大學物理實驗開放教學模式的探索與實踐

李永強 師文慶 熊正燁 殷 紅

（廣東海洋大學理學院，廣東 湛江 524088）

大學物理實驗開放教學模式的探索與實踐

李永強 師文慶 熊正燁 殷 紅

（廣東海洋大學理學院，廣東 湛江 524088）

為了激發學生學習大學物理實驗的積極性，改善大學物理實驗的教學效果。廣東海洋大學物理實驗教學中心通過探索開放實驗教學的模式，充分利用實驗室的教學資源，讓學生在有限的時間內獲取更多的知識。實踐證明，這種改革有利于學生學習大學物理實驗的積極性，對提高學生的實踐能力、創新思維和創新能力很有幫助。

物理實驗；開放模式；探索與實踐

大學物理實驗教學作為理工科實踐教育的主要組成部分之一，對于提高學生的綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力有著不可替代的作用。大學物理實驗教學的開放程度已成為評估高校實踐教學水平的一項重要指標[1]，所以，很多高校都在開放實驗教學方面作了很多努力。

1 一般的實驗教學模式

目前，大學物理實驗教學采用分階段的循序漸進模式已經基本達成了共識。如美國的大學物理實驗課，其教學過程大體上分為三個階段：基礎訓練階段、教師指導性階段和設計型階段[2]。國內部分重點高校也將大學物理實驗分成三種類型的實驗：基礎訓練的實驗、專業基本訓練的實驗和綜合設計型實驗。在第一階段中，學生主要進行基本實驗技能、基礎實驗方法和基本實驗儀器使用的學習和訓練；第二階段，主要利用基礎階段已掌握的基本知識和技能，學習和掌握高一層次的一些物理思想、物理模型和物理方法；第三階段中，教師布置一些專題實驗供學生選擇，由學生自己在指定的時間內獨立完成，教師要求學生獨立進行實驗方案的設計、實驗儀器的選配、實驗結果的分析和對實驗中出現問題的進一步研究。在實驗教學過程中，教師起著主導的作用，學生基本是處于被動學習狀態[2]。

為了提高實驗室、實驗儀器的利用效率，將學生的被動學習轉變為主動學習，很多高校都進行了開放實驗室建設，和前面提到的實驗教學三個階段對應，有基礎實驗室、專業基礎實驗室和創新實驗室三種實驗室的開放建設。對實驗室開放的管理方法，不同高校各有不同，如南方科技大學利用網上實驗教學平臺進行管理，清華大學則利用一卡通等手段對開放實驗室進行管理[3]。實驗室開放模式各有不同。

2 開放實驗室所面臨的問題

實驗室開放教學能收到較好的教學效果，這得到了教育界的一致認同。然而，真正全面的開放實驗室卻會遇到很多困難，主要的困難有以下幾點：

2.1 學生進入實驗室進行實驗需要有關教師和實驗室工作人員給予必要的指導，全方位的開放實驗室使有關教師和實驗室工作人員的工作量加大，而學校對開放實驗室的人力和財力投入有限，可能導致有關教師和工作人員所得的報酬和勞動付出極不成比例，這嚴重影響相關實驗老師的積極性，不利于有效開展開放實驗室工作。

2.2 實驗室開放增加了學生實驗學習的“自由度”，變被動學習為主動學習，但同時容易使學生做實驗出現扎堆現象，也就是說學生往往會較多地進入某些實驗室，而另一些學生“不感興趣”的實驗室則“門可羅雀”，造成資源配置與學生學習需求的不平衡。

2.3 開放實驗教學導致實驗耗材和儀器的損壞率增加，增加了實驗室的正常運轉的維護費用，也加大了實驗儀器維修的工作量。

2.4 實驗室的全天候開放吸引了很多學生利用節假日和其他非正常上班時間進入實驗室學習，實驗室很難做到使實驗教師和其他工作人員長期無償加班指導學生在非正常上班時間的實驗學習[2]。

3 大學物理實驗開放教學模式探索

我們結合廣東海洋大學物理實驗教學中心的具體情況，根據實驗教學規律，逐步建立起了一套適合我校的開放實驗教學的新模式。這種新模式具有以下幾個特點：

3.1 充分利用網絡技術

隨著計算機網絡技術的廣泛使用，基于校園網的實驗教學平臺為教學方法和教學手段的改善、形成開放式實驗教學模式提供了必要的基礎。物理實驗教學中心建立中心網站，網站可為學生提供實驗預約、實驗項目、實驗視頻、實驗教案、實驗仿真等資源。學生可以通過網上進行預約，選擇實驗項目、實驗時間。還可以進行在線仿真實驗。在線仿真實驗不受時間和空間的限制，只要能上網的地方都可以做仿真實驗。為學生提供了多樣化的學習方式，提高了學生學習的積極性和主動性。

3.2 開放實驗教學與傳統實驗教學相結合

開放式實驗教學模式提供了探究的、自主的學習方式。學生運用所掌握的知識首先要選擇或提出實驗項目，通過查閱文獻、設計出實驗方案。然后要選擇實驗儀器，安裝調試、進行實驗操作。這一過程培養了學生自我汲取知識的能力和科學思維能力，訓練了學生的實際動手能力，提高了學生分析問題和解決問題的能力。開放式實驗教學對于學生開闊視野、拓寬思路、激發靈感、提高綜合素質具有特殊作用[3]。

開放實驗教學模式能使學生由“被動學習”轉變為“主動學習”，能激發學生的主觀能動性，但它暫時還不能完全替代傳統實驗教學模式。完全靠學生的“自覺”去學習，有心想學的同學可以學到很多，無心學習的同學則容易放任自流，從而導致嚴重的兩極分化。所以，我們是以傳統實驗教學結合開放實驗教學，一方面保證學生的正常實驗教學時間和必須訓練的實驗項目，另一方面開辟了階段性的開放實驗教學和不定期預約開放實驗教學作為補充，強化實驗教學效果。

3.3 充分發揮學生的主體地位作用

開放實驗的教學模式以學生獨立操作為主，教師輔導為輔。教師輔導以啟發，引導為主，將教學的重點放在物理實驗的設計思想、方法或儀器的設計原理和技巧上，較復雜的儀器和設備可配備仿真軟件幫助學生理解儀器的構造和測量原理[4]。開放式的實驗教學過程中，學生具有更大的獨立性、自主性、探索性，更能充分體現學生是學習的主體。一方面，實驗操作、數據測量、定性分析與定量計算、獲得結論等各個環節都要求學生獨立完成。學生在實驗教學過程中成為名副其實的“主體”，學生從“封閉的束縛態”轉變為“開放的自由態”，增加了學生學習的自由度，激發學生的學習積極性，較大程度地促進學生自主學習，使學生成為實驗教學的主體[3]。

3.4 健全實驗室開放管理制度

我們建立了一整套開放實驗管理制度：從申請進入實驗室、熟悉實驗室管理制度、進行開放實驗、開放實驗考核或評價等都形成了制度。學生通過網絡或以書面的形式提前將開放實驗的內容和可能時間告知物理實驗教學中心，實驗教學中心教師首先對學生進行安全教育中心，再根據學生的申請和實驗室自身情況安排適當的時間、空間、指導教師給學生進行開放實驗。對于科技創新實驗的開放，比如參加大學生物理實驗設計大賽和“飛思卡爾”杯智能汽車競賽等比賽的學生，我們特別安排了由學生自行管理的專門實驗室，進行全天候的開放。教師不定期的給予適當指導，使學生有一個可開展實驗研究的相對獨立的空間。

3.5 合理借助學生的力量參與開放實驗管理

開放實驗教學單靠實驗室工作人員是不行的，必須發揮廣大教師和學生的作用。我們幫助學生科技社團建立了學生科技創新實驗室，也就是前面提到的科技創新開放實驗室，由學生社團組織管理，他們可借用實驗教學中心的有關儀器，同時也協助維修實驗教學中心的有些損壞儀器。合理的借助學生力量參與開放實驗管理，一方面可以減輕實驗室工作人員的壓力，緩解實驗室用人緊張的局面；另一方面可以活躍校園的科技創新文化氛圍。

4 結束語

廣東海洋大學物理實驗教學中心通過開放實驗教學的模式，推動了物理實驗的教學改革。開放式實驗教學給予學生在時間、空間和內容上的靈活性，激發了學生學習大學物理實驗的興趣，提高了學生動手實踐的能力，培養了學生的創新思維和創新能力，拓寬了學生的知識面，提高了大學物理實驗教學的質量。實踐證明，這種改革試驗是成功的、有效的。

[1]劉志軍.實驗改革和實施開放實驗模式的創新實踐[J].實驗技術與管理，2006，23（1）：17-19.

[2]丁萍.開放實驗教學模式的探索與實踐[J].大家，2010，12：174.

[3]宋國利，蓋功琪，蘇冬妹.開放式實驗教學模式的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（2）：91-93，132.

[4]浦其榮，霍劍青，軒植華.開放型物理實驗的研究和探索[J].物理實驗，2005，25（2）：31-32.

G633.7

A

1671-0037（2014）04-95-1.5

該薦受到廣東海洋大學教研教改項目（XJG201226）資助。

李永強（1963-），男，副教授，研究方向：物理學。