應用物理專業實驗課程體系優化與改革探究

摘要：分析了中國礦業大學應用物理專業實驗教學存在的若干問題，對應用物理專業實驗課程全部進行獨立設課、淘汰陳舊、簡單的實驗項目，補充反映學科新進展、新成果的實驗項目，依照先易后難、逐級推進原則，構建模塊化專業實驗課程體系。建議多采用啟發式、研討式、探究式教學方法，針對不同模塊實驗提出了相應的實驗成績評定方式。

關鍵詞：應用物理；專業實驗；課程體系優化；教學改革

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）30-0073-02

專業實驗教學旨在培養學生綜合實驗技能，提高學生運用現代科技解決實際問題的綜合素質和創新能力，[1]是高等學校人才培養體系的重要組成部分，與理論教學起著相輔相成的作用。[2]因此，保持專業實驗課程內容豐富、設計合理、時效性強，切實發揮將理論學習與實際應用相聯系的紐帶作用非常重要。這就要求對專業實驗課程體系進行不斷調整與改革，充分發揮在人才培養中的作用。為此在長期教學實踐與改革過程中，要積極進行探索與實踐，逐步調整和優化應用物理專業實驗課程體系，為進一步改革實驗教學、提高學生實驗技能奠定基礎。

一、應用物理專業實驗教學中存在的問題

1.實驗課程體系不合理

中國礦業大學2008年以前的應用物理專業實驗培養方案顯示，實驗教學內容比較陳舊，結構安排不合理，驗證性實驗設置較多，設計性、綜合性實驗安排較少。實驗教學大多數是作為課堂理論教學的一種輔助手段，開設實驗課程的目的是鞏固和加強理論課的基本理論與基本知識，驗證相應理論教學的效果，反映新知識、新技術的實驗項目少。另一方面，許多專業實驗課程沒有獨立設課，各門課程按照自身需要開設實驗，實驗內容各自為政，缺乏聯系，造成實驗內容重復，實驗儀器重復使用，體現不出專業特色。面對科技日新月異的發展，現有的應用物理專業實驗課程體系已不能適應現代高等院校新的實驗教學理念和教學機制。

2.以“灌輸式”教學為主

合理的實驗教學方式對動手實踐能力的培養至關重要。目前實驗教學組織方法多以教師為主體，上課時先由教師對實驗原理及整個實驗過程進行講解，然后學生再照著講義一步一步進行實驗，這種“教師講授+演示+學生實驗”的授課方式將學生置于實驗教學的附屬地位，限制了學生的思維空間，不但不能達到專業實驗培養學生動手能力、分析解決問題能力的目的，甚至壓抑了學生個性發展和學習的積極性，束縛學生創新能力的發揮。[3]

3.實驗成績考核方式不合理

目前，應用物理專業實驗根據學生實驗報告和出勤率來給定實驗成績，忽視了考查學生掌握實驗方法的程度，參與實驗過程的積極性，以及發現實驗問題和解決實驗問題的能力。這種評定實驗成績的標準過于單一，容易使學生對實驗課不重視，實驗報告抄襲現象嚴重，并且也容易挫傷熱愛實驗課學生的積極性，不利于學生動手實踐能力的培養。

二、應用物理專業實驗課程優化與教學改革實踐

針對應用物理專業實驗課程教學存在的問題，在原有實驗教學改革研究成果的基礎上，遵循“以學生為本、培養創新能力”的實驗教學理念，結合中國礦業大學“培養基礎厚、能力強、素質高，具有創新潛能和協作精神的高級專門人才”的要求，采取切實有效的措施，深化應用物理專業實驗課程體系的整體優化與教學內容改革，加強學生專業實驗能力的培養和訓練，提高學生自主學習的主動性和積極性，對應用物理專業實驗課程體系、教學方法和考核方式進行了改革探索。

1.實驗課程模塊優化

中國礦業大學按照專業培養目標，打破原有的實驗設置體系，將所有實驗項目從理論課中分離，獨立設課，進行分類、歸納、刪減、更新和整合，實現模塊化設置，確保實驗體系的系統性和連續性，以加強學生對理論體系的全方位理解和掌握，培養學生科學思維意識和能力。同時，為實現通過循序漸進、逐步提升的方式來提高學生的專業基本技能，培養學生創新意識和客觀的科學研究素養，依照實驗內容先易后難、先簡后繁、先驗證后綜合創新的順序，[4，5]遵循實驗項目與時俱進、不斷更新完善、循序漸進、分階段分層次實施的原則，構建了以專業基礎實驗—專業綜合與方向實驗—專業研究創新實驗的實驗教學體系，逐級推進實驗教學進程，將應用物理專業實驗課程體系分成幾個實驗模塊。

（1）專業基礎實驗。應用物理專業學生是在大三下學期開始進行專業實驗學習的，這時他們已經經歷了系統的普物A（1）、A（2） 、A（3）和近代物理實驗的訓練，學習了或正在學習專業理論課程，因此，專業實驗中取消與上述基礎實驗內容重復或陳舊的單純驗證性實驗，精選一部分必做的具有經典性、代表性和啟發性的驗證性實驗，將重點放在有助于加強對專業理論課程內容理解以及專業基本技能訓練的實驗項目上，選擇針對性較強、涵蓋操作技能較廣的實驗項目，精心準備，并由教師嚴格指導，對基本操作技能進行嚴格訓練，使學生的專業理論知識和實際的專業技術結合起來，并學會正確使用本學科領域的常用儀器設備，為后續更深層次地學習專業實驗課程打下堅實的基礎。

（2）專業綜合與方向實驗。專業基礎實驗重在提高基本實驗技能和鞏固基礎理論，而專業綜合實驗與專業方向實驗則可以更大程度地激發學生主動學習的熱情，以及培養學生綜合運用課堂所學知識解決復雜問題的能力。經過優化整合之后，應用物理專業綜合實驗和專業方向實驗內容豐富，實驗項目之間的關聯性較強，涉及到的專業知識較多，通過此類型實驗使學生能將理論課上所學的相關知識綜合起來，并舉一反三，運用所掌握的基本理論知識、基本實驗技能以及各種測量方法和技術，并結合實驗室所有儀器設備狀況，自行設計實驗方案，系統構成、實驗步驟并實施，最終獨立完成實驗報告或實驗論文。在此過程中，使學生在實驗中發現問題、分析問題并學習解決問題的方法，培養學生綜合運用所學知識和技能解決實際問題的能力，使學生不但可以對實驗的一般程序有整體的認識，更使實驗由原來的“要我做”變為“我要做”，極大提高了學生鉆研科學的興趣，改善教學效果。

（3）專業研究創新實驗。應用物理專業研究創新實驗主要是學生在大學四年級進行，設立課程設計、創新實踐和專業綜合創新能力訓練等幾個部分，根據學生的學習情況、就業意愿和傾向開設以學科背景為主線的研究型實驗和以工程實踐為主的產品或工藝設計、校內外實習以及直接參與科研項目等創新型實驗。研究創新型實驗與本專業教師科研或校內外相關企業機構密切聯系，一方面鼓勵部分學生提出獨創性實驗或實踐設想并付諸實施，另一方面鼓勵學生根據興趣與自身特長參與部分科研工作。此類實驗與大學生科研訓練計劃項目、實驗室開放項目，或者教師、企業科研課題相結合，注重實驗與科研的結合，將現代科技進步的成果滲透到課程中，使學生能夠盡早、更多、更好地了解和掌握本專業科學研究發展態勢與最新進展。這部分實驗為選修項目，選擇余地較大，利用相關項目經費的支持，采取導師制的方式，根據雙向選擇，讓有興趣的學生在掌握了一定知識和技能的條件下進一步對學生綜合能力進行提升，使學生能綜合運用物理專業及相關學科的知識，具備解決實際問題的能力和意識。這樣有利于將本科創新實驗計劃項目、老師科研項目與學生畢業論文和畢業設計環節相結合，形成教學、科研、實驗相互融合、良性互動、共同發展的局面。[6]

2.探究式實驗教學方法的運用

實驗教學方式對實驗教學效果有著直接的影響，選擇合理的教學方式對人才培養至關重要。[7]“教師講授+演示+學生實驗”的授課方式既不利于學生獨立思考，又不利于激發學生的實驗積極性，更不利于培養學生的動手能力和實踐技能。因此，改變本專業實驗課程的教學方式，調動學生對不同模塊學習的積極性非常重要。按照現代教學論的要求，注重學生在實驗教學活動中的主體地位，充分發揮教師在實驗教學中的指導作用，學生要成為學習的主人，教師必須從“主導者”成為“組織者”、“引導者”。在實驗課程教學過程中，教師積極采用啟發式、討論式、交互式、探究式的教學方式，廣泛采用案例教學法、項目課題研究教學法等先進的實踐教學方法，采用現代化的教學手段，引入實驗教學課件，將理論教學與實驗教學有機結合，給學生提供更寬松、更有利于個性發展的氛圍和環境。

3.實驗考核方式的改革

建立準確、客觀、科學的實驗成績評價體系，對引導學生重視實驗，正確處理知識、能力和素質的關系具有重要的導向作用。[8]專業實驗成績的評定重點應該放在考查學生對理論知識理解和掌握的程度、分析解決實際問題能力與創新能力等方面。因此，在專業實驗成績評定時，按照實驗項目性質的不同采用不同的考核評定方式，即對專業基礎性實驗、考評方式以實驗報告與現場實驗操作相結合來進行成績的評判，以便提高學生對實際動手能力訓練的重視程度；對專業綜合性實驗和專業方向性實驗，考評方式按照實驗操作過程、實驗結果、綜合分析相結合的方式來全面評定學生的綜合分析問題和解決問題的能力；對研究創新型實驗、成績考評要以動態過程始終貫穿于整個實驗過程，從提出問題、設計實驗、實際操作、實驗結果分析、實驗報告，甚至討論、答辯等多方面相結合，考評側重于實驗創意、實際操作技能和分析解決實際問題的能力。只有采取多種形式的綜合考核方式才能對學生的實驗成績進行科學合理地評定。

三、結束語

針對應用物理專業特點，結合中國礦業大學的辦學經驗和科研條件，對應用物理專業實驗的課程設置、實驗內容體系、實驗教學手段和實驗成績評定等方面進行了改革與探索，改變了實驗課依附于理論課的弊端，避免開設實驗性質和實驗內容雷同的實驗，將實驗課程進行整體優化和模塊化設置，豐富了實驗內容，完善了實驗教學的知識結構，采用多元化的實驗教學手段與合理的實驗成績評定方法。這些措施在提高學生的科學素質、實踐能力、培養學生的創造性思維能力、創新意識和解決實際問題的能力方面發揮了一定的作用。但應用物理專業實驗教學的探索改革與實踐是一項長期而艱巨的工作，還有很多有待研究和深化的內容及廣闊的發展空間，也會遇到許多新的問題，還需要運用先進的教育教學理念，在今后的實踐中不斷地探索、研究、修正和完善。

參考文獻：

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[7]郭永利，梁工英.在材料物理專業實驗教學中培養學生的創新能力[J].陜西師范大學學報，2009，37（7）：145-147.

[8]駱雯琴，沈宗洋.應用物理專業實驗教學研究與探索[J].長春教育學院學報，2012，28（9）：109-113.

（責任編輯：王祝萍）