基于創新能力培養的大學物理實驗教學改革探索
——以湖南工學院為例

湖南工學院 李文萍 王 亮 肖發新

大學物理實驗課是一門培養學生嚴謹的科學思維和創新能力，培養學生發現問題、提出問題與解決問題能力的課程，同時也是高等理工科院校中進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程。近年來，黨和政府非常重視大學生創新創業教育。國務院辦公廳發布《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》指出，高校人才培養要“以提高人才培養質量為核心，以創新人才培養機制為重點”。湖南省教育廳發布《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》明確提出，要“切實將深化創新創業教育改革作為推進高等學校綜合改革的突破口，面向全體、分類施教、結合專業、強化實踐，促進學生全面發展”。湖南工學院是一所地方應用型本科院校，其人才培養定位為培養重基礎、重技術、重能力、高素質的應用型本科人才。筆者針對湖南工學院大學物理實驗教學的情況，著重探討如何將大學生創新創業的能力培養融入大學物理實驗的教學過程。

一、大學物理實驗教學現狀

（一）學生基礎薄弱，自制力不強

近年來，由于高考制度改革，高校招生規模不斷擴大，招來的大學新生物理水平參差不齊。經調查，許多學生高中學習時認為物理學科考試難度大，學習起來困難，因此高考時選考物理科目的學生并不多。另外高中學校將物理的教學分成了選修課和必修課，部分學生選修了物理學科，也是一知半解，缺少基本的物理學思維和物理模型概念，對于需要理論緊密聯系實踐的物理實驗課程更是難以掌握。在教學中還發現，同一專業班級學生的物理水平也是千差萬別，大多數學生在思想上并沒有引起對物理學科乃至物理實驗的重視，認為大學物理實驗和自身專業相關度不高，只是應付式對待。

（二）教學方式單一落后

目前實驗中心采取的是學生課前撰寫實驗預習報告，課中由實驗指導教師先講解實驗原理、實驗方法和步驟，然后教師進行實驗操作演示，學生觀看之后自行進行實驗操作，得出實驗數據，課后再進行數據處理、與實驗有關的思考等。這樣的教學模式下，學生難以在短時間內記住實驗內容步驟。一個組的學生有十幾個乃至二十多個，現場的實驗演示是學生圍在教師周圍觀看，在人數較多或儀器、現象較細難以看清的情況下效果尤其不好。很多同學并沒有完全理解實驗操作方法就隨意操作儀器，經常造成儀器損壞等；有的學生為了逃避實驗過程，甚至采取抄襲數據或者數據造假的行為。

（三）考核評價方式相對單薄

實驗最終成績由實驗報告數據處理、實驗操作和預習等幾部分組成。對于預習部分只是查看學生謄寫紙質預習報告，并不能對其預習過程和結果進行充分的評價。同時實驗報告集齊了十多個實驗，學生極易在實驗沒有全部完成時丟掉實驗報告，如果此時已完成實驗但實驗指導教師還沒有完成該實驗的批改，就會造成該學生的此次試驗無法獲得成績，只能重新補做實驗，造成不必要的時間和實驗資源的浪費。

（四）缺乏高效的預習平臺

學生預習只是謄寫一遍預習報告，對實驗內容并不了解和熟悉。如果有好的實驗預習平臺，能提供給學生有效的預習資料，比如學生比較感興趣的實驗相關的科學成就、科學家故事、實驗大致操作視頻等，同時給出一些預習題目考查大家的預習情況，這樣能對學生的預習情況給出合適的評分。如此，在實驗教學過程中可以節省大量的時間，從而教師有更多的時間和精力去針對學生的實驗操作進行細致有效的指導，實驗操作評分也更直觀有效。

（五）未開放演示實驗室

演示實驗室等幾個實驗室因為實驗課時被壓縮，沒辦法開放。實際上學生對演示實驗非常感興趣，演示實驗也可以幫助學生理解實驗原理、觀察實驗現象。

（六）在教學時間和教學內容上，與大學物理課程脫節

我校大學物理和大學物理實驗分成兩門單獨的課程開設，有的專業是一學期先同時開設這兩門課，有的專業是上學期學完大學物理課程，后一學期再進行大學物理實驗。兩種情況下，在內容和時間方面，大學物理實驗課程都與大學物理課程脫節。對于不同的專業，采用的是不同的教學內容，而大學物理實驗當中需要的理論知識大部分是理論課上沒有講授的，即便是理論課上講授過該知識點，可能實驗操作的時間距離理論學習的時間比較久，學生基本已經忘了，所以每次實驗開始之前還需花費半小時左右時間對原理進行講解，這對于總共3 小時的實驗來說時間過于緊湊。

二、基于創新的教學改進對策

（一）搭建實驗平臺

平臺包括實驗預習、實驗操作教學、實驗數據處理及實驗反思與創新等。實驗之前，讓學生在平臺上學習實驗相關資料，包括實驗目的、實驗內容、實驗儀器使用方法、操作步驟、實驗相關科學技術等，同時通過一些題目考查學生的預習情況，預習得分記錄作為最終實驗得分的部分依據。

（二）更新上課模式

為了提高學生對于實驗原理、操作的預習，我們錄制了一些實驗指導操作視頻，如“邁克爾遜干涉”等，這些實驗難度大、操作復雜，儀器易損壞，現象也難以得出。這學期，對筆者所教的幾門實驗進行了翻轉課堂實驗。在實驗開始之前發送給學生進行預習，這樣學生在實驗室操作儀器時能夠有的放矢，即使短時間內難以記住的，實驗進行過程中學生也能當場對照手機視頻或者與同學互相探討回憶，將實驗成功完成。這極大地提高了學生的實驗積極性和自信心，同時也避免了過多的儀器損壞，學生普遍反映效果良好。

（三）將大學物理實驗與物理教學緊密結合

我校物理實驗基本是與大學物理課程學習同時進行，為了能夠讓學生在實驗之前對相關的物理知識原理有所掌握，最好是在學完相應的大學物理理論知識之后再進行實驗。但考慮到工科院校大學物理及大學物理實驗課程任務繁重，可以在上一學期開設大學物理課程，待大學物理課程學習完畢，學生對基本的物理知識概念原理等有了系統的掌握，到下一個學期再開展大學物理實驗。這樣學生有了大體的知識框架，實驗指導教師只需稍微講解原理即可。如此，可以騰出更多的時間和精力放在實驗過程上，學生實驗操作和思考的時間更充分，實驗目的更加明確，自然實驗教學獲得的效果也就更好。

（四）建立創新實驗室，開放演示實驗室

對于學有余力的同學，為了提高他們的動手實踐能力，可以開放演示實驗室，讓同學們在教師的指導下自學物理演示實驗。同時可以將演示實驗室的廢舊儀器零部件利用起來，讓有興趣的同學開展實驗儀器維修與自制，變廢為寶。同學們可以在教師的指導下自己設計組裝簡單便攜的物理演示儀器，制作過程主要由同學自主完成，遇到困難可以團隊探討或尋求實驗教師的幫助。自制儀器一方面讓學生鞏固了基礎測量儀器的使用方法，同時也調動起了學生的學習興趣。另外湖南省大學物理競賽每年都在開展，我校每年也都會組織學生參賽，理論成績還可以，實驗不理想。如果將創新實驗與大學物理競賽結合起來，學生自主查閱資料設計實驗、處理數據并進行分析，既拓寬了學生的知識面，有利于學生綜合實驗能力的養成，同時也將大大提高學生的學習興趣和創新能力，相信本校也會在大學生物理競賽更上一個臺階。

（五）更有效的考核評價機制

實驗考核目前主要基于實驗報告，學生根據課時多少可能進行的大學物理實驗有8—16 個不等，最終成績的給出不應當局限于實驗報告，而應該綜合實驗預習成績、實際操作情況、實驗數據處理、對實驗的延伸思考及創新等。另外也可以針對學生已做的實驗進行抽查，讓學生隨機抽取一個實驗，進行講解與操作，由于存在隨機性，這對學生來說就存在學習上的壓力，督促學生在大學物理實驗的學習上多動腦多思考，考查效果更加全面，有效提高學生的獨立思考能力、動手實踐能力和創新能力。

對大學物理實驗的教學改革包括教學平臺、教學內容、教學模式及考核方式等方面。以上措施部分已在我校實驗中心的大學物理教學中有所應用，效果也比較理想，學生的實驗興趣和創新能力都得到了提高。在今后的大學物理實驗教學中，我們將不斷進行探索與實踐，積極改進方式方法，充分利用信息化教學手段與平臺，爭取促進我校的創新人才培養，提升大學物理實驗的教學質量。