淺談獨立學院大學物理實驗教學改革

摘 要：在工科院校，大學物理實驗是學生進入大學以來第一門動手實踐的學科，是專業(yè)實驗的基礎。通過本課程的學習，學生的實驗技能和科學思維得到充分的訓練。本文就獨立學院大學物理實驗課程的教學內(nèi)容、方法及成績考核等方面的改革做了簡單的介紹，目的是加強學生的創(chuàng)新意識、動手能力、分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：大學物理實驗 教學改革 實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（b）-0036-02

21世紀的高等教育其培養(yǎng)模式正在不斷適應社會的需求，由精英教育向大眾化教育轉變。從本世紀初開始，依托重點大學的專業(yè)資源優(yōu)勢，為社會培養(yǎng)應用型人才的獨立本科院校興起。根據(jù)獨立學院的培養(yǎng)目標，動手是必須不斷加強的環(huán)節(jié)。大學物理實驗是一門具有豐富的實驗思想、方法、手段的學科，是打開學生動手實踐，改變已有觀念的第一扇門，也是其它專業(yè)實驗課程的基礎。通過該課程培養(yǎng)學生的基本實驗技能，以及觀察能力、提煉歸納等能力。

1 物理實驗現(xiàn)狀分析

作為應用型人才的后備力量，對物理及實驗都不陌生，已接觸多年。所有學生原則上都做過一些簡單的實驗，已具備一定的物理理論及實驗基礎。實際情況是大多數(shù)獨立學院甚至地方性本科高校中新入學的大學生動手能力參差不齊，究其原因主要在于：（1）應試教育下成長的學生普遍存在著嚴重的重理論輕實驗的觀念，有些中學甚至不開設實驗，更助長了這種觀念；（2）即使開設物理實驗的學校大多也是只注重實驗結果而不是過程[1]。這就出現(xiàn)了學生的實驗能力嚴重低于應有水平的問題。

2 傳統(tǒng)大學物理實驗教學

傳統(tǒng)的物理實驗教學過程一般分為三大部分：學生動手前預習，課上實驗操作及課后完成實驗報告。實驗預習通過教師的講解要求學生了解每個實驗的目的、原理、內(nèi)容和步驟；實驗操作通過演示儀器的使用方法，指導學生結合預習內(nèi)容按照教材進行實驗并作相關記錄；課后按要求獨立完成實驗報告。這樣的教學模式或是簡單重復某種物理現(xiàn)象，或是驗證某個物理定律，過分重視實驗認知性的結果。雖然實驗結論非常漂亮，但卻缺少對物理定律最核心的創(chuàng)新過程[2]，以及對相關內(nèi)容的延伸和拓展。這種實驗教學模式不能調(diào)動學生的積極性，調(diào)查發(fā)現(xiàn)：

（1）傳統(tǒng)實驗項目和內(nèi)容大都是重理論的經(jīng)典實驗，實用性方面或者與專業(yè)相關性方面就差強人意。有些學生就認為物理實驗與他們的專業(yè)無關，以后的學習和工作中基本不用，實驗反而占用了專業(yè)學習時間；有些學生認為大學的實驗和中學的大同小異，沒多少新意。這些學生就以消極被動的態(tài)度來對待大學物理實驗，直接影響了學生學習的積極性。

（2）傳統(tǒng)物理實驗教學過程的三部分，每部分完成得都不理想。預習部分：很多學生認為預習可有可無，每次實驗前認真預習的學生只占少數(shù)，有地方性院校做調(diào)查得出認真預習的學生少于五成[3]，獨立學院還低于這一數(shù)據(jù)。

課堂操作部分：學生對教師有很強的依賴性，大多數(shù)（近70%）的學生是按照老師詳細講解的指令進行操作的，有些甚至要教師單獨演示指導以后才能完成，只有極少的學生能獨立完成。特別對于獨立學院的學生還需要反復強調(diào)實驗儀器的使用與讀數(shù)的方法。

實驗報告部分：傳統(tǒng)實驗報告的模式過于形式化，存在著不少缺陷和弊端。絕大部分學生都有相互借鑒和抄襲的經(jīng)歷，調(diào)查統(tǒng)計得出只有極少部分的學生獨立完成實驗報告，甚至包括數(shù)據(jù)處理部分。最后結果就是同一學期的學生實驗報告千篇一律，甚至連不同學年學生的實驗報告也看不出有什么變化和發(fā)展[3]。

綜上所述，傳統(tǒng)大學物理實驗教學的各部分都存在著這樣或那樣的不足和缺陷，嚴重制約了學生學習主動性、積極性，對該課程進行去全面的教學改革就是當務之急，最終構建新的大學物理實驗課程教學體系，以適應應用型人才的培養(yǎng)目標。

3 物理實驗教學改進

3.1 教學內(nèi)容改進

大學物理實驗課程內(nèi)容豐富，有力學、熱學、電學、光學、近代物理等實驗；涉及面廣泛，是所有工科學生的必修課；實驗儀器也種類繁多[4]。現(xiàn)從縱橫結構順序和發(fā)展趨勢把握所有開設的實驗[4]，把它們分成兩部分：一部分是內(nèi)容相對簡單、獨立的基礎實驗。這部分實驗大多來自于傳統(tǒng)實驗，其教學內(nèi)容安排上盡量與理論課保持一致，培養(yǎng)目標也與改革前的大致相同，要求學生掌握基本物理量的測量方法、基本實驗儀器的使用、多種實驗數(shù)據(jù)處理的方法及誤差分析的方法，達到培養(yǎng)學生的基本實驗技能的目的，為后續(xù)實驗內(nèi)容打好基礎。另一部分根據(jù)獨立學院專業(yè)設置和課程安排發(fā)現(xiàn)力學和電學部分與工科學生后續(xù)課程有較多關聯(lián)，遂增加與專業(yè)相關，與科技發(fā)展相適應的綜合性實驗和設計性實驗。這部分實驗更新穎生動，在提高學生學習興趣的同時，還能考察學生之前實驗的掌握情況和培養(yǎng)靈活應用的能力。改進之后整個教學過程內(nèi)容充實，從基礎到交叉，培養(yǎng)方式循序漸進，從接受知識到逐步培養(yǎng)綜合能力[4]。

3.2 教學方法改進

課堂教學即預習部分采用多媒體技術，把原理簡介、儀器使用說明、實驗內(nèi)容或步驟等內(nèi)容以PPT的形式展示出來，特別是介紹儀器部分，圖文并茂，利用PPT的優(yōu)勢把重點圖、細節(jié)圖、注意事項等用重點符號或動畫方式強調(diào)出來，把學生的注意力集中在課堂上。利用這種方式講課時教師可以關注到每一個學生，避免了傳統(tǒng)的學生擠在一起圍觀造成秩序混亂和部分同學趁機渾水摸魚的缺點。這樣的上課方式給學生一個信號，大學物理實驗不是一門來去自由、可有可無的課程，客觀上提高學生的參與度。針對獨立學院學生注意力很難長時間集中，課后容易遺忘的特點，特地把上課內(nèi)容拍成教學視頻，供學生預習和復習，這樣學生至少可以通過兩種渠道獲得知識。

實驗操作是學生動手實踐的環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)貫徹學生的主動性與教師的主導性相統(tǒng)一、傳授知識與培養(yǎng)能力相統(tǒng)一的原則，在操作中通過師生雙向交流，使學生通領悟和掌握物理學處理問題的基本方法。根據(jù)教學內(nèi)容操作部分采用分層次教學的做法：基礎性實驗按一般傳統(tǒng)的教學方法進行。

綜合性實驗、設計性實驗按一定比例以逐步加強難度的形式加入到每學期的實驗中。綜合性實驗是提供教材以外的講義，2人一組，在教師簡單的指導下學生根據(jù)具體的實驗內(nèi)容合作完成實驗。

設計性試驗是綜合性實驗的進一步提高。事先不提供教材，通過介紹儀器等相關內(nèi)容要求學生以3～4人為一組，利用之前的累積針對課堂要求自主設計實驗流程并觀察現(xiàn)象完成實驗，最后找出物理量之間的關系獲得實驗結果。綜合性實驗和設計性實驗都是以學生為主，教師為輔，能提供學生自我發(fā)揮的空間，更多動手操作的機會。

整個學期的實驗安排是逐漸深入和提高的過程，這樣循序漸進的教學安排有利于激發(fā)學生的學習熱情，使他們變被動學習為主動學習，同時培養(yǎng)他們的團隊合作精神和實驗技巧。

3.3 成績評定多樣化

實驗報告的完成和批改是大學物理實驗教學中必不可少的一個環(huán)節(jié)，但是僅僅依靠實驗報告的成績評價系統(tǒng)過于單一，現(xiàn)采用多種方式來豐富和完善評價體系。

對大多數(shù)基礎實驗，仍采用傳統(tǒng)的實驗報告，因為這是一個信息傳遞與反饋的載體。學生完成實驗報告的過程，就是對實驗數(shù)據(jù)進行整理找出物理量之間的關系得出實驗結果，是一再學習的過程。教師通過批改實驗報告，能及時了解學生掌握的情況和薄弱的部分，找出實驗的優(yōu)勢與不足， 及時調(diào)整教學重點，控制教學進度， 改進教學方法；另外學生根據(jù)教師的評價信息有方向有重點地進行自我調(diào)節(jié)，從而達到教學相長。

對綜合性實驗和設計性實驗擺脫傳統(tǒng)實驗報告模式，更加自由，學生以組為單位采用“寫”與“說”相結合形式。“寫”的部分以類似“小論文”的方式提交總結報告。這類報告要詳細記錄實驗流程和實驗現(xiàn)象，分析物理規(guī)律并得出實驗結論，最后把以上內(nèi)容及傳統(tǒng)實驗報告的基本內(nèi)容以模擬科研論文的形式重新整合，形成一篇篇別具特色又簡明扼要的小論文[3]，鍛煉學生歸納總結能力。

“說”的形式是針對獨立學院的學生都有強烈表現(xiàn)欲的特點，要求學生將實驗報告（或小論文）當眾作幾分鐘的口頭匯報。在這幾分鐘里學生可以把最初的實驗設想、可行性分析及結論等展示給大家，再給幾分鐘時間交流和討論，實驗教師當場作出評價，并把“說”環(huán)節(jié)記入總成績。

采用“寫”與“說”相結合的形式，打破傳統(tǒng)的單一成績評定體系，不僅有效限制互相抄襲，還促使學生認真理解實驗的精髓，同時鍛煉了學生的科學思維能力，團隊合作精神，口頭表述能力，有利于增加學生對物理實驗的興趣。

4 結論

大學物理實驗在教學上存在客觀困難，內(nèi)容多課時少，但只要教師本著全心全意為學生的理念，力爭把物理方法、物理思想等滲透到實驗教學的每一個環(huán)節(jié)，把學生的注意力牢牢地抓住，就可以有效改變現(xiàn)在的教學狀況。通過一學期的教學實踐，發(fā)現(xiàn)學生對待物理實驗的態(tài)度已有一定程度的改觀，能以相對積極的態(tài)度投入到實驗中。

參考文獻

[1] 張博，李永濤.大學物理實驗與中學物理實驗銜接的研究[J].大學物理實驗，2012，25（5）：96-97.

[2] 楊輝，王丹，路大勇.綜合性大學普物實驗探究式教學初探[J].大學物理實驗，2012，25（5）：119-110.

[3] 溫建平，楊曉冬等.創(chuàng)建新的大學物理實驗課程教學體系[J].大學物理實驗， 2012，25（5）：89-91.

[4] 王朝陽.將系統(tǒng)理論引人大學物理實驗教學中的探討[J].渤海大學學報，2005（1）：77-80.