應用型本科院校大學物理實驗教學存在的問題及對策

金遠偉 王婭冰 伊兆廣 許生慧

（1.南京工程學院數理部，江蘇 南京211167；2.中國科學院上海天文臺，上海200030）

0 引言

大學物理實驗作為一門高等學校必修的基礎課程，旨在鞏固學生對基礎理論理解的同時，提高學生動手操作能力、數據處理能力、自主發現和解決問題的能力、創新等能力，亦可在實驗過程中培養學生實事求是、刻苦鉆研、嚴謹治學等基本的科學素養。物理實驗作為科學研究的先驅，其思想、方法及手段等是各學科實驗的基礎，其重要性在應用型本科院校中不言而喻。

1 應用型本科院校大學物理實驗課程教學的現狀

1.1 大班物理實驗教學的現狀

近年來，為配合社會的生產需要，應用型人才成為國內許多應用型本科院校培養的目標。基于此目的，應用型高校幾乎所有理工科專業在大學一年級會開設大學物理實驗這門課程。隨著近十年本科學生的擴招，高校的規模不斷擴大，但實驗教師及實驗室設備無法及時實現同期增長。受限于當前師資及實驗教學條件，南京工程學院每個實驗班均達35人以上，嚴重超過了實踐類課程教學所能容納的最佳人數。同時，每一學期各個物理實驗項目輪換的對象接近130個班級，嚴重超出了現有實驗室的載荷。超負荷的使用使得實驗室儀器的損壞率提高，導致實驗教師在實驗室維護上花費更多的時間，而在實驗教學上的時間就更加捉襟見肘。在現有的困境下，如何合理安排物理實驗教學，保證物理實驗教學質量是擺在眼前的首要問題。

1.2 大班物理實驗教學的局限性

第一，大學物理實驗課堂主要沿用“教師為主，學生為輔”的講解模式。教師詳細講解實驗目的、實驗原理、儀器使用、注意事項并詳盡的演示實驗[1]。這樣使得學生在課堂上只是模仿操作，缺乏自己思考，同時物理理論知識掌握不牢靠[2]，這兩個因素導致大多數學生對實驗缺乏興趣，甚至產生排斥心理，這些畏難的負面情緒無形中大大削弱了學生的學習積極性和主動性。

第二，大多數學生的學習帶有功利性，對物理實驗不像專業課那樣重視，最直觀的體現是實驗報告封皮上的姓名、班級、學號、實驗名稱、實驗日期等填寫不完整。同時，在預習報告的書寫中缺乏自己的主觀能動性（歸納、總結等能力），只是照搬原文，缺乏思考，導致學生未能在課前充分了解相關實驗的基本原理、相關儀器的基本操作方法等，上課按部就班地操作，遇到問題完全依賴老師。

第三，大班教學使得老師在課堂上不能顧及每一個學生，部分同學疏于動手，敷衍了事，抄襲他人數據，導致實驗課達不到預計的教學目的。

1.3 考核方式過于單一

以南京工程學院為例，每個實驗一份紙質報告，報告按預習報告占20%，實驗操作占30%，數據處理占40%，問題討論占10%進行評分，期末成績由所有實驗報告成績取均值。這種評分方式使得學生更加注重數據和結果，忽略了對實際操作過程中動手能力，自主發現和解決問題的能力的鍛煉，而這部分能力卻是新時代應用型人才所必需的，長此以往，還會使學生滋生造數據和抄襲的惡習。所以，一套優秀的成績評定體系對提高大學物理實驗學習質量至關重要。

2 提高大學物理實驗大班教學效果的建議

2.1 教學過程改革

2.1.1 課前預習環節

為了提升課前預習效果，南京工程學院和超星網絡學習平臺進行合作，搭建了大學物理實驗預習平臺，將實驗室所有實驗的課程預習內容（視頻、文檔資料以及考核題庫）提供給學生[4]。學生在課前必須觀看視頻，同時閱讀教學文檔加深對實驗內容的理解。建立一套與所有實驗配套的預習考核題庫，以填空、判斷、選擇題為主，學生在完成預習內容后必須進行測試且合格后才能進行本次實驗。最終將觀看視頻、閱讀文檔的時長和預習測試的最高分綜合在一起得到學生每個實驗的預習環節的成績。

2.1.2 課堂環節

在課堂上，將實驗中的重點和難點逐條通過微課的形式錄制，在微信公眾號上進行推送，并將二維碼張貼在實驗桌上。學生可以自主探究，如遇問題可以通過手機掃描二維碼自主尋找答案。這樣在課堂上老師的時間更加充足，可以緊扣實驗原理和操作細節，進行提問交流，打出學生課堂操作成績，充分調動學生的主觀能動性和自主學習能力。

2.1.3 課后實驗報告

所有實驗報告編撰成冊，將實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗步驟以填空的形式讓學生完成。這樣減少學生課后實驗報告的撰寫量，花更多的時間在實驗數據處理過程上，同時提升實驗報告撰寫的規范性，也方便老師批改實驗報告，將老師的批改重點轉移到學生數據處理過程上。

2.2 考核方式改革

考核體系決定了學生對課程的重視程度，大學物理實驗是一門注重過程的課程，所以，在課前預習環節、課堂環節、課后實驗報告環節都有統一評分標準。但在實施過程中很難在每一個環節做到精細判斷打分，而學生的實驗成績取所有實驗成績的平均值，因此，現有的考核方式還需改善。在現有的考核基礎上，在期末，增加隨機實驗項目操作考試，主要針對平時分不及格的學生，對自己的實驗成績不滿意的學生，以及部分系統隨機抽取的學生。這樣一方面可以促使所有學生重視平時的物理實驗學習，另一方面也可以讓部分平時分較低的學生有機會展現自己實驗水平。

2.3 教學模式改革——線上線下混合教學模式

為解決線下大班物理實驗教學所面臨的問題，提高課堂教學質量，引進科大奧銳虛擬仿真實驗云平臺，形成“線下實驗為主，線上實驗為輔”的混合教學模式。線上實驗時間靈活，學生只要配備電腦，學校網絡可以隨時進行實驗，所以，線上實驗可以作為線下實驗的基礎，提前完成了線上實驗的學習后再進行線下實驗操作，這樣比單純地模仿教師的實驗操作效果要好。其次，線上實驗也可以作為每學期大學物理實驗的一部分，這樣可以降低線下實驗室使用率高，解決實驗儀器損壞率高，難維護的問題。再者，線上實驗項目較為全面，可以作為線下實驗的有益補充，也可以同步大學物理課程學習，提升學生對物理知識的理解，方便學生備戰物理實驗競賽。最后，線上實驗平臺的數據統計功能和自主批閱功能為教師教學工作提供了極大的便利，提高教師的辦公效率。對教師和學生來說混合教學模式的起步具有一定的挑戰，但一旦建立這種教學模式，就可以在有限條件內最大限度地發揮教學效益，對后屆學生的教學將會一勞永逸。

3 結語

隨著我國科技與經濟日新月異的發展，應用型本科院校大學物理實驗教學的改革勢在必行。作為萬千應用型高校之一，我校規模不斷擴大，物理實驗課人數眾多，不論是在教學和管理上均對實驗室工作者提出了更大的挑戰。應用型本科院校中大學物理實驗大班教學存在的問題日益突出，筆者結合自己日常的教學工作經驗，提出自己的看法：通過教學過程、考核方式和教學模式的改革，將有望進一步提高大學物理實驗課程的教學效果，從而使得學生的實際動手操作能力和創新能力得到更好地培養。