開放物理實驗室建設的探討與實踐

李瑞東 高久興 張新超 劉雪凌 梁慧敏

摘要：大學物理實驗在學生的成長成才過程中發揮著重要作用。本文探討了傳統實驗教學模式的弊端，從提高學生的設計能力、創新性思維、培養學生的科學素養等方面闡述了開放實驗室的優勢，探討了開放實驗室的教學體系，最后闡述了開放實驗室的管理。

關鍵詞：教學模式；開放實驗室；教學體系；管理

中圖分類號：G482 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）18-0162-02

一、引言

物理學是一門以實驗為基礎的學科，物理學中的定理、定律等都離不開實驗，有關物理的各種理論是否成立必須通過實驗驗證。在所有課堂教學中，實驗是對物理理論的直觀認識，是自然規律的直接體現。大學物理實驗是高等院校理工科各專業對學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的必修基礎課程，是本科生系統接受實驗方法和實驗技能訓練的開端，是學生進一步掌握物理基礎知識和基本理論、提高動手能力和綜合素質、培養創新意識的重要課程[1]。通過本課程的學習，使學生在物理實驗的基礎理論、基本方法和基本實驗技能方面受到一定的訓練和提高，培養學生科學的實驗能力、良好的實驗習慣、遵守紀律和愛護公共財產的優良品德、嚴謹求實的學習態度、活躍的實驗科學思維、敢于探索的創新精神、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力，為各專業學生后續課程的學習以及科技活動打下堅實的基礎。

二、傳統教學模式存在的弊端

1.忽視學生獨立思考問題能力的培養。傳統的實驗教學模式，每次實驗前，實驗指導教師都會把本次實驗的原理、操作過程以及注意事項給學生交代清楚，還要給學生示范儀器的操作過程。學生只需要按照教師的要求及示范按部就班做下來就可以了，完全不需要自己動腦思考。當今的實驗教學，往往過分強調先進實驗儀器和設備的購進、使用，將更新先進的實驗儀器、設備等同于實驗室建設，但是隨著各種實驗儀器、設備的集成化和自動化程度的提高，學生的動手、動腦機會越來越少，更新先進設備往往不利于學生動手、動腦能力的培養[2]。

2.忽視學生創新能力的培養。由于先進實驗儀器和設備的高度集成化和自動化，學生動手能力得不到培養和鍛煉。傳統的教學模式要求學生在規定的時間內完成規定的實驗任務，在實驗過程中，學生往往也是為了完成實驗而機械地做實驗，根本沒有時間對實驗儀器和設備進行思考，對實驗儀器的構造以及原理模棱兩可。與此同時，頻繁更新先進實驗儀器和設備，也不利于實驗教師熟悉相關實驗的教學內容，對學生進行有針對性的創新能力培養。而且，由于頻繁更換實驗儀器和設備，勢必會造成部分實驗儀器的閑置與浪費。

3.忽視整個實驗體系的創新。在傳統的教學模式下，當談及創新性實驗教學時，通常是將注意力集中于某個實驗，只關注某個實驗的改革與創新，缺乏對整體實驗體系的創新性思考。這種創新往往只是對某個實驗進行創新性教學，而不是對整體實驗內容進行創新性教學。

三、開放實驗室的優勢

1.開放實驗室可以提高學生進行實驗設計的能力和素質。要想真正提高學生的實際動手能力，就要給學生充分的自主設計實驗的時間和空間，這一目的的實現首先要對實驗室進行開放，讓學生有大量的時間和空間。學生可以根據教師事先擬定的教學大綱和給定的實驗儀器，自己設計實驗步驟，確定實驗方案，選擇合適的實驗儀器進行實驗。無論采取什么方法，只要實驗成功，實驗結果可靠，都會得到教師的支持和認可。教師在整個實驗過程中只是提供一些必要的參考資料，解決實驗過程中遇到的實際困難。每個作品都是學生自己精心設計完成的，都會認真對待，從而有效培養了學生設計實驗的能力和學習的興趣。

2.開放實驗室可以充分提高學生的創新性思維，展示自我風采。開放實驗室是培養學生創新能力的有效途徑。傳統的教學模式要求學生在相同的時間內完成統一的實驗項目，學生的創新性思維得不到很好的鍛煉。開放實驗都是學生自己動手設計的，每位學生的思路、想法不同，因此每個實驗難免存在不同。學生在實驗過程的設計中，充分發揮個人的主觀能動性和創造性，并融入個人的創新性因素，展示自我風采。

3.開放實驗室激發了學生的自主學習興趣，培養了學生的科學素養。當今的科技發展迅速，而目前大部分高校的物理實驗教學還停留在傳統的教學模式下。相當一部分教師傳授的知識已經遠遠跟不上時代的潮流，因此學生不僅學不到現代化的知識和能力，往往還被過時的技術所蒙蔽，導致認知上的錯誤。另外，教學方式比較單一，學生只是一味地被動接受，學生的學習興趣得不到充分的發揮。為了解決當下這些實際問題，要求高校物理實驗教師必須改革實驗教學模式，建立一套靈活自主的教學模式，實現真正意義上的開放式物理實驗教學。

四、開放實驗室的教學體系

開放實驗室是相對傳統的實驗室而言的，具有相對意義。傳統的實驗課程，實驗項目由實驗室統一設定，實驗時間由學校統一安排，學生只需要在規定的時間內按照實驗指導書完成既定的實驗項目即可。實驗內容單一，教學方法死板，極大地限制了學生的主觀能動性和創新性思維。開放實驗室就是打破傳統的實驗教學模式，對實驗內容、實驗時間和實驗對象以及實驗方法的全方位開放。

1.開放實驗教學內容。當前很多高校的物理實驗教學都是由實驗室統一設定實驗項目，不能很好的與學生的專業和興趣相結合。這種模式很大程度上抑制了學生的主觀能動性，不利于學生創新性能力和創造性思維的培養。目前雖然大部分高校都在試圖努力改變這種傳統的教學模式，但是在很大程度上仍然限制了學生的主觀能動性。實驗教學內容的開放就是對教學大綱中所要求的實驗項目，根據實驗室的具體條件全方位開放，學生可以根據自己的專業特點和興趣愛好選擇相應的實驗內容，也可以根據自己的興趣愛好改進實驗儀器，完成相應的實驗項目。這樣不僅充分調動了學生的學習積極性，而且有利于學生能力的提高。

2.開放實驗時間和實驗對象。在傳統的教學模式下，學生的實驗時間由學校教務處統一安排，時間上沒有給學生充分的自由，而開放實驗室是全天候開放，學生可以充分利用自己的時間，在課余時間選做相應的實驗項目，實驗室對學生提供實驗器材和場地。開放的對象包括全校各專業的學生，如果條件允許，也可以面對社會人員進行開放。只要對物理實驗感興趣，任何人都可以來實驗室設計自己的實驗項目，展示自我風采，實現自我價值。

3.開放實驗方法。傳統教學模式下的實驗教學方法由實驗室統一設定，學生只需要在規定的時間內按照實驗指導書完成實驗項目即可。所謂開放實驗方法，就是要打破傳統的實驗教學思路和方法的束縛，將學生的動手能力培養放在首要地位，賦予學生更多的學習自主性。為此，實驗室根據實驗儀器、設備、實驗場地等對實驗室進行開放。實驗項目和實驗方法由教師和學生共同確定，以更好地適應學生的專業和滿足學生的興趣愛好。開放實驗室可以充分利用實驗室現有的儀器，充分發揮學生的想象力和創造力，利用現有儀器自行設計、組裝新實驗儀器，進而完成自己所設計的實驗項目，這在很大程度上調動了學生的學習積極性，也能夠使實驗室淘汰、更新下來的儀器重新得到利用，變廢為寶。

五、開放實驗室的管理

開放實驗室，建設一支結構（職稱結構和年齡結構）合理、素質過硬、作風優良的實驗技術專業團隊是提高實驗教學水平的根本保證。開放實驗室要求實驗技術人員不斷學習專業知識，了解國內外的研究現狀，開闊自己的思路，有計劃地進行系統培訓。管理制度也要相應的改革，包括人員管理和設備制度管理。實驗人員必須責、權、利明確，建立實驗設備專人專管制度，設備維修落實到人，最大限度的提高設備的使用率。充分落實學生的實驗管理制度，要求學生認真對待實驗，合理利用實驗器材，不得故意損壞實驗器材，不得利用實驗器材做一些與實驗毫不相關的事情，共同營造一個良好的實驗環境和實驗氛圍。

六、結語

物理實驗室是現代背景下一個具有很大發展潛力的系統。物理實驗肩負著培養學生、全面發展學生的重任，因此改革實驗教學模式、加強實驗室的管理勢在必行。

參考文獻：

[1]李瑞東，楊健，葛洪亮，王艷，張新超.加強精品課建設 提高大學物理實驗教學質量[J].教育教學論壇，2017，（6）：165-166.

[2]韓曉敏，王佳.高校實驗技術隊伍建設的研究與探索[J].實驗室科學，2014，（6）：169-171.