大學物理實驗“能力?應用模塊”課程改革探索

梅山孩??

摘要：隨著高等教育大眾化，以高級應用型人才為培養(yǎng)目標的課程改革成為普通高等院校必然選擇。本文簡要地介紹了我校采用“能力·應用模塊”課程模式，實施大學物理實驗課程教學改革的方法與實踐。

關鍵詞：應用型人才培養(yǎng)；大學物理實驗；課程改革

引言

眾所周知，大學物理實驗在培養(yǎng)學生實踐和應用能力以及創(chuàng)新能力等方面有著不可替代的作用。相當多院校的物理實驗教材在編寫時更注重物理學科內(nèi)在知識體系的系統(tǒng)性和完整性，忽視學生應用能力培養(yǎng)。導致培養(yǎng)的學生與社會產(chǎn)業(yè)或職業(yè)相脫節(jié)。基于這種認識，并結(jié)合我校專業(yè)課程設置需要以及大學物理實驗課程現(xiàn)狀，探索“能力·應用模塊”課程新模式。

一、 大學物理實驗“能力·應用模塊”課程模式建構(gòu)

大學物理實驗“能力·應用模塊”的核心是以能力為課程體系綱，應用為課程體系線。將知識按照能力目標構(gòu)建課程模塊，不同模塊最終目的是實現(xiàn)學生應用性能力和創(chuàng)新能力提升。

（一） 基本實驗能力

由于物理實驗作為大學專業(yè)附屬基礎性實驗課程，著重要培養(yǎng)學生基本實驗能力，而關鍵在于要掌握包括實驗基礎知識、基本技能和基本方法等，從而提高基本實驗能力。該部分課程包括實驗基礎和基礎性實驗兩大模塊。

1. 實驗基礎

實驗基礎模塊要實現(xiàn)課程目標在于：要學生清楚實驗的基本程序和實驗室規(guī)章制度，掌握常規(guī)儀器使用方法，常用實驗基本操作技能，掌握測量、誤差分析以及數(shù)據(jù)處理的基本理論，包括實驗數(shù)據(jù)的記錄、結(jié)果的表達和分析、總結(jié)等。

2. 基礎性實驗

基礎性實驗模塊打破力、熱、光、電磁、近代物理等知識順序，選取物理學歷史上具有代表性、經(jīng)典性實驗。為了顧及學生由于中學物理選修模塊不同導致基礎差異，也少量選取了中學已經(jīng)涉及的實驗。實驗包括：單擺法測定重力加速度，動量及守衡定律研究，均勻弦振動研究，剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定，惠斯通電橋測電阻，電源電動勢內(nèi)阻輸出功率研究，光的干涉——牛頓環(huán)，邁克爾遜干涉儀，示波器應用，霍爾效應等。為體現(xiàn)大學物理新知識學習，尤其選取近現(xiàn)代經(jīng)典新方法的物理實驗，如惠斯通電橋測電阻，霍爾效應法測定螺線管磁感強度，邁克爾遜干涉儀，超聲聲速的測量，示波器應用等實驗。此外，也選取一些使用新的技術(shù)手段（如計算機技術(shù)）和新方法對傳統(tǒng)物理實驗改造多的實驗項目。如動量及守衡定律研究實驗在介紹傳統(tǒng)的氣墊導軌法后，還介紹用基于MATLAB的數(shù)字仿真方法，達到掌握新技術(shù)和新方法，開拓新知識和方法目的。

（二） 探索創(chuàng)新應用能力

通過物理實驗既要掌握物理知識、實驗方法和技能，更重要在于要在實驗中學會發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新方法，通過實驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)新規(guī)律，進而提出新觀點或新理論。大學物理實驗課程雖然是專業(yè)基礎性課程，但通過課程學習，更重要的目標卻是圍繞著“探索”和“創(chuàng)新”，最終達到應用目的。因而，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標課程模塊是課程框架最重要組成部分之一。該部分課程由“設計性實驗”“應用性實驗”和“拓展性實驗”組成。

1. 設計性實驗

設計性實驗流程包括教師依據(jù)能力和學科學習需要，設定實驗知識和能力以及實驗數(shù)據(jù)不確定度要求，學生以個人或小組為單位設計實驗方案，根據(jù)不確定度要求，選擇儀器，實驗操作獲取數(shù)據(jù)，合理表達實驗結(jié)果并分析。設計性實驗模塊目標重在要學生掌握實驗流程規(guī)劃、實驗儀器合理選擇，其中還包括文獻及技術(shù)資料查詢、實驗方案設計、實驗過程條件控制、實驗現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和分析等。課程的主要內(nèi)容包括：用熱敏電阻改裝溫度計，測量小燈泡伏安特性曲線，非平衡電橋與應用，用邁克爾遜干涉儀測玻璃片折射率，數(shù)字溫度計的設計與制作，內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的組裝及放大倍率的測定。

2. 應用性實驗

應用性實驗包括物理學在工程中應用類實驗，還包括物理學在學生專業(yè)整合類實驗。既要選擇在工程中有普遍應用的實驗項目，又要顧及專業(yè)基礎需要與學生所學專業(yè)相關并有實際應用價值的實驗項目。如楊氏模量的測定，液體粘滯系數(shù)測定，超聲測厚，傳感器實驗，光纖通訊等。通過應用性實驗，實現(xiàn)學生運用物理學解決工程或?qū)W科專業(yè)實際應用問題的能力。

3. 拓展性實驗

拓展性實驗課程目標定位于培養(yǎng)學生的認知——發(fā)現(xiàn)能力、創(chuàng)新——創(chuàng)造能力、探索——研究能力。所以無論在知識體系、實驗手段、實驗分析等方面都要求有較大的提升。課題可以來源于教師的研究項目的分解，也可以是學生基于課程新認知產(chǎn)生的新項目。學生在教師的指導下，充分發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造性，按照課題一般的研究流程完成實驗。如開題、實驗、小組討論、撰寫研究報告、發(fā)布研究成果等。開設與材料相關的課題：真空的獲得與真空鍍膜，微波等離子體化學氣相沉積制備金剛石薄膜，微波等離子體刻蝕加工實驗，金剛石的形核，超導體轉(zhuǎn)變溫度的測量。

4. 計算機整合實驗

計算機作為信息技術(shù)社會的重要技術(shù)和傳播載體，在課程與教學方面發(fā)揮越來越重要的重要。而計算機技術(shù)與實驗技術(shù)相結(jié)合，無疑大大提高實驗的技術(shù)創(chuàng)新手段。表現(xiàn)在運用計算機技術(shù)實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的高頻采集和分析，運用軟件平臺仿真實驗流程和實驗現(xiàn)象等。目前，應用計算機技術(shù)整合物理實驗的方式主要有：計算機仿真實驗、基于計算機數(shù)字化采集實驗、基于計算機軟件平臺的虛擬實驗等。因而，將計算機技術(shù)以及配套軟件技術(shù)引入物理實驗，將成為物理實驗創(chuàng)新必由之路，也是學生專業(yè)學習和職業(yè)能力必然要求。

三、 結(jié)束語

基于“能力·應用模塊”大學物理實驗課程改革，既有利于物理實驗課程能力目標實現(xiàn)，也有利于課程與專業(yè)應用能力整合。尤其在國家和社會大力提倡培養(yǎng)高級應用型人才背景下，實現(xiàn)物理實驗與專業(yè)應用能力以及職業(yè)技能整合是大勢所趨。

參考文獻：

[1] 梅山孩.大學物理實驗課程教學體系改革研究[J].浙江樹人大學學報，2005，（02）：74-77.

[2] 梅山孩.大學物理數(shù)字化實驗室的建構(gòu)[J].浙江樹人大學學報（自然科學版），2007，（02）：51-54.endprint