基礎(chǔ)物理實驗課程的改革與實踐

[摘要]通過對大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)條件等現(xiàn)狀的分析，介紹我校在對大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗正確定位、改革教學(xué)方法、尋找更好的發(fā)揮大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中作用的改革與實踐。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)物理實驗 課程現(xiàn)狀 改革實踐

一、引言

基礎(chǔ)物理實驗是面向低年級本科生的重要基礎(chǔ)課，課程要學(xué)習(xí)物理實驗的基礎(chǔ)知識與技能，增強物理理論源于科學(xué)實踐的觀念，進(jìn)行科學(xué)實驗方法論的初步培養(yǎng)與訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生主動實驗探索，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新精神。 在國內(nèi)高校紛紛擴大招生規(guī)模的情況下，如何對基礎(chǔ)物理實驗課程定位，進(jìn)行教學(xué)改革，對于加強本科學(xué)生基本技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進(jìn)一步推動實驗教學(xué)改革和實驗室建設(shè)，充分發(fā)揮實驗教學(xué)在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的重要作用，有著舉足輕重的作用。南開大學(xué)在認(rèn)真研究了當(dāng)前高等教育改革的趨勢以及教學(xué)方法等方面存在的弊端的基礎(chǔ)上，對基礎(chǔ)物理實驗課程進(jìn)行了系統(tǒng)的改革，并取得了初步成果。

二、轉(zhuǎn)變觀念，提高認(rèn)識，強化基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)的地位和作用

在高等學(xué)校的教學(xué)體系中，理論教學(xué)和實驗教學(xué)是同等重要的兩個部分，兩者是相對獨立又相互依存、相輔相成的教學(xué)體系，好比鳥之雙翅，車之雙輪。然而，長期以來存在對實驗教學(xué)的偏見，主要是重教學(xué)、輕實驗的思想在一些學(xué)校的辦學(xué)理念上積重難返。

針對這一現(xiàn)象，2005年南開大學(xué)教學(xué)工作會議通過《南開大學(xué)關(guān)于突出創(chuàng)新，深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量的若干措施》的報告，強調(diào)教學(xué)的重要性。2008年，學(xué)校又召開了專門研究本科實驗教學(xué)的會議，進(jìn)一步指出要轉(zhuǎn)變觀念，提高認(rèn)識，強化實驗教學(xué)的地位和作用。

但是，有部分教師和學(xué)生認(rèn)為基礎(chǔ)物理實驗只包括幾個簡單的題目，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的作用不大，而忽略其重要性。其實，一方面，基礎(chǔ)物理實驗突出的就是基礎(chǔ)性，是對低年級學(xué)生基本實驗技能和方法的訓(xùn)練，學(xué)生只有掌握了這些基本的技能和方法，才有可能具備較高的綜合能力。

另一方面，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，既可以在單獨開設(shè)的創(chuàng)新實驗、綜合設(shè)計性實驗中進(jìn)行，也能夠在基礎(chǔ)物理實驗中進(jìn)行，重點要看教師自己如何對課程定位，如何引導(dǎo)學(xué)生。在我校開設(shè)的百項工程創(chuàng)新活動中，就有許多學(xué)生在教師的指導(dǎo)下針對基礎(chǔ)物理實驗的內(nèi)容進(jìn)行了創(chuàng)新性研究，取得了很好的成果。

三、深化實驗教學(xué)改革，構(gòu)建有特色的實驗教學(xué)體系

南開大學(xué)物理學(xué)的創(chuàng)始人饒毓泰先生曾教誨：“物理學(xué)教育一定要重視實驗教學(xué)”。在這一思想的指引下，經(jīng)過幾代人的努力，南開大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗中心形成了“自制、自擬、自組、開放”的實驗室建設(shè)方針和實驗教學(xué)模式，建立了“重基礎(chǔ)，重素質(zhì)，重能力，重創(chuàng)新”的物理實驗教學(xué)體系。

在具體操作上，我們首先根據(jù)“淘汰落后、改進(jìn)技術(shù)、充實現(xiàn)代”的原則進(jìn)行調(diào)整和整合，進(jìn)一步優(yōu)化了基礎(chǔ)物理實驗的選題，既保持了基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)性和物理內(nèi)涵，同時又加強了設(shè)計性、研究性、綜合性實驗方面的選題，保證了實驗的先進(jìn)性。例如，淘汰了“墻式檢流計”、“棱鏡攝譜儀”等內(nèi)容陳舊落后的傳統(tǒng)實驗；用先進(jìn)的實驗技術(shù)重新設(shè)計了“金屬線脹系數(shù)的測定”等實驗；充實了“用微機控制的單色儀實驗”等；此外，把表征現(xiàn)代測量技術(shù)的“虛擬儀器”引入到綜合實驗中。同時，我們將一部分綜合設(shè)計實驗融合到基礎(chǔ)實驗中，如由我們自行設(shè)計的新型“金屬線脹系數(shù)的測定實驗”與原來的老實驗一塊做，讓學(xué)生們自己體會什么是綜合設(shè)計實驗；另一部分綜合設(shè)計實驗則可根據(jù)同學(xué)的興趣選修，如在“物理虛擬儀器實驗”中開設(shè)“利用圓柱電容測量液位”等實驗由學(xué)生自由選擇。經(jīng)過調(diào)整，使得物理實驗與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌，將現(xiàn)代科技成果滲透到傳統(tǒng)的經(jīng)典課程內(nèi)容之中，很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

同時，我們注意教法的改革，突出以學(xué)生為本，激勵學(xué)習(xí)興趣，開發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能。教師在教學(xué)中，一般要講解儀器的使用方法、注意事項和實驗要求，采取問答的方式提問學(xué)生實驗原理和步驟，然后教師做小結(jié)，并在實驗前布置思考題，以問題為切入點，設(shè)置懸疑點，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗，鼓勵獨立探索、相互協(xié)商討論，這樣既避免學(xué)生不深入預(yù)習(xí)實驗，實驗中應(yīng)付了事，同時使學(xué)生成為實驗教學(xué)的主體，更好地調(diào)動了學(xué)生的積極性。

四、加強實驗教學(xué)條件，打造高水平實驗教學(xué)平臺

實驗室是實驗教學(xué)的重要依托，是實驗教學(xué)質(zhì)量的保障條件之一。實驗室建設(shè)層次直接關(guān)系到實驗教學(xué)的水平，影響整個本科教學(xué)的質(zhì)量。因此，實驗室建設(shè)是實現(xiàn)實驗教學(xué)目標(biāo)的前提和基礎(chǔ)。其中，實驗設(shè)備的更新是課程改革的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)物理實驗中心一方面多方申請資金為基礎(chǔ)物理實驗課程配置現(xiàn)代化的儀器設(shè)備，另一方面積極改進(jìn)、自制儀器設(shè)備達(dá)到200余套件，其中“氣墊轉(zhuǎn)盤”、“粘滯系數(shù)的測定”、“循環(huán)水裝置”等曾分別獲得國家級優(yōu)秀教學(xué)儀器獎和國家專利。中心改進(jìn)、自制的實驗儀器設(shè)備特色鮮明，改變了實驗儀器單一化模式同時也改變了把實驗儀器做成自動化操作的“黑匣子”傾向，達(dá)到了很好的教學(xué)效果。

五、加強實驗教學(xué)過程管理，完善實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系

教學(xué)質(zhì)量是基礎(chǔ)物理實驗中心建設(shè)的核心和生命線。中心建立了“規(guī)范、指導(dǎo)、評教、督導(dǎo)”的實驗教學(xué)質(zhì)量保證體系，即在“南開大學(xué)本科生實驗教學(xué)規(guī)范”的統(tǒng)領(lǐng)下，由學(xué)院和中心組成的教學(xué)指導(dǎo)組對實驗中心各項工作進(jìn)行指導(dǎo)，發(fā)動廣大學(xué)生參加對實驗教師的評教活動，由學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)組對實驗教學(xué)進(jìn)行不定期評估。實驗教學(xué)質(zhì)量保證體系的出現(xiàn)有力地提高了實驗教學(xué)質(zhì)量，多方面的監(jiān)督和約束，首先大大地提高了教師的責(zé)任感，其次加強了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和積極性，從而在大多數(shù)學(xué)生中產(chǎn)生了良好的效果。

六、開放實驗室，開展多層次學(xué)生科技創(chuàng)新活動

開放實驗室為本科生開展科技創(chuàng)新活動提供了實驗平臺。對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究與發(fā)明創(chuàng)造的訓(xùn)練，是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑。目前我校已經(jīng)構(gòu)建了旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的開放實驗、百項工程和國家創(chuàng)新性實驗計劃等三級大學(xué)生科技創(chuàng)新平臺體系。其中，雖然基礎(chǔ)物理實驗室的儀器設(shè)備相對簡單，但是學(xué)生仍在此作了大量創(chuàng)新工作，例如學(xué)生對閃光法測量物體導(dǎo)熱系數(shù)和弦振動等基礎(chǔ)實驗的改造都取得了不錯的成績。

七、小結(jié)

大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗是對理工科學(xué)生進(jìn)行科研技能訓(xùn)練的第一步。在高中新課程改革的春天到來之際，要使學(xué)生在知識上“更上一層樓”，大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗也必須進(jìn)行改革。只有這樣，才能保證教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生掌握更多的知識，為國家培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn):

[1]鄒紅玉，江影．大學(xué)物理實驗教學(xué)方法的研究[J]．大學(xué)物理實驗，2007，20(1):89-93．

[2]惲瑛，張勇，葉兆寧. 研究型、互動型的課程模式改革的探究與實踐[J].大學(xué)物理，2007，26（6）：51-54．

[3]周進(jìn)，于瑤，王思慧等. 學(xué)生主導(dǎo)型研究性物理實驗的探索[J].物理實驗，2005，25(1):28-31．

[4]程仁志，楊培霞. 大學(xué)物理實驗課程現(xiàn)狀與改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008，（1）：152-153．

(作者單位：南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院）