以能力培養為導向改革大學物理實驗教學

劉軍山，邢紅宏，蘇學軍，張紀磊

（海軍航空工程學院 基礎實驗部，山東 煙臺 264001）

大學物理實驗是工科學員進入大學后所接觸的第一門系統的、完整的實驗課程，該課程要求學員了解常用的物理實驗方法，掌握基本物理量的測量方法及常用的實驗技術，體會物理理論和實驗之間的關系，感受物理實驗體現出的科學實驗的共性，在培養學員的工程意識、技術素質、創新能力等方面具有不可替代的作用［1－2］。但是現有的大學物理實驗教學在教學內容、教學方法、教學評價等方面對學員能力培養不夠突出，偏重于知識傳授，難以適應新形勢下對人才的培養要求。近年來我院調整了人才培養方案，修訂了課程標準，大學物理實驗將以能力培養為導向，把學員基本實驗能力和科學素養的提升作為目標，貫徹以學員為主體、教員為主導的教育理念，將目標和理念貫穿于整個教學過程，提高了教學效果。

1 將以能力培養為導向作為大學物理實驗教學改革的牽引

大學物理實驗作為學員的必修實驗基礎課，是學員接受實驗知識、培養操作技能、提高全面素質的重要環節［3－4］。進行教學改革就要突出大學物理實驗對學員實踐能力培養的特點，在實施教學過程中要把培養學員過硬的實踐動手能力作為出發點和落腳點，調整教學重點，加強教學的針對性。教員應明確課程的教學定位，為學員的專業學習打基礎，傳授物理實驗思想、方法和技術，培養實驗設計能力、實踐探索精神、創新意識和創新能力，為后續專業實驗課和專業實習培養扎實的實驗基本功及嚴謹的實驗工作作風。以緊貼課程加強基礎、服務專業、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質為指導思想，突出實踐性課程教學特點。在課程內容上側重于實驗方法的運用，降低理論知識所占的比例，強調基礎教學服務、服從于專業教學和專業技能培養的原則，將教學重點放在實踐知識的學習上，突出實踐能力培養的主體地位。

2 當前大學物理實驗教學的現狀

2.1 重理論知識灌輸，輕實踐能力培養

在實驗課教學過程中，往往只重視理論知識的灌輸，將重心放在學員知識的獲取，忽視了對學員知識運用能力的培養。盡管大學物理實驗是一門獨立設課的實踐課程，但很多教員，甚至是實驗教員，本身沒有理清理論課和實驗課之間的關系，認為實驗課是依附于理論課，是為理論課服務的，在教學方法、教學內容、培養目標等方面理論課的痕跡比較明顯，偏離了實驗課本身的培養方向和培養目標。大學物理實驗課的一個目的是通過實驗加深學員對一些物理概念和規律的理解，但更重要的是教會學員如何運用已有的知識和儀器設備來選擇合適的實驗方法和手段解決實際問題，這是對學員能力和素養的培養。實驗教學是理論與實踐相結合的重要手段，與理論教學不存在主輔之分，它們互為基礎，是高校教學中不可分割的兩個有機組成部分［5］。

2.2 實驗課教材偏理論，針對性不強

大學物理實驗教材是實驗教學的重要工具，關系到實驗教學質量的高低［6］。但現用的大學物理實驗教材大多理論性偏強，與實際結合的內容不足。大學物理實驗的實驗原理部分包括理論原理和測量原理，通常理論部分比較復雜，涉及到大量的公式推導。我院學員大學一年級下學期開始大學物理實驗的學習，學員的數學基礎不能支持其弄懂那些過于復雜的推導過程，其實是想通過原理的說明給學員介紹實驗方法，尤其是對工科學員來說，更應該注重的是方法的應用。另外，過程羅列在教材中占了很大的比重，教材中應用性的內容反倒不多［7－8］，而且大學物理實驗教材中和理論課中的物理知識重疊得也比較多，缺乏對實驗思想、實驗方法、實驗技術有針對性的介紹，沒有體現出實驗教材應重視學員實踐能力培養的特點。

2.3 重視教員的作用，輕學員的參與

大學物理實驗教學方法比較單一，以課堂講授為主，以教員為中心。教員講解實驗目的、實驗原理，對照實驗儀器設備介紹它們的結構和使用方法，進而講解實驗步驟、注意事項和實驗數據處理。盡管每個實驗項目內容不同，但實驗流程基本一致，學員是在被“抱著走”。通常教員從安全和在給定的課時內完成實驗的角度出發，會把實驗過程中可能出現的問題以及處理和解決的方法一并告訴學員，沒有給學員分析、思考、探索留下機會，學員根本沒有參與其中，體會不到運用知識分析解決問題的樂趣和成就感，不能調動學員的積極性，培養學員的能力［9］。

3 以能力培養為導向改革大學物理實驗教學模式

3.1 編寫體現實踐特點的大學物理實驗教材

教材要充分體現大學物理學實驗更注重對學員實踐能力培養的特點，無論是從教材內容上還是結構上，都要把握這個原則。要充分考慮學員的整體理論水平及與理論課的呼應，對已在物理課中學習過的公式推導部分減少篇幅，加大實驗相關的應用專題的介紹，突出有關實驗思想、實驗方法以及實驗技術。

實驗課與理論課不同，實驗課必然涉及儀器設備，只有了解實驗所用儀器才能正確使用它們，才能完成有價值的測試，也才能實現有價值的實踐認知。實驗方法的選擇、實驗思想的實現都是建立在實驗儀器設備的性能之上的，因此教材要對常用儀器的特性、功能、使用方法作出適當介紹［10］。物理實驗教學要貼近實際，更應該時刻面對科學技術和生產技術的發展更新儀器設備，相應地，教材也要及時更新，將當今科學實驗和軍事技術的熱門領域的新理論、新技術充實到教材中，使學員從中體會時代和技術的進步，激發學員的學習熱情與強烈的求知欲，開闊學員的眼界和思路，培養他們的動手實踐能力和自主創新精神，滿足專業學習以及學員未來職業發展的需要。

3.2 以能力培養為導向，優化教學內容

大學物理實驗分階段教學，教學階段由低到高，循序漸進，各有側重。實驗基礎理論模塊通過課堂講解大學物理實驗課程的特點、學習任務、學習方法及考核方式，介紹物理實驗的基本方法和實驗基礎理論知識，使學員掌握測量誤差和不確定度的基本概念、有效數字的定義及運算規則，以及實驗數據處理的常用方法，使學員了解實驗現象分析、實驗數據記錄、實驗數據處理和實驗報告撰寫的基本要求。基礎實驗模塊涉及力學、熱學、電磁學、光學、近代物理等各個領域的內容，主要學習基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能和基本測量方法、數據處理的理論與方法，加強學員基本實驗能力的訓練。在夯實基礎的前提下，在綜合性實驗和設計性實驗階段應充分考慮學員的專業和任職需求，從傳授知識轉變到側重培養學員解決實際問題的能力。需根據學員的專業特點，開設貼近軍事應用及與專業結合緊密的實驗項目，將物理知識在軍事中的應用融入實踐教學，拉近知識與應用的距離，提高學員的學習興趣和積極性。學員在學習過程中緊抓實際，既能幫助學員理解并掌握相關的物理知識，還能拓寬學員的視野，具備一定的用物理方法解決實際問題的能力。

由于綜合性實驗和設計性實驗的教學內容、授課方式與基礎、基本實驗相比有很大的不同，這兩類實驗在培養學員理論聯系實際、分析問題、解決問題方面具有無法比擬的優勢［11－12］，因此應精心選擇和安排綜合性和設計性實驗項目。不同階段的教學過程中，教員貫徹以學員為主體、教員為主導的教育理念，提倡自主學習，采用多樣化的教學方式，根據學員的理論知識和操作技能水平以及實驗項目特點，靈活采用集中講解、重點演示、講練結合、個別指導等方式。

3.3 推進實驗室開放，提高實驗教員的業務水平

實驗室開放和創新實踐活動是實驗教學課堂的延伸，能最大限度地利用實驗室資源，提高儀器設備利用率，充分發揮實驗室在實施素質教育中的重要作用，為學員提供自主發展和實踐鍛煉的空間，對增強學員的實踐能力和創新意識，全面提高學員的綜合素質，促進實驗教學改革具有重要的理論和現實意義。

學員開放實驗的內容和參加各種創新競賽不局限于課內項目，對實驗教員的要求更高，不僅要有很強的責任心和管理才能，還要有很寬的知識面和豐富的實踐經驗，因此應以開放為契機，加強實驗教員的思想品德和職業道德修養的教育，增強服務意識，提高實驗室管理的能力，做到管理科學化、標準化、規范化。加強專業技術知識和實驗教學技能培訓，通過選派人員外出進修學習、參加學術交流、考察等，學習先進的實驗技術和理論，對實驗教員進行定期和不定期業務培訓，拓寬知識面，掌握本學科最新的專業基礎知識和相關的實驗理論和實驗技能，促進實驗教學隊伍整體綜合素質的提高［13－15］。

3.4 改革評價方式，將創新實踐活動計入考試成績

大學物理實驗考試是檢驗學員實驗能力的重要方法，采取行之有效的考試方法可以提高學員的動手能力、創造性和積極性［16］。大學物理實驗教學培養目標的重心放在對學員實踐能力培養方面。為了適應對學員素質、能力考核的要求，在進行大學物理實驗課程教學改革時，要逐步改革評價內容與方法，除了將平常成績及筆試、實做考試按比例計入總成績外，還應將能體現學員實踐能力和創新意識的自主創新實踐活動加入到評價體系中。像學院每年組織的“四小活動”和全軍的軍隊院校學員物理科技創新競賽，學員參與這些實踐活動取得的成果也可按一定比例計入實驗成績，這樣能夠調動學員參加創新實踐活動的積極性，使課堂教學得到延伸，學員的能力得到更好的鍛煉，實驗教學的效果得到強化。

4 結束語

大學物理實驗作為我院本科學員第一門必修實驗課，是其接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，教學效果的好壞勢必會影響到學員后續課程的學習，應以人才培養方案和課程標準的修訂為契機，及時轉變教學理念，以能力培養為導向，在教學內容、實驗教材、教學方法、評價方式等方面進行改革，強化大學物理實驗的基礎作用，突出學員能力培養，切實提高教學質量、提升辦學水平。

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