工科院校“開放—自主式”物理實驗教學(xué)模式探討

蔣治國 樊洋

【摘要】物理實驗是工科院校一門公共基礎(chǔ)課程，在實際的教學(xué)中依然存在許多問題，建立“開放-自主式”教學(xué)模式是解決問題的有效方法。

【關(guān)鍵詞】物理實驗 教學(xué)改革 開放-自主式 教學(xué)模式

【中圖分類號】O4-33 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）06-0180-02

一、引言

實驗教學(xué)是工科院校現(xiàn)代化教學(xué)過程中的重要教學(xué)手段，也是加快學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育所依托的一種重要的教學(xué)模式，在對學(xué)生多層面、多角度、全方位的綜合素質(zhì)培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用。如何充分利用實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，成為當前物理實驗教學(xué)中面臨的挑戰(zhàn)之一。

二、物理實驗教學(xué)中存在的問題

1.地位不高，重視不夠

馬克思說：“理論來源于實踐，實踐是檢驗真理的唯一標準”。說的就是物理理論知識來源于實驗，實驗又用來檢驗物理理論知識。可見，實驗教學(xué)和理論教學(xué)在院校教學(xué)中應(yīng)該處于同樣重要的地位，它們相互轉(zhuǎn)化，互為基礎(chǔ)，相互依存，具有很強的相關(guān)性。但是事實上，由于受傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響，在許多院校實驗教學(xué)一直處于輔助教學(xué)的地位，甚至狹隘地把實驗教學(xué)局限于驗證某些理論。

實驗教學(xué)的地位沒有得到應(yīng)有的重視，實驗教學(xué)條件比較差，實驗教員的作用得不到尊重，實驗教員始終處于教學(xué)輔助的地位。受這些因素的影響，院校實驗教學(xué)改革相對滯后，不能突出在培養(yǎng)創(chuàng)新人才中的作用，限制了學(xué)員走進實驗室的熱情和主動性，也使參與實驗教學(xué)的教職工的主動性和創(chuàng)造性受到打擊，達不到預(yù)期的實驗效果。實驗教學(xué)已不能完全滿足院校“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的專門人才”的根本要求[1]。

2.教師重科研，輕教學(xué)

高等院校作為教育機構(gòu)，其主要任務(wù)是育人，是培養(yǎng)學(xué)生，教學(xué)應(yīng)該是所有工作的中心和重心，實驗教學(xué)也包括在內(nèi)。然而，當前大部分高校的政策導(dǎo)向和考評機制的重心卻主要在科研上，科研成果比教學(xué)能力更重要，例如在關(guān)系到教師切身利益的評職稱、定崗位、聘任等方面強調(diào)的幾乎都是科研成績和論文數(shù)量。這種評價體制導(dǎo)致高校教師們越來越偏重科研，而很少潛心教學(xué)，甚至許多教師把教學(xué)當做一種負擔而應(yīng)付了事。這些教師一心想著申請科研項目和發(fā)表論文，不重視教學(xué)基本功的訓(xùn)練，缺乏動手實踐能力，不善鉆研教學(xué)改革，上課只會照本宣科，對教學(xué)內(nèi)容一知半解，實驗儀器也不能規(guī)范操作。這些客觀上都助長了實驗教學(xué)日益邊緣化和形式化的傾向。

3.教學(xué)資源建設(shè)多，利用率低

目前，許多工科院校為了發(fā)展壯大，不斷加大對教學(xué)硬件建設(shè)的投資，這其中就包括實驗室的建設(shè)。大量的投資為實驗室修建了豪華寬敞的教學(xué)大樓，購置了許多高科技實驗設(shè)備，這些本應(yīng)該會大大促進實驗教學(xué)水平的提升，但是事實上卻并非如此。由于這些院校的實驗教學(xué)缺乏促使學(xué)生在實踐能力的培養(yǎng)上獲得同步增長的教育機制，缺乏促使教師推進其科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)生產(chǎn)力的獎勵機制，甚至為了方便管理和降低維護修理實驗設(shè)備費用，許多實驗室沒有真正對學(xué)生全方位開放。這些因素就導(dǎo)致學(xué)生進入實驗室的時間和機會少，實驗設(shè)備的利用率很低，很多昂貴的實驗設(shè)備基本沒怎么使用。因此，雖然教學(xué)資源建設(shè)多，但是實驗的實際教學(xué)水平和學(xué)生的動手實踐能力并沒有得到相應(yīng)的提高。

4.課程內(nèi)容單一，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

多年來，由于受到高考的指揮棒作用的影響，受到教學(xué)條件、教學(xué)環(huán)境和師資水平的限制，許多工科院校的物理實驗教學(xué)總體上仍然還是以傳統(tǒng)方式為主。這些院校的教學(xué)體系陳舊落后，教學(xué)模式與教學(xué)方法傳統(tǒng)單一，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計缺乏科學(xué)性（比如，驗證性實驗多，設(shè)計性和研究性少），實驗儀器也日益智能化。這些因素很大程度上造成了學(xué)生對物理實驗課興趣的下降，也不利于學(xué)生動手創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實驗教學(xué)應(yīng)有的教育功能正在逐步減弱。另外，由于缺乏有效的激勵機制、評價機制以及受到社會環(huán)境的影響，許多學(xué)生的求學(xué)動機和目的不端正，不能樹立遠大理想，讀大學(xué)混文憑找工作的觀念比較流行。這些學(xué)生進入實驗室后，抄襲數(shù)據(jù)和報告現(xiàn)象比較嚴重。

物理實驗教學(xué)中存在的這些問題如果不能及時有效地得到解決，后果將是十分嚴重的，那么具體該如何解決這些問題呢？通過多年的實際教學(xué)，本人認為建立“開放式-自主式”實驗教學(xué)平臺是當前最有效的措施之一。

三、“開放-自主式”實驗教學(xué)平臺的建設(shè)

“開放-自主式”實驗教學(xué)平臺是一種全新的教學(xué)模式，這個平臺的建設(shè)主要包括下面幾個方面：

1.改革教學(xué)方法，改變教學(xué)模式

在實驗教學(xué)中，很多院校依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法——教師講學(xué)生聽，具體教學(xué)模式是：首先教師花大量時間講解，從實驗原理講到步驟，要測量哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如何處理，應(yīng)得到什么樣的結(jié)論，實驗過程中的注意事項，并詳細介紹實驗儀器。這種教學(xué)模式所帶來的弊端是學(xué)生不需要動腦筋，重復(fù)教師的演示就可以完成實驗。而且只追求測量結(jié)果的正確性，忽略實驗過程本身的意義，學(xué)生的主動性沒有得到發(fā)揮，實際動手能力得不到有效提高[2]。傳統(tǒng)的教學(xué)方法可以改變?yōu)橐詫W(xué)生為主體教師為主導(dǎo)，重心在學(xué)生的新方法。具體模式為：首先教師提出問題引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課堂上教師抽點學(xué)生們講解實驗原理，教師可適當提出一些問題鼓勵學(xué)生自由爭辯與討論，讓學(xué)生提出最佳實驗方案，最后教師做總結(jié)并強調(diào)重點注意事項。實驗過程中，完全以學(xué)生為主體，學(xué)生如碰到問題，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認真分析問題，查閱教輔系統(tǒng)上的資料，自己動手解決問題。

2.更新教學(xué)內(nèi)容，開設(shè)研究性課程，開展創(chuàng)新實踐活動

教學(xué)內(nèi)容是一門課程的核心部分，物理實驗的教學(xué)內(nèi)容要以鞏固基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、強化綜合知識應(yīng)用、營造智力發(fā)展環(huán)境、培養(yǎng)開拓創(chuàng)新能力為教學(xué)目的。借鑒國外工科院校物理實驗的教學(xué)特色[3]，可將整個物理實驗課程分為四個層次，即：基礎(chǔ)型物理實驗、基本型物理實驗、研究型物理實驗、創(chuàng)新實踐活動。實驗內(nèi)容由低到高，可分別設(shè)置為：實驗理論基礎(chǔ)、半定量實驗、演示實驗、技術(shù)基礎(chǔ)實驗、驗證型實驗、綜合型實驗、自主型實驗、虛擬實驗、研究型實驗、創(chuàng)新實踐活動。

其中，研究型物理實驗和創(chuàng)新實踐活動是物理實驗教學(xué)的最高層次。在研究型物理實驗中，教師布置一些與專業(yè)結(jié)合密切的專題實驗供學(xué)生選擇，由學(xué)生在指定的時間內(nèi)進行實驗方案的設(shè)計、儀器的選配、結(jié)果的分析和對實驗問題的進一步研究。學(xué)生也可以小組的形式進行這一實驗，這有利于提高學(xué)生的團隊協(xié)作意識。對于動手創(chuàng)新能力較強學(xué)生可以進一步給予各方面的幫助與指導(dǎo)，引導(dǎo)其設(shè)計開發(fā)出創(chuàng)新作品，并推薦參加全省、全國等各類創(chuàng)新競賽活動。

4.加大實驗室開放力度，提高教學(xué)資源利用率

實驗儀器數(shù)量越來越多，越來越先進，固然是好事，但是如果不能充分利用，而僅僅成為擺設(shè)的話，那就失去了實際意義。要想提高實驗設(shè)備的利用率，實現(xiàn)學(xué)生實驗動手能力的同步提高，除了要建立教學(xué)的優(yōu)先投入保障和資源充分利用體制以外，最重要的具體措施是加大實驗室開放力度。

促使實驗室真正全方位開放，關(guān)鍵是要建立一種能推動“教師為學(xué)生進實驗室進行主動設(shè)計”的運行機制，這種機制要充分保障學(xué)生的自主選擇和教師的主動設(shè)計。學(xué)生的自主選擇體主要現(xiàn)在：（1）課程層次：構(gòu)建多層次的課程體系以滿足不同學(xué)生的需要。（2）實驗項目和內(nèi)容：學(xué)生可以根據(jù)自己的具體情況進行選擇。（3）實驗方案、儀器和操作時間：學(xué)生可以主動設(shè)計方案并選擇儀器和實驗時間。教師的主動設(shè)計主要體現(xiàn)在課程設(shè)計、教學(xué)環(huán)節(jié)的安排、項目、方案、路線、手段和配置的設(shè)定等方面。全方位的實驗室開放主要包括下面幾個方面的開放：時間、空間、課程、項目、儀器設(shè)備、指導(dǎo)模式、現(xiàn)代管理手段（門禁系統(tǒng)）等，以滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求。實驗教學(xué)管理改革的關(guān)鍵是將實驗室開放管理，方便教師和學(xué)生進入實驗室，促進其精力投入到實驗的教與學(xué)中。

5.改革實驗考核模式，實驗過程與結(jié)果并重

傳統(tǒng)的實驗考核方式過于注重實驗結(jié)果而忽視實驗的過程，對學(xué)生的主動創(chuàng)新能力也沒有進行科學(xué)、有效的評估。結(jié)合我們實驗教學(xué)不斷發(fā)展的特點，必須改革傳統(tǒng)的考核方式。新的考核模式將以平時各個實驗項目考核為主，基礎(chǔ)理論考試、課程總結(jié)和課程小論文為輔，考試總成績由平時總成績和期末考核成績兩部分組成，平時總成績采用各實驗項目平均成績與所做實驗項目數(shù)加權(quán)平均方式進行評定，考核成績的評定可采用理論測試、口試和操作性考核相結(jié)合的方式進行，注重實驗操作過程中的科學(xué)性和規(guī)范性，加大考試題目中自主設(shè)計題型所占比重。此外，鼓勵學(xué)生參加各種科技創(chuàng)新活動并納入平時成績，以激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性。

另外，實驗室可以通過開設(shè)演示實驗、建設(shè)學(xué)術(shù)走廊、舉辦物理文化節(jié)等活動營造學(xué)習(xí)的外在氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。各級管理部門要改變觀念、提高實驗人員地位與待遇，以提高實驗教學(xué)的地位，加強對實驗人員的培養(yǎng)，并組織定期考核，以加強實驗教學(xué)隊伍的建設(shè)。

參考文獻：

[1]柳景超，宋勝鋒.深化實驗教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].海軍院校教育，2009，12： 71-72.

[2]李霞，杜華月，陳磊.大學(xué)物理實驗教學(xué)的探討[J].海軍院校教育，2012，02 145-147.

[3]陳冬穎 任紅 袁玲析.發(fā)達國家工科大學(xué)物理實驗教學(xué)特色研究[A].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2008，22（6）：129-132.

作者簡介：

蔣治國，1977年6月10日，男，漢族，湖南永州人，文職5級，講師，在讀博士，主要從事《大學(xué)物理》、《大學(xué)物理實驗》教學(xué)工作。