基于彈性學分的有限開放大學物理實驗教學研究

[摘 要]有限開放式實驗教學模式較好地克服了傳統模式的弊端和開放式實驗教學模式面臨的現實困難，同時也有效地結合了兩者的優勢。基于有限開放式實驗教學模式多模塊、分層次教學的特點，提出根據具體實驗項目的難易程度不同和所需學時不同而實行彈性學分制的構想，為該模式在大學物理實驗教學過程中的實現提供了可行性方案。

[關鍵詞]有限開放 彈性學分 大學物理實驗

[中圖分類號] G642.423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）24-0054-03

傳統實驗教學模式以驗證性實驗為主要內容，其教學任務和形式千篇一律，束縛了學生的主動性、靈活性和創造性。[1]因此，以學生為主體，開放實驗場地、實驗時間和實驗室儀器， 教學內容以綜合性、設計性實驗為主的開放式實驗教學模式，是目前公認的一種有效培養學生思維能力、實踐能力和創新能力的教學模式，是實驗教學改革的必然發展方向。[2-5]然而，由于開放式實驗教學模式改革所面臨的觀念、制度、資源及能力等各方面的困難相當長一段時間內在普通高校中根本無法克服，盲目追求開放反而會使之流于形式。[6]

大學物理實驗作為學生入校以來最早接觸的實驗課程，具有一定的特殊性。尤其對于物理知識水平和實驗基礎較差的學生來說，學習物理基本實驗方法、基本儀器使用和基本的驗證實驗還是很必要的，對以后的物理實驗和其它學科的實驗都是有幫助的，傳統實驗教學體系在這方面具有獨特優勢。

有限開放式實驗教學模式[7]較好地結合了傳統模式和開放式實驗教學模式的優勢，同時也可以有效克服傳統模式的弊端和開放式實驗教學模式面臨的現實困難，是普通高校相當長時間內最有效可行的實驗教學模式。本文根據有限開放式實驗教學模式多模塊、分層次教學的特點，提出根據具體實驗項目的難易程度不同和所需學時不同而實行彈性學分制的構想，為該模式在大學物理實驗教學過程中的實現提供可行性方案。

一、有限開放的實驗教學模式

所謂有限開放，主要有兩層含義：一是根據實驗室總體課程安排，分階段有計劃地開放部分實驗室。同時，實驗室不全天開放，開放時間選擇在多數學生不上理論課的時間段，比如下午的2：30至5：30，晚上的6∶30至8：30點，不同的學校可以根據具體情況來定。這樣對開放效果并無實質影響，而且可以大大減小實驗教師和實驗室管理人員的工作負擔。二是從有利于培養學生綜合運用知識，提高分析和解決問題能力與創新能力出發，本著由淺入深，循序漸進，逐步提高的原則，將實驗項目從易到難分為預備性實驗——基礎性實驗——基礎設計性實驗——綜合設計性實驗等若干模塊，實現實驗知識和技能系統化漸進性的有限開放課程框架。預備性實驗著眼于彌補學生中學階段之不足，要求學生學會使用常用力學測量工具和常用電磁學儀器儀表，培養實驗意識和良好實驗習慣，為后續實驗的學習奠定基礎。基礎性實驗以驗證性實驗為主，基礎設計性實驗基于基礎物理實驗又高于基礎物理實驗，在傳統實驗項目內適當增加設計性實驗內容對傳統實驗拓展和延伸，要使它具有一定的設計性、應用性和可行性，做到讓學生通過努力基本可以獨立完成實驗項目，但又不能太簡單，以免學生興味索然。比如：學生做過用牛頓環測量透鏡的曲率半徑的實驗，在此基礎上可以讓學生研究頭發絲直徑的測量；再如：學生做過RLC串聯電路諧振特性實驗，在此基礎上可以讓學生設計研究RLC串聯電路品質因數的提高方法。這樣每個實驗都可以拓展和延伸出數個設計性物理實驗，需要購置的設備也只是一些小配件，一般實驗室都能負擔，實驗教師和學生也有基礎。當然設計性實驗項目開發的方法是多種多樣的，通過全體實驗教師和學生長期不斷的努力和積累，一定會開發出足夠多的基礎設計性實驗項目供學生選擇。綜合設計性實驗為提高性自擬實驗。這類實驗在內容選擇和實驗時間上可以較綜合設計性實驗更為開放，大多數和學生的畢業論文和畢業設計相關聯，因此學時學分的計算上有一定的重疊性，目的是鼓勵培養學生的研究能力和創新能力。其中，預備性實驗和綜合設計性實驗中不設必修項目，預備性實驗和基礎性實驗中的必修項目采用傳統實驗教學模式集中教學。

二、基于彈性學分的有限開放式大學物理實驗

（一）實行彈性學分制的必要性

和其它課程一樣，大學物理實驗學分也是由學時來體現的，一般高校的大學物理實驗課程是學生完成一定學時的實驗內容并達到一定的要求可得到1學分。在教學過程中，為了便于管理，多數普通高校通常是對每個實驗項目統一設置固定的學時，而忽略了實驗項目對學時需求的客觀性。大學物理實驗包含力學、熱學、電磁學、光學、近代物理等各個學科的實驗項目，涵蓋了預備性實驗、基礎性實驗、基礎設計性實驗和綜合設計性實驗多個模塊層次，每個模塊層次的實驗項目的難易程度不同，即使同一個層次的實驗對學時的需求也不會完全相同。對于一些簡單的實驗，如“靜電場描繪”，學生只需2個學時就可以完成實驗的操作，大部分預備性實驗只需一個學時就可以完成了，而對于那些復雜的實驗項目，如“小型棱鏡攝譜儀測光波波長”、“ RLC串聯電路品質因數的提高研究”等，或儀器操作復雜、或實驗內容較多，完成全部的實驗內容需要6～8個學時。實驗學時“一刀切”的形式顯然是不合理的，由于傳統實驗教學模式教學任務和形式教學任務、教學方法、教學環節固定不變，學生沒有自主選擇的空間，所有矛盾并不突出。有限開放式大學物理實驗給了學生較大的自主選擇空間，學生或因自覺性不夠，或因擔心無法完成操作復雜的實驗項目而多選擇簡單模塊層次的實驗來達到大學物理實驗課程學分。這樣會造成實驗項目開設不平衡，高貴重儀器的使用率不高，更重要的是大學物理實驗的課程任務無法實現，有限開放模式循序漸進，逐步提高的原則也無法體現。彈性學分制根據具體實驗項目的難易程度不同和實驗內容多少，為所有實驗項目設定客觀所需的學時，再由學時換算得到該項目的學分，這樣內容多、難度大的項目學分相對就高，可以調動學生選作難度較大、更能鍛煉創新能力的實驗項目的積極性，保證有限開放大學物理實驗教學模式的實施，提高課程教學質量。

（二）實行彈性學分制的構想

大學物理實驗是理工科學生的必修課程，經過以上分析可知，實行彈性學分制是落實大學物理實驗有限開放教學的有效途徑。現以我校為例，闡述彈性學分制在有限開放大學物理實驗教學中的實行方案。在我校目前施行的教學計劃中，大學物理實驗課程共108課時，6學分，折合16學時/學分。大學物理實驗有限開放實驗實行彈性學分改革的基本思路是：對每個實驗項目，根據實驗內容的多少、實驗儀器操作的復雜程度確定實驗所需學時，其中預備性實驗為1～2個學時，基礎性實驗為2～4個學時，基礎設計性實驗為3～6個學時，綜合設計性實驗為5～8個學時，根據設定的學時確定不同的實驗項目學分，學生完成的各個項目的學分之和，即為課程的實驗學分，達到6個學分即完成該課程的學習。現以我校部分大學物理實驗項目舉例說明。

表1 我校部分大學物理實驗項目學時學分表

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這樣以單個實驗項目為單元，學生完成一個單元并達到一定的預設要求后就可獲得相應的學分。同時，為每個實驗項目設定相應的績點標準，達到規定的標準，即可獲得該績點成績，課程的總績點為學生所做的實驗項目績點的平均值，這樣可以體現學生學習該門課程的績點。彈性學分制根據實驗的難易程度，設置完成實驗的彈性學時，可以保證學生有充足的時間完成實驗，有效地保證實驗的質量。這種基于彈性學分的有限開放大學物理實驗教學模式可以有效解決傳統實驗教學“一刀切”模式造成的基礎好的“吃不飽”，基礎差的“吃不消”的現象。同時，由于每個實驗項目所花費的時間、精力在最終的學分和績點上都得到了充分體現，能充分調動學生選作難度較大實驗項目的積極性，學生可選擇自己感興趣的實驗項目，這樣更有利于培養學生的創新精神。

三、結 語

在現有普通高校實驗條件下，有限開放實驗教學模式有效地緩解了實驗開放的高要求與實驗各方面條件不足之間的矛盾，既能滿足學生個性發展的需求，又能保證教學的順利開展。彈性學分制的實施為有限開放實驗教學模式在大學物理實驗教學過程中的實現提供了可行性方案，實現了大學物理實驗教學與高校學分制改革的完美結合。學生依據自身實際選做不同學分的項目，實現因材施教，保證了每個實驗項目的教學質量，能夠激發學生選作難度較大、更能鍛煉創新能力的實驗項目的積極性。基于彈性學分的有限開放大學物理實驗教學模式的有效實施，可以使物理實驗在培養高素質創新人才方面發揮更大作用，對其它實踐課程的教學改革也有良好的借鑒意義。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 周永軍，孫麗媛，楊智，等. 開設創新物理實驗課程的實踐與探索[J]. 大學物理實驗，2013，26（1）：114-116.

[2] 衡濤，范文芹. 全開放性實驗教學在高等教育中的應用[J]. 實驗室研究與探索，2011，30（8）：336-338.

[3] 王曉崗，高英，史良，等.開放實驗教學的理論與實踐[J].實驗室科學，2011，14（4）：73-75.

[4] 張志芹. 加強開放實驗教學，提高物理實驗教學質量[J]. 實驗技術與管理，2011，28（8）：288-290.

[5] 余明東，錢波. 基于開放實驗教學的創新應用型人才培養[J]. 實驗科學與技術，2011，9（6）：95-96.

[6] 謝建明. 開放性實驗實踐教學研究與實踐[J]. 大學物理實驗，2010，23（6）：100-103.

[7] 丁紅星，戴麗莉，鄧睿，等. 關于有限開放性實驗教學模式的探討[J].實驗室科學，2008，（3）：11-14.

[責任編輯：左 蕓]