大學物理實驗“項目驅動”式開放教學模式設計

劉毅

［摘要］提出了“項目驅動”的大學物理實驗開放教學模式。對模式設計目標，模式設計擬解決的關鍵問題等方面進行了討論。

［關鍵詞］大學物理實驗項目驅動開放教學

［中圖分類號］Ｇ４２０［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2013）08-0113-02

物理實驗教育在創建高水平大學和培養創新性人才方面發揮著不可替代的基礎性作用。傳統的物理實驗教學模式仍然按照理論知識結構的力、熱、光、聲、電進行劃分，即使是在分層次教學過程中，也難以脫離實驗教科書的桎梏，學生在實驗過程中基本依照教材的要求和步驟，以及實驗室給定的儀器來完成，這僅僅是接觸了一些分離的知識點，自由探索的空間有限，難以滿足培養學生的實驗技能和解決實際問題的要求。

開放實驗室轉變了學生在實驗室的角色，把學生推向教學的主體地位。實驗室開放模式多種多樣，其中“項目驅動”的開放模式正成為國內外物理實驗教育的主流。如美國大學實行徹底的學分制，凡是對物理實驗有興趣的學生都可以選擇這門課。斯坦福大學、哈佛大學的“project”實驗課相當于我們所說的有課題性質的“設計性、探究性實驗” 。其特點是注重為學生提供足夠的條件，由學生選擇實驗題目、擬定實驗方案、配置實驗設備、測量數據、分析結果、完成報告、對實驗的時間和最終結果不作硬性規定，學生可以根據自己的時間、能力及興趣來安排，這些實驗的選題都是科學前沿，學生在教授指導下，從事創造性的實驗工作。國內部分著名高校，物理實驗室通常和著名教授的科研實驗室有合作關系，把教師和學生選定的課題作為開放式教學的項目，讓學生自主選題，自己組織團隊，從事研究性、設計性實驗。由此可見，“項目驅動”的教學模式正成為實驗開放式教學的核心，也是體現實驗室開放水平的真正標志。大學物理實驗要實現真正高質量的開放，必須要走“項目驅動”的模式。

對于地處西部欠發達地區的綜合性大學來講，貴州大學承擔著為服務地方經濟培養創新性人才的重任，為貴州“工業強省”戰略的實施培養地方性人才的重任。基于此，厚基礎、寬口徑、重個性、強能力、求創新的人才培養模式尤為重要。考慮到大學物理實驗平臺受眾面廣（我校每年約有不同專業的本科學生近4000人修物理實驗課），在培養學生實驗技能和解決實際問題的能力上具有不可替代的基礎性作用等特點，選擇大學物理實驗作為基礎平臺，以項目為驅動，實現開放式教學，顯得尤為重要。

一、項目驅動式開放教學模式設計

（一） 模式設計目標

通過大學物理實驗這門面向全校本科生的必修課平臺，設置 “必修中的選修”，在完成常規教學項目的同時，組織部分研究性、設計性的前沿課題，或由學生自主選題，讓學生自己組織團隊，以解決問題為目標，設計解決方案、組織設備和材料、實施實驗、數據分析處理、總結報告等，自主地進行學習、研究，體驗科學探索發現的過程，以培養學生發現問題、分析問題和解決問題的興趣和能力。

（二）模式設計的技術支撐

采用當前成熟的物理實驗選課軟件，實現網絡預約選課。隨著網絡的普及和信息化技術的發展，提高實驗教學的開放性已經成為可能。我們采用的選課系統實現了實驗教學排課、學生自主選課、成績管理、智能統計等功能，進一步提高了實驗教學的開放性和交互性。利用本系統，可以在現有師資力量的前提下，通過允許學生自主選擇實驗課程、自主選擇實驗內容、自主選擇上課時間，提高實驗教學的開放性。同時，又通過人性化的統計分析功能，實驗課程管理員能夠輕易掌握學生上課的動態信息，防止教學過程中學生亂選課、少選課等情況發生，保證教學秩序的正常進行。

（三） 模式設計的時間及空間管理

開放以項目為驅動，使項目內容面向學生全開放，同時采用網絡預約的方式來實現時間及空間管理，在現有的物理實驗網絡選課系統中，設置“選修”項目，為學有余力的同學設置個性菜單。時間管理上，充分體現學有余力，在網絡設置上多預留課余時間段。在空間管理上，單獨開辟學生創新工作室，創新工作室是學生自由體驗科學探索發現過程的空間，有別于一般的教學實驗室，可實行松散管理，讓學生有充分支配儀器的自由。

（四）模式設計的資源配置

面向學生開放的項目，要體現探索性、研究性、設計性、交叉性、前沿性。除了基于大學物理實驗平臺，組織開發一些實驗項目外，更為重要的是一定要將部分教師的研究性課題納入到物理實驗選題中來。在物理實驗的選課平臺里設置部分教師的科研項目，既可以由教師直接指導實驗研究，也可以由教師個人科研實驗室的博士碩士研究生直接到物理實驗室進行實驗教學助教，這種教學模式可以極大地提高學生的興趣和積極性，培養學生的科研能力和創新能力。在資源配置過程中，除了對本學院物理相關學科資源進行利用外，考慮到綜合性大學學科多樣性和差別化，不同專業的學生有不同的需求，可以擴大合作范圍，動員外學院的相關課題資源，將其納入到大學物理實驗選課平臺中來。

同時，要給學生自主選題的空間，可以設置部分無命題的空白項目，讓學生自主選題，自己組織團隊，擬定實驗方案、配置實驗設備、測量數據、分析結果、完成報告。在選課系統，學生可及時反饋所需的儀器及耗材清單，由實驗室來準備。

（五） 模式設計的激勵機制

激勵機制的建立關系到開放模式是否能夠順利開展。激勵機制分為兩個方面，一是對學生的激勵機制，一是對教師的激勵機制。對學生的激勵，主要體現在學分上。對教師的激勵，主要體現在工作量上。對學生而言，可以加大選修的學分權重，尤其是對探索性比較強的項目給予傾斜，對學科小論文的撰寫積極性給予鼓勵。對教師而言，可以加大選修課、課余指導課的工作量權重，特別是對指導探索性、開發性、研究性項目的老師要給予更多的鼓勵和支持，在工作量和津貼等上面給予傾斜。

（六） 模式設計的成績考核管理

對學生的實驗結果的考核采取多樣化的方式，采用常規的計分模式和創新性成績考核模式相結合。常規的計分模式由平時實驗成績和考試成績平均，考試成績由筆試和操作兩部分組成。而創新性成績考核模式則可采用學術小論文、學術小報告等形式，對最終結果不作硬性規定，鼓勵探索。也可和本科生研究計劃（SRT）和學科競賽（物理實驗競賽）等相結合，將項目申請和參加學科競賽的積極性也作為考核的方面之一。對教師的考核獎勵，應加大對指導本科生實驗教師的傾斜力度。

（七） 模式設計擬解決的關鍵問題

一是學生自由選題項目實驗的時間及空間組織管理設計的網絡實現。項目驅動最終實現的是開放性，實驗教學的開放性，是指實驗的內容、時間和空間對學生開放。要實現實驗教學的開放性，首先從教學組織模式要提供學生自主學習的機會和條件。隨著網絡的普及和信息化技術的發展，提高實驗教學的開放性已經成為可能。基于網絡的選課系統可實現實驗教學排課、學生自主選課、師生交互、遞交批改實驗報告、成績管理、智能統計等功能，豐富了教學輔助手段，細化了各項管理，進一步提高了實驗教學的開放性和交互性；同時，又通過人性化的統計分析功能，實驗課程管理員能夠容易掌握學生上課的動態信息，防止教學過程中學生亂選課、少選課等情況發生，保證教學秩序的正常進行。

再者，就是項目資源和教師資源配置管理。“項目驅動”的實驗開放模式的關鍵在于項目，豐富的項目資源是體現開放質量的指標，而項目資源的有效配置則需要優良的教師資源來支撐。項目資源和教師資源配置涉及的因素很多，是制約實驗室開放的主要因素之一，怎樣有效地配置項目資源和教師資源仍是當前物理實驗開放教學管理的難點，也是需要進一步探索的課題。由于長期以來教學體制的原因，專業條塊分割的現象仍較為明顯，學科間交叉融合的壁壘仍很高，使得物理實驗與其它專業的課題交叉難度較高。要使得物理實驗的開放式教學質量得到提升，就必須要打破物理實驗和其它學科的壁壘，加強合作，將更多的實驗項目資源引入到開放平臺中來。

二、結論

考慮到物理實驗教育在創建高水平大學和創新性人才中發揮著不可替代的基礎性作用，為了打破傳統的實驗教學模式，我們通過基礎物理實驗這門面向全校本科生的必修課平臺，以實驗室開放為目標，以網絡預約選課為技術支持，以項目為驅動，設置“必修中的選修”，在完成常規教學項目的同時，組織部分研究性、設計性的前沿課題，或由學生自主選題，體驗物理科學的探索發現過程，培養創造性的實驗工作能力，達到素質教育的目的。

［參考文獻］

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［2］馬靖，陸培民．大學物理實驗開放式教學模式探討［J］.大學物理實驗，2011，（4）：102.

［3］張娟.大學物理開放實驗室管理工作的體會［J］.大學物理實驗，2010，（4）：95.

［責任編輯：碧瑤］