工科大學物理實驗教學現狀與改革探索①*

韋 維 張 霆 羅 樂 郭慧爾

(合肥工業大學電子科學與應用物理學院 安徽 合肥 230009)

工科大學物理實驗教學現狀與改革探索①*

韋 維 張 霆 羅 樂 郭慧爾*

(合肥工業大學電子科學與應用物理學院 安徽 合肥 230009)

為了提高大學物理實驗課程的教學質量，充分發揮大學物理實驗在培養學生動手能力和創新能力方面的重要作用，針對目前大學物理實驗課程在教學內容、教學方式和考核制度等方面存在的問題與不足，對工科大學物理實驗教學現狀做了一些闡述與分析，并結合合肥工業大學的教學實際，提出相應的改革對策與措施.

物理實驗 教學改革 課程設置

1 引言

大學物理實驗是高等學校理工科專業學生所開設的一門必修基礎課程.該課程覆蓋面廣，涉及的內容包含豐富的物理學知識和思想、物理實驗方法和手段，并能提供綜合性很強的實驗技能訓練，且在培養學生嚴謹的科學態度和工作作風等方面具有其他課程不可替代的作用[1].然而如此重要的一門課程在高校的非物理專業學生中，卻普遍存在學生不夠重視，教學效果不甚理想的現狀.這其中的原因值得每一位物理實驗教育工作者認真思考.如何激發學生的學習興趣，提高大學物理實驗課程的教學質量，充分發揮大學物理實驗課在教學活動中的重要地位，是物理實驗教師應盡的責任，也是一個值得深入研究的課題.

2 教學現狀分析

通過多年教學實踐和調查結果發現，難以激起學生學習的主動性與積極性，造成教學效果不盡如人意的因素很多，本文主要從以下幾個方面展開分析討論.

2.1教學內容存在的問題

2.1.1 實驗項目陳舊 缺乏新型實驗

在大學物理實驗課中，實驗項目大部分是偏重于經典和基礎的驗證性實驗，缺少與現代科技新發展、與工程技術相結合的綜合性提高實驗和設計性研究實驗[2].在科學技術飛速發展的今天，各種新知識和新技術相繼涌現，各個專業都在不斷更新新知識和開設新課程以適應時代的發展，大學物理實驗課程如果不及時更新拓展一些與各工科專業相結合的實驗項目，縮短與科技發展的差距，必然會使學生認為該課程缺乏挑戰性和創造性，不能開闊學生視野，造成學習興趣下降.

2.1.2 實驗內容籠統 沒有針對性

對于工科專業的大學物理實驗課程，仍按照傳統的做法，從物理專業的力、熱、光、電實驗中各抽出幾個來組合，對于不同專業的學生開設的項目和要求完全一樣，由教師統一指定，沒有考慮各專業自身的專業特點和認知結構，這顯然是不科學的，不能滿足大學生素質拓展的實際需求[3].

另一方面，非物理專業學生來自不同的學院和專業，物理基礎不盡相同，不同學生之間物理成績、實驗動手操作能力也往往參差不齊，對所有學生采用同樣的要求，勢必會造成有些學生在規定的時間內難以完成實驗，而有些學生又覺得實驗內容過于簡單.

2.2教學方式存在的問題

2.2.1 教學模式單一

受傳統教學觀念的影響，諸如重理論、輕實踐，重理論知識的傳授、輕動手能力的培養等[4]，目前大學物理實驗教學模式基本還是以教師為主體的灌輸式教學，即教師先詳細講解實驗的原理、要求和操作步驟，然后學生按照教師的講解按部就班地做實驗，這種方法容易使學生對教師的講授過于依賴，不認真預習，不注重對物理實驗思想的理解，不利于啟發學生獨立思考以及培養學生的學習主動性和創新能力.

2.2.2 教學手段落后

從教學手段來看，在計算機網絡、多媒體技術高度發展的今天，大學物理實驗仍然沿襲傳統的板書課堂教學，學生只是在課堂上被動地接受知識.教學手段的單一落后導致學生對實驗教學不夠重視，缺乏興趣，這在一定程度上抑制了學生能動性的發揮和個性的發展，不利于學生的綜合素質和創新能力的培養.

2.3考核制度存在的問題

2.3.1 考核制度不完善

大學物理實驗課程的考核目的主要是檢驗學生是否掌握基本的物理實驗測量方法和實驗儀器操作技能，重點考查學生在開展科學實驗時的實際動手能力[5].但是由于實驗儀器臺套數以及師資力量有限等客觀因素，無法在全校多個工科專業實行大范圍的實驗操作考試，因此對于學生的成績評定主要依據平時的實驗報告和期末的筆試考試.這在一定程度上導致了學生把大部分精力都放在實驗報告的書寫上，而忽略了平時的實驗操作訓練，而實驗報告不能全面反映學生對實驗方法和技能的掌握情況，甚至出現個別學生平時不做實驗期末也能拿高分的現象.這對于學生學習積極性的培養也是一種損害.

2.3.2 考核標準不統一

在大學物理實驗課程的考核中，盡管會制定一些統一的規定，如一學期中曠課的次數和實驗報告缺交的次數達到一定程度則期末成績不及格等，但是對于成績的具體評定，沒有一個規范細化的標準.平時成績一般依賴于實驗報告成績和學生平時的操作情況，而對于實驗報告的書寫和課堂上的實驗操作，每位教師的要求可能會有所不同，這就導致了不同班級之間的成績沒有可比性.

3 教學改革措施

在合肥工業大學這樣一個以工科學生為主的211高校中，如何在大學物理實驗課程傳統教學的基礎上，優化物理實驗課程的教學內容和教學方法，完善考核評價制度，以調動起學生學習的積極性和主動性，充分發揮大學物理實驗課在培養學生動手能力和創新思維方面的重要作用，顯得尤為重要.

針對上述情況，合肥工業大學物理實驗中心進行了一系列的教學改革探索，具體措施如下.

3.1課程設置科學化

3.1.1 分專業進行模塊化教學

針對不同專業重新優化組合實驗內容.學校每年開設大學物理實驗課的非物理專業有電氣、自動化、土木和化工等約40多個，我們根據各專業學科的特點，將它們劃分為電子通信、機械自動化、材料化工等幾個專業大類，按專業大類來配置實驗項目，以適應各專業學生發展的需要.每個專業大類的學生，除了必做一定數量的基礎性實驗以外，其余實驗項目則結合專業背景和專業知識來配置，形成模塊.做到在保證基礎知識、基本方法和實驗技能訓練的基礎上，按專業大類設置專業訓練模塊，突出專業能力的培養[6].

3.1.2 分基礎進行多層次教學

課堂上實行選課制度，把實驗內容分為必做部分和選做部分，增加實驗的選做內容， 針對不同物理基礎水平的學生采用不同要求.學生可根據自己的興趣愛好、物理基礎和專業背景自由選擇相關實驗，對于物理基礎較差的學生，只需完成必做實驗內容，達到該實驗目標的基本要求即可.而對于那些對物理實驗感興趣，學習主動性強的學生，可以在必做實驗基礎上安排他們進行選做實驗內容.通過這種多層次的實驗教學安排來滿足不同物理基礎學生的實驗要求[7].

3.1.3 拓展與專業結合的新型實驗項目

大學物理實驗雖然是基礎驗證性實驗居多，但也要與時俱進，以適應學生由基礎向專業學科內容發展的需要[8].為此，我們更新引進了更多與各學科專業緊密相關的物理實驗項目，讓學生有更大的實驗項目選擇范圍，可以結合自己的能力和興趣自由選擇與他們專業相關的實驗.除此之外，還結合工科不同專業的知識結構和專業特點，盡可能在原實驗項目基礎上引申它在工程技術中的應用，做到物理實驗與各工科專業的有機結合.

3.2教學方式多樣化

3.2.1 采用多樣化的教學模式

在傳統的板書課堂教學中，我們更加注重學生的主導地位，根據各實驗的特點，合理安排教師講課與實驗輔導的時間，講解力求精辟簡短，將更多的時間留給學生自己實踐，并注重啟發誘導[9].

除了改進傳統的課堂教學外，我們還以其他形式豐富課堂教學，例如制作虛擬仿真實驗、教學視頻錄像和多媒體課件等，在課堂上生動形象地向學生展示各項實驗的相關物理學史知識，包括實驗的產生原因，為了解決何種問題，實驗的設計思想，物理和數學的建模過程等，以此開闊學生視野，增加知識面，激發學習興趣.

此外，我們還設立了開放實驗室，將一些有代表性的實驗項目、實驗儀器作為實驗室提供的基本條件對學生全面開放.在不同的專業班級中成立不同的實驗小團隊，根據教師提出的實驗課題或自己提出實驗課題，讓學生在實驗中處于主導型研究地位，包括實驗方案的設計、文獻資料的查閱、實驗儀器的準備、實驗論文的寫作以及論文的交流與答辯等.實驗教師在課程中主要起著引導作用，把握“開放、指導、評價”3個原則.通過一些操作性、專業性和趣味性較強的實驗項目，充分調動起學生對大學物理實驗課程的興趣和學習積極性.讓學生在自主實踐中獲得創新意識，培養創新能力.

3.2.2 引入現代化的教學手段

我們還建設了大學物理實驗網絡教學系統，為學生網上學習提供良好的平臺.拍攝教學視頻短片，制作電子教案，設計仿真實驗項目，建立實驗試題題庫等，并把它們放到網頁上，讓學生可以在網上學習各項實驗的原理和操作規程，了解實驗室的資源配置、最新實驗技術和新實驗開設狀況等[10].利用計算機網絡將實驗預習、實驗設備、教學內容、實驗操作、教師指導和學生思考等環節有機融合為一體.還在網上開設了物理實驗討論論壇，讓學生之間有一個物理實驗學習心得、經驗技巧和疑難雜問的交流平臺.教師也可以通過網站在不同地點組織各種實時或非實時的分散式教學，回答學生的問題.

3.3考核制度規范化

3.3.1 開展理論與實驗相結合的標準化考試

為了全面反映學生對實驗原理方法，尤其是實驗操作技能的掌握，避免出現學生忽視實驗操作，通過抄襲報告或篡改實驗數據也能得到較高成績的現象，我們加大了平時成績的比例，并且在平時成績中加入實驗操作成績，由教師根據學生對實驗的操作情況當堂給出，還增加了實驗口試成績，即學生在實驗操作的過程中，教師隨機對操作過程出現的問題進行提問，學生及時地回答問題.

在實驗筆試考試中，加強對實驗儀器性能和實驗操作技能的考查[11].在設計物理實驗試卷時，注意理論知識和實驗操作的有機結合，例如在筆試考試時讓學生寫出儀器操作步驟、調節方法、注意事項，或列出實驗現象等，避免學生平時不做實驗，考試也能過關的現象發生.

在實驗操作考試中，為了解決儀器設備短缺的問題，引入計算機仿真技術，開發設計物理實驗考試專用的仿真儀器，讓學生在計算機上進行統一的實驗操作考試[12].不僅能節省人力物力，還能有效避免考試時由于儀器設備性能不同帶來的操作考試誤差.

3.3.2 制定詳細規范的評分細則

為了使實驗成績客觀準確地反映學生的實驗能力，提高學生對物理實驗的重視程度以及進行物理實驗的積極性，還制定了一個詳細的《物理實驗評分細則》，詳細規定物理實驗考核的內容、形式、成績評定標準等.在細則制定時把握這幾個原則：平時考評側重于對學生實驗紀律、態度、實驗規范、習慣和實驗報告書寫能力進行考核；實驗筆試側重于檢查學生對實驗基本知識、實驗原理、實驗數據處理方法等知識點的掌握情況；實驗口試側重于對學生現場解決問題的能力進行考核；實驗操作考試側重于對學生實驗操作技能和現場分析問題、解決問題的能力進行考核.讓學生和教師在考核時都有制度可依，按制度執行.

4 結束語

以上教學改革措施在合肥工業大學工科專業的大學物理實驗教學中取得了良好的效果.這些措施對于改進教學方法，提高教學質量，促進學科發展起到非常重要的作用.但是，大學物理實驗教學改革是一項任重而道遠的工作，仍然需要廣大實驗教育工作者共同探討并付出努力.

1 李艷華.淺析大學物理實驗改革.科技視野，2015(4)：86

2 劉悅，周碩，鄭君剛.工科院校物理實驗教學改革的現狀分析與對策研究.物理通報，2012(3)：65～67

3 吳海英.《大學物理實驗》改革的幾點建議.大學物理實驗，2015，28(1)：101～103

4 賀麗.工科專業大學物理實驗教學改革的討論.中國科教創新導刊，2012(17)：63

5 張春平，初建崇，胡慧.大學物理實驗多元化考核方式的探索.實驗技術與管理，2015，32(4):223～225

6 唐貴平，唐立軍，何興，等.大學物理實驗教學中學生專業思維訓練的探索.物理與工程，2011，21(1)：34～36

7 郭陽雪，孔祥洪，王蕊麗.面向基礎服務專業的大學物理實驗教學.大學物理，2013(7)：9～10

8 佘雪里，周幗紅，李端勇，等.階梯分專業式大學物理實驗課程的教學研究.大學物理實驗，2013，26(1)：111～113

9 劉蘭君，肖海霞.工科院校物理實驗教學改革的探索.物理通報，2012(9)：17～19

10 王墨林，羅樂.“大學物理實驗課”網絡教學系統的設計.實驗室研究與探索，2012，31(12)：140～144

11 羅樂，陳興，韋維，等.大學物理實驗課程考試改革的探索.合肥工業大學學報(社會科學版)，2008，22(2)：103～105

12 陳興.計算機輔助大學物理實驗考試的研究.實驗技術與管理，2008，25(11)：104～106

TeachingStatusandReformExplorationonEngineeringUniversityPhysicsExperiment

Wei Wei Zhang Ting Luo Le Guo Huier

(School of Electronic Science & Applied Physics,Hefei University of Technology,Hefei,Anhui 230009)

In order to improve the teaching quality of college physics experiment,and give full play to the important role of College Physics Experiment in the respects of cultivating students′ practice and innovation capability，the teaching current status of engineering physics experiment in college are introduced and analyzed aiming at the problems and deficiencies of the course in teaching content,teaching mode and examination system,and corresponding reform measures are put forward combined with the teaching practice of HeFei University of Technology in this paper.

physics experiment;reform of teaching;course offered

2017-04-24)

**安徽省重大教學改革研究項目,項目編號：2013ZDJY018

韋維(1979- )，女，博士，講師，主要從事大學物理實驗教學和研究工作.