標，以提高就業能力和創新能力為宗旨，以基礎性、科學性、系統性、先進性為切入點，圍繞“夯實基礎、提高能力”的教改思路，進行實驗課程體系建設和改革，以培養學生的科學素養、實踐能力和創新能力．在課程建設過程中，選擇經典實驗以及現代與新技術實驗作為基礎實驗，培養學生的科學素養；選擇設計性實驗、綜合性實驗和演示實驗作為培養學生實踐和創新能力的教學內容，以演示實驗內容激發學生的學習興趣；按照力學、熱學、電學、光學的學科體系，由簡單到復雜，從被動模仿到主動設計，從基礎實驗入手，逐步過渡到綜合實驗和設計性實驗，符合學科的結構體系和學生的認知規律，有利于教師的教學和學生的自主學習，從而達到在實驗教學過程中逐步培養學生的實驗思想和研究意識，提高學生的科學素養和解決問題能力的目的(見表1)．

表1　《大學物理實驗》課程教學內容和培養目標

續表

4　構建教學新模式

堅持以“提高學生解決問題能力”為核心，構建有利于培養學生能力的教學新模式．

(1)實驗理論教學方法改革

本課程堅持以“提高學生解決問題能力”為核心，在教學過程中提出了有利于培養學生科學素養和實驗思想，提高學生解決問題能力的“四化”教學法和分層次教學法．即：重點內容“問題化”、解決問題“方法化”、復雜問題“簡單化”、專業問題“通俗化”，簡稱“四化教學法”[2]．根據不同類型實驗采取“分層次教學法”進行教學[3](如表2)．在教學過程中，教師通過教學方法的改革和實踐，使學生在課程學習和實踐訓練過程中，潛移默化地形成了思考問題、解決問題的思路、習慣和方法，從而提高學生解決問題的能力．

表2　分層次教學具體方法

(2)實驗操作方法改革

采取學生分組實驗、教師分別講授的方法.

為增加學生實踐機會，提高動手能力，實驗室實行了分組實驗的教學方法，有利于師生的互動討論；即：每次兩組學生上課，每人一套儀器，兩組同學分別進行兩個不同的實驗．分組實驗要求教師每節課同時講授兩個不同的實驗內容．這增加了教師的講授和課堂控制難度，但給學生提供了較多的實驗訓練的機會．

(3)演示實驗采取看-講-演-練-視頻的教學方法

《大學物理演示實驗》涉及知識面較廣，選修學生知識層次和結構參差不齊，這給備課帶來極大的難度．課程組教師采取看-講-演-練-視頻的教學方法，先讓學生觀察現象(看)，激起學生求知欲；然后給他們講解原理(講)，之后讓學生動手操作(練)；最后，把與本次實驗相關的新實驗方法和技術發展現狀等，以視頻的形式展現給學生(視頻)，以獲得更多的實驗內容，拓展學生的視野．課后通過撰寫實驗論文和科學制作的形式對學生進行考核．通過這樣的教學方法，取得了較好的教學效果，出現了很多好的科學制作作品[4]．

5　自主編寫教材滿足教學需求

由于各高校實驗儀器設備的選用不同，實驗教材不具有通用性．課程組曾選用過其他院校教材，在教學過程中出現了實驗儀器與實驗教材編寫的儀器不匹配的情況．課程組根據實驗室現有儀器設備具體情況和實際教學需要，自主編寫并由國防工業出版社正式出版了《大學物理實驗》教材，解決了教材和儀器分離的狀況．為學生的學習和教師的授課提供了便利，提高了教學效果．

6　網絡教學提供自主學習平臺

為了解決物理實驗教學過程中出現的預習難、復習難、管理難的問題．本課程團隊自2014年以來，自主開發大學物理實驗教學管理系統平臺，如圖3所示.該系統包括：基礎實驗、綜合實驗和設計性實驗等所有大學物理實驗課程的實驗內容16項，以及50多項演示實驗內容．該系統的建立，有效擴大學生的受益面，實現教學內容、空間、時間、人員、設備等的高效利用，推動課程管理、師生交流、教學評價的信息化，實現了教學資源共享，教學管理信息化、規范化、系統化，提高了實驗教學的教學效果和管理效率，符合開放式實驗教學的需求；更好地滿足了學生學習、教師教學和實驗室管理的需求[5]．

圖3　大學物理實驗教學管理系統網站主頁

7　課程建設的特色

特色1：課程教學體系完整、內容豐富，具有很好的適用性．

本課程體系由簡單到復雜，從被動模仿到主動設計，從基礎實驗入手，逐步過渡到綜合實驗和設計性實驗，符合學科的結構體系和學生的認知規律．

教學資源按照課程設計有4個模塊組成．分別為：基礎實驗、綜合實驗、設計實驗、演示探索實驗．內容涵蓋力、熱、電、光等知識領域，每一模塊下的各個實驗均有實驗重點和難點、PPT課件，教案、討論題等資源．演示實驗內容豐富，趣味性強，可使學生在愉快的氛圍下探索物理規律．

特色2：數字化信息化教學平臺建設成果顯著，課程組自主研發的大學物理實驗教學管理系統提供自主學習平臺，可以使更多學習者受益．

課程團隊自行開發了大學物理實驗教學管理系統．該系統包括普物實驗教學系統、演示實驗教學系統、教學管理系統、開放預約系統等，內容涵蓋：基本儀器介紹、基礎實驗、綜合實驗、設計實驗、演示實驗等全部大學物理實驗類型，內容包括：實驗講義、PPT資料、預習要點、實驗原理、實驗儀器、實驗常見問題、課后討論題等，為學生個性化學習提供了更加豐富的資源．通過實驗管理系統學生可進行實驗項目、實驗課表的查詢，教師可以發布教學信息和成績統計等．

特色3：充分利用演示與探索實驗室和設計性實驗，培養學生自主探索的創新精神．

如何培養學生的創新精神一直是高等教育面臨的課題，按照“興趣是最好的老師，探索是創新的源頭”的理念，教學中心利用演示實驗室面向全校開設物理演示實驗公共選修課程，開課以來一直受到學生的歡迎，教學效果明顯，激發了學生的學習興趣，學生進到實驗室可以進行自主實驗和探索，為培養學生的主動創新精神起到了推動作用．目前演示實驗項目有50多項，內容豐富，趣味性強，不僅可以幫助學生理解物理概念，還可以使學生從諸多的實驗中體會實驗設計的巧妙構思，激發學生創新實踐的欲望，為進一步開展學生創新活動發揮了積極作用．

設計性實驗要求學生自行設計實驗方案，自主完成實驗過程，在進行設計性實驗的教學過程中，學生要進行不斷的獨立思考、改進和完善實驗方案，最終完成實驗，整個訓練過程有助于培養學生的創新意識，提高學生的創新能力．

8　課程建設的發展目標

《大學物理實驗》課程建設的發展目標是：建立一支職稱結構、學歷結構、專業和知識結構合理的師資隊伍；逐步增加設計性和綜合性實驗、現代物理實驗新技術內容的比重，研發更多內容和技術先進的物理實驗和演示實驗裝置，使課程體系更趨完善；根據儀器設備更新情況和實驗內容更新情況不斷完善實驗教材內容，以適應不斷發展的課程需要；不斷開發和利用網絡系統教學平臺，高效管理教學資源，實現教學資源共享、教學管理信息化、規范化、系統化，改善實驗教學效果和提高管理效率，更好滿足開放式實驗教學的需求；爭取盡早建成擁有合理師資結構的課程團隊，完善的實驗內容教學體系、特色鮮明符合實際需要的教材、因材施教的靈活教學方法、有利于教學和管理的網絡教學管理系統平臺的大學物理實驗優秀課程．

1朱世坤，聶宜珍.大學物理實驗教學團隊建設問題探討.實驗技術與管理，2011(5)：194～196

2畢會英.大學物理實驗教學方法探析.教育教學論壇，2015(10)：141～142

3蘇芳珍，楊能勛，朱小敏.大學物理實驗精品課程建設與實踐.實驗室研究與探索，2009(3)：91～93

4周風帆，王浩程.大學物理演示實驗的價值重構.大學物理，2011(8)：46～50

5譚佐軍，盧軍，謝靜，等.中心開放式大學物理實驗教學管理系統的設計.大學物理實驗，2013(5)：118～121

Practice and Research on the Construction of University Physics Experiment Course

Bi HuiyingLiu HepingXu YishuangCai GuishuangZhang Xin

(Tianjin College, University of Science and Technology Beijing,Tianjin301830)

Using Tianjin College of University of Science and Technology Beijing as an example, this paper described the train of thought and the practice concerning course construction of college physics experiment. The author has made a discussion from the following aspects: the teaching team building ideas, curriculum system construction, teaching content design for university physics experiment course, the use of teaching methods, and network teaching platform building, etc.

college physics experiment；course system construction；teaching content；network teaching platform

2016-01-14)

*北京科技大學天津學院基金項目“大學物理實驗優秀課程建設”，項目編號：2015008作者簡介：畢會英(1967-)，女，碩士，高級實驗師，研究方向：物理實驗.