地方高校大學物理實驗分層教學模式的探索和實踐

摘 要：大學物理實驗是普通高等院校理工科類專業所開設的一門重要的基礎必修課，地方高校大學物理實驗課受自身條件的限制使其在教學過程中難免出現一些問題，針對這些問題本文從教師、學生和教學內容等三個維度入手，探索了符合地方高校實際情況的大學物理實驗分層教學模式，模式包含科學有效的學生分層、循序漸進的教學內容分層和合理有效的教師分層，教學實踐表明分層教學模式滿足了不同層次學生的不同學習需求，并在激發學生的學習興趣和提高學生的學習效果方面起到積極的作用。

關鍵詞：地方高校；大學物理實驗；分層教學模式

1 概述

地方高校是高等教育普及化的主力軍，承擔著促進區域經濟發展、引領文化傳承創新、培養應用型人才的歷史重任，在推進高等教育高質量發展、建設現代化強國過程中發揮著重要的支撐作用，彰顯了高等教育的使命擔當［1］。大學物理實驗是普通高等院校理工科類專業所開設的一門專業必修基礎實驗課，該課程對于學生加深理解物理理論知識，掌握物理實驗的基本操作技能，培養學生的實踐能力和創新能力等方面起著重要作用。目前，地方高校大學物理實驗課受自身條件的限制難免出現一些問題，針對這些問題，如何構建適合地域特點的實驗教學模式成為地方高校大學物理實驗改革的重點之一，為此本文分析了地方高校大學物理實驗教學中存在的主要問題，探索了分層教學模式并在教學中進行實踐。

2 地方高校大學物理實驗教學存在的問題

近年來，地方高校大學物理實驗教學所涉及的專業和學生人數越來越多，首先，教學中存在的問題是實驗的課時、儀器和教師比較少，線上實驗平臺搭建未完善，實驗項目基本在線下實驗室完成，故教師在開課前將教學班級分成小班以保證教學的正常進行，無特殊情況教學過程中不進行新的調整直到課程結束，這種靜態的分班方式并未考慮學生的基本情況，不利于教師有針對性地把握教學重點進行教學；其次，教學使用的教材通常按力、熱、電、光、聲等順序編排實驗項目，該編排方式使教學未遵循由淺入深、由單一到綜合的教學規律，增加了學生學習的難度；再次，教師在教學過程中對不同專業學生的教學內容完全相同，這種對學生的專業特點不加區分的教學千篇一律，與專業嚴重脫節，不能滿足學生學習的實際需求；最后，教學一直沿用傳統的實驗教學模式，該模式主要由教師講解實驗目的、儀器、原理、操作、數據測量和處理以及注意事項等，學生再按照教師所講并結合教材內容重復實驗，這有助于學生掌握基本的實驗理論知識、實驗儀器使用方法、實驗測量方法和基礎的實驗動手能力［2］。在這種以教師為中心、忽視學生個體能動性的教學模式下，學生僅僅是機械性重復實驗，并不利于對學生創新與實踐能力的培養，也不符合新世紀對人才科學素質的要求。因此，地方高校大學物理實驗的教學對人才培養所起的作用并不夠充分。

3 地方高校大學物理實驗分層教學模式

大學物理實驗教學也可采用計算機輔助與網絡虛擬教學模式、開放型實驗教學模式和分層教學模式。面對地方高校大學物理實驗教學中存在的問題，前兩種模式需要較高的教學資源，這一要求使得這兩種教學模式均不合適。對于地方高校而言，在目前有限的教學資源配置下探索大學物理實驗分層教學模式是非常有必要的。大學物理實驗分層教學模式是根據大學本科教學改革要求，針對學生的具體情況將學生按不同層次分開，對其進行因材施教的同時，根據教學內容的難易程度進行分層次教學。教學主要由教師、學生和教學內容構成，三者共同影響教學的效果和質量，為此本文從地方高校大學物理實驗教學中存在的問題出發，根據大學物理實驗的課程任務從教師、學生和教學內容等三個維度入手，對適合地方高校大學物理實驗課的分層教學模式進行探索。

3.1 科學合理的學生分層

隨著地方高校招生專業的增多和規模的擴大，學生生源分布更廣，學生的基礎能力、學習潛力、專業能力等方面存在較大的個體差異，大學物理實驗課的學習效果差距較大。因此，我們在充分考慮學生情況和專業特點的基礎上對學生分層，分層包含基本分層和專業分層。基本分層是教師在大學物理實驗開課前通過與教學班級的學生和任教教師的交流，獲得學生的學習興趣、成績和教師反饋等基本情況，初步評估后采取隱形方式對學生進行的分層［3］。隨后的大學物理實驗教學中，教師對學生的上課表現、學習態度、作業情況等進行綜合評估，再結合學生意愿對分層動態調整，使分層更科學合理。大學物理實驗課涉及理工科類多個專業的學生，對于專業分層而言，需要考慮的重要因素是不同專業涉及的基礎物理知識不同導致實驗課時也不同，為此依據專業特點可將實驗課時不同的理工科類專業的學生進行專業分層。科學合理的學生分層下教師在教學中的側重點應有所不同，如對于基礎情況較好、課時多的學生，教師在教學中應讓學生掌握基本測量儀器的使用和科學的實驗方法，訓練其基本的物理實驗技能、增強運用綜合知識解決問題的能力，同時提高學生的實踐、創新和科研能力；對于基礎情況較欠缺、課時少的學生，教師在教學中應側重于讓學生掌握基本測量儀器的使用和科學的實驗方法，訓練基本的物理實驗技能等。

3.2 循序漸進的教學內容分層

為滿足不同層次學生的學習，大學物理實驗的教學內容也需要分層，分層包含實驗項目分層和實驗項目內容分層。實驗項目分層應打破地方高校教材中按力、熱、電、光、聲編排實驗項目的順序，以大學物理實驗的基本原理、基本方法、基本儀器和基本技能以及對實驗數據的綜合處理能力訓練為主線，以培養學生的科學素質和創新精神為宗旨［45］，根據難易程度將實驗項目分為三個層次：基礎驗證性實驗、綜合提高性實驗和拓展設計性實驗［2］，并按此調整教材中實驗項目的教學順序，為學生創設一個循序漸進的實驗項目分層。在難度較低的基礎驗證性實驗中，教師起著主導的作用，主要培養學生基本技能和數據處理能力，讓其經過一系列實驗操作訓練后掌握實驗基本的技能和測量方法，為綜合提高性實驗和拓展設計性實驗打基礎；具有一定難度和復雜性的綜合提高性實驗中，教師起著啟發引導的作用，主要培養學生的實驗技能和測量方法以及分析、解決問題和知識應用等能力；在難度和復雜性相對較大的拓展設計性實驗中教師起著輔導的作用，主要培養學生自主探究學習，確定實驗方案具有團隊合作意識、思維能力、實踐操作能力和創新能力等。實驗項目內容分層包含了完成教學大綱的相關要求、鞏固學習成果并提高實驗方法和技能的綜合應用、查閱文獻并深入研究關鍵問題、圍繞實驗項目以科研的方式進行實驗等四個層次。該分層避免了相同實驗項目的教學內容千篇一律、與學生情況和專業特點嚴重脫節的問題。

3.3 合理有效的教師分層

目前，大學物理實驗課涉及力、熱、電、光、聲等實驗內容，實驗教師的教學功底、教學經驗和研究方向各不相同。大學物理實驗是理論與實踐相結合的學科，要求教師全盤透徹地掌握大學物理實驗的教學內容，要根據不同專業尋求大學物理實驗所引申出來的使用價值，使大學物理實驗課程與學生專業課相融合，進一步培養學生創新和實踐能力。除此以外，教師在教學過程中應對學生有充分的了解，能根據學生的情況把控教學難度，調動學生的學習積極性，使大學物理實驗取得更好的教學效果。因此，大學物理實驗教學對實驗教師的專業能力、組織協調能力以及溝通能力都提出了較高的要求，教師只有具有扎實的教學功底和豐富的教學經驗才能靈活應對。在此基礎上可以對教師進行分層，即學科帶頭教師的教學主要集中在綜合提高性和拓展設計性實驗項目，骨干教師的教學主要集中在基礎驗證性、綜合提高性和拓展設計性實驗項目，普通教師和新進教師教學主要集中在基礎驗證性和綜合提高性實驗項目。

4 地方高校大學物理實驗分層教學模式的實踐

在地方高校大學物理實驗教學模式的探索中，貴州工程應用技術學院逐步提高了學生實驗資源的配置，加強了大學物理實驗教師隊伍的建設，積極引進專業性人才補充并優化師資團隊，教學團隊完善了線上實驗平臺，構建了多元化的考核方式和評價體系，教師樹立了終身學習的理念，積極參加教育培訓和學術交流以提升自身的學術修養和教學能力。在此基礎上，教學團隊在2023級軟件工程專業兩個教學班的大學物理實驗教學中分別采用了傳統的教學模式和分層教學模式，并對兩種教學模式下是否滿足不同層次學生的不同學習需求和激發學生的學習興趣進行了調查，同時給出了期末實驗成績的對比。

從圖1—圖3可以看出，與傳統的教學模式相比較，分層教學模式在激發學生的學習興趣和學習效果方面起到積極的作用，同時該模式下低分數段學生的人數明顯減小，高分數段學生的人數明顯增加，教學效果有著明顯提升。首先，其主要原因是與靜態的分班方式對比，科學合理的學生分層使不同的學生得到相應的有效鍛煉和培訓，學生能找到符合自身的學習目標和學習方法進行學習活動，激發了學習興趣和積極性，提高了學習效率和競爭意識，有利于教師有針對性地把握教學重點進行教學，使大學物理實驗教學能更好地達到預期效果。其次，循序漸進的教學內容分層中實驗項目分層使得教學由易到難、由簡單到綜合、由基礎到前沿，注重傳授知識的同時加強了創新和實踐能力的培養；實驗項目內容分層，適當調整了不同專業和不同層次學生的教學內容，使分層具有了彈性，保證了基礎差的學生能夠基本完成教學大綱的學習，幫助和鼓勵了基礎較好的學生獲得更多更廣的大學物理實驗知識，即滿足了不同專業和不同層次學生的需求。最后，合理有效的教師分層使得實驗教師教學的內容與其研究方向或課題相關，故教師在指導與研究方向或課題相關的實驗項目時可在教學過程中做到教學內容廣度與深度的兼顧，更好地把其專業理念、前沿知識融入大學物理實驗項目中，加深學生對實驗項目的理解，同時在整個實驗教學過程中教師能更好地參加學生的討論，并引導學生進行實驗的設計、論證、實驗測量和分析總結等；此外，學生還可以參與到與教師研究課題有關的科研活動中來，有利于學生科研素質的培養，并為其將來的科學研究奠定基礎。

結語

隨著地方高校招生專業的增加和招生規模的擴大，大學物理實驗的教學存在較多的問題。根據大學物理實驗的課程任務并結合多年的教學經驗，我們探索了大學物理實驗的分層教學模式并在教學中進行了實踐，研究發現通過科學有效的學生分層、循序漸進的教學內容分層和合理有效的教師分層，滿足了不同層次學生的不同學習需求，激發了學生的學習興趣和學習效果，使地方高校大學物理實驗的教學對人才培養所起的作用更加充分，地方高校對學生的培養更加符合新世紀人才科學素質的要求。

參考文獻：

［1］程娟娟.高質量發展背景下地方高校辦學特色研究［J］.菏澤學院學報，2024，46（03）：9398.

［2］蔡志猛.大學物理實驗分層教學模式探索［J］.知識經濟，2015（13）：164165.

［3］楊瑞，曹豐慧，何巍巍.大學物理實驗分層教學模式的應用策略［J］.學園，2021，14（24）：2628.

［4］韓金鐘，楊炳方，李韶峰，等.大學物理實驗教學之探討［J］.周口師范學院學報，2014，31（05）：7072.

［5］呂桓林，王永良，鄭麗.大學物理實驗分層教學的研究與探索［J］.實驗室科學，2012，15（06）：173175.

基金項目：貴州工程應用技術學院2023年校級質量提升工程項目（項目編號：JG202305）；貴州工程應用技術學院2023年校級質量提升工程項目（項目編號：JG202302）；貴州省高等學校教學內容和課程體系改革項目“‘大思政’背景下原子物理學三三四四教學模式的探索和實踐”（項目編號：2023316）

作者簡介：盧媛（1978— ），女，漢族，貴州畢節人，碩士研究生，副教授，研究方向：理論物理。