轉變傳統大學物理實驗教學模式

摘 要：大學物理實驗作為現代理工科專業大學生的基礎實驗課程，意在訓練學生動手操作和創新能力，并深化其對大學物理學理論課程的理解。為激發學生主觀能動性，本著學生為教育主體的思想，轉變傳統實驗教學模式勢在必行。本文從課程結構、預習、課堂教學、實驗報告和考核方式幾個方面來改變傳統的大學物理實驗教學模式。

關鍵詞：大學物理實驗； 教學改革； 開放型教學平臺

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2015）03-138-002

大學物理實驗當今已經成為大多數高校理工科必修課程，作為理工科教育的基礎實驗教學環節，其重要性不言而喻。但與之相比的是，大學物理實驗教學模式并沒有與之匹配。課程性質及目的決定教學模式，要探討教學模式，自然要考慮到大學物理實驗課程設置的目的。深化對大學物理基礎理論的理解和培養學生的動手能力是當今大學物理實驗教學的重點，但對于培養學生創新能力的方面卻有所欠缺。另外，傳統教學模式中學生屬于被動學習的地位，這樣明顯無法有效提起學生對于大學物理實驗課程的興趣。這就要求我們盡快轉換傳統教學模式，引入當代先進的教學模式來改善[1，2，3]。針對大學物理實驗教學目的和傳統教學的弊端，我們要在課程結構、開放型教學、課堂教學、撰寫實驗報告及考核方式方面加以改進。

1.課程層次化

從課程結構上來說，現在幾乎所有高校的大學物理實驗課程都分為經典實驗、綜合性實驗和設計性實驗三種類型。大學物理實驗中的經典實驗基本是獲得諾貝爾物理學獎的實驗，所有的經典實驗原理都很簡單，設計思路都很巧妙，儀器結構又不復雜，從這些經典實驗里，可以讓學生體會到物理學的美妙，體會在當時的科研背景下提出并設計這些實驗的目的以及意義，并與大學物理理論課相結合鞏固理論知識。綜合性實驗的難度又稍微加了一層，因為它涉及到的學科更多，是力熱光電這些學科的綜合性實驗，這本身已經對接受這個課程的學生有一定的要求，要保證學生在接觸到這些實驗的時候已經學過相應的理論課。設計性實驗從名字上來說應該以學生為主體，實驗老師最多提出大概方向，學生以單人或多人小組的形式自行設計實驗并完成最終報告。但由于教學模式限制，設計并沒有落在實處，很多時候流于表面，最終和傳統實驗一樣由老師教學生完成了。

對于不同類型的大學物理實驗，授課方式應有所區別。在講授經典實驗的時候，由于經典實驗的歷史性，相應地要求老師對于這個實驗產生的科研時代背景做出介紹，要讓學生知道當時為什么要設計這個實驗？這個實驗解決了什么問題？解決這個問題對當今物理學界做出了哪些貢獻？當然為了調動學生聽課的興趣，還可以講述一些當時這個實驗涉及的科學家們的趣事兒。

綜合性實驗要求課程安排上配合理論課程，這樣才能達成更好的實驗教學效果。另外，綜合性實驗對學生動手能力的要求比較高，這個時候就要求實驗教師要在簡要說明操作步驟后，給予學生足夠的自由，要熟悉實驗儀器，親自動手完成實驗項目，老師過多的關注學生實驗操作過程，會讓部分同學放不開手腳，更加不敢動手了，另外還會使得部分學生產生依賴心理，認為如果我不能夠解決總有老師替我解決，這些都非常不利于學生動手操作能力的培養。

設計性實驗如果還是按照老辦法就不能叫做設計性實驗了，我們要尊重學生，給予學生最大的自由，并盡量提供學生所需，使其能夠合作完成一項從設計到儀器到最后的完整實驗的過程。這對培養學生的思維能力以及操作能力都有很好的效果。當然對于設計性實驗我們不能對所有專業的同學統一對待，對于文科專業的同學可以放松要求，而對于理工科的學生，可以通過幾人合作的方式完成設計。

2.預習結合開放課程平臺

傳統大學物理實驗教學預習的部分主要看學生自覺性，預習也主要以看課本為主，這種預習方式對于自覺性比較強的學生可以增強其閱讀以及想象能力，對于自覺性本來就不算好的學生就會出現完全不預習的情況，這樣就會造成學生上課情況不理想，畢竟老師上課講的時間就那么幾十分鐘，如果課堂上沒有跟上，就沒辦法對這個實驗所用的理論知識有所了解，更不要提鞏固所學的大學物理理論知識了，更有甚者因為理論部分沒有弄明白，實際操作就會顯得很混亂，沒有邏輯性，導致實驗課程無法完成。

除以上缺點外，傳統的預習模式還存在直觀性以及知識擴展面不夠的缺點。MOOC（massive open online courses）是近幾年來興起的網絡教學模式[4，5]，學校將自己的課程錄像，課件及參考資料等公布在網上，學生可以自主選擇進行學習。這種教學模式不光適用于理論教學，在大學物理實驗教學上同樣適用。我們可以利用學校網絡平臺，或者利用現在比較熱門的社交視頻網絡平臺，放上預先錄制好的課程教學視頻，以供學校需要的同學預習時觀看。但這里一定要考慮到視頻時長、教學方法以及教學內容等因素，網絡教學的視頻一定要短小精煉，不能照搬傳統課堂教學的那一套，時長過長無法引起學生的興趣，且不適合移動學習。這就要求網絡教學的內容要精挑細選，控制時間，但又要讓學生在有限的時間內對該實驗內容有大致的了解。另外，可以在網上放出一些參考文獻鏈接，以供同學擴展知識時參考。這樣就可以有效地整合正式學習和非正式學習，提高學生學習興趣。老師上課時就可以不必反復強調一些內容，只需要大致講下原理及注意事項，留給學生足夠多的時間自己摸索與思考。

3.課堂自由化

前面說到預習可以結合開放式網絡教學模式來提高學生學習興趣及效率，這種預習模式的好處也體現在課堂上，因為學生提前預習，對本節實驗已有基本了解，教師在課堂上只需要簡要講清楚實驗原理、儀器及注意事項，就可以給學生留有大量時間思考與操作，而不是非要讓學生照本宣科，可以適當給予學生自主性，讓學生能夠自主選擇我需要在這節實驗里面測量的項目，甚至于可以采用提問式教學或者討論式課堂教學，提高學生積極性。可以引入先做實驗后定規則的實驗課堂模式，教師不要對學生實驗過程干預過多，以免造成學生動手能力差，要讓他們自己發現問題并解決問題，在這個過程中教師可適時提醒并時刻關注實驗進程，以免出現安全問題。盡量每人一個單獨的實驗臺，鍛煉學生獨自動手能力，但要引入小組討論制，讓學生在討論的過程中加深對理論的理解，對實驗儀器的熟悉，以及對實驗過程的控制[6]。討論也可以促進學生思維多樣化，在這個過程中有可能迸出不一樣的火花，進而提出對實驗方法的改進或者實驗儀器的改造。總而言之，我們要轉變傳統教學學生“被”授課為學生為主體的教學模式。

4.撰寫實驗報告

實驗報告是學生對所做物理實驗從感性認識到理性認識的總結，通過實驗報告寫作可以提高學生的歸納總結能力以及加深對所做實驗的認識，這個環節是必不可少且非常重要的。傳統的實驗報告有著嚴格限制的格式，通常被分為實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、原始數據及數據處理幾個部分。這種實驗報告形式很死板，很多學生在沒有預習的情況下前面幾個部分基本都是抄書為主，并不會去總結重點，而數據處理的部分抄襲現象也尤為嚴重。為了提高學生的主觀能動性，對傳統實驗報告形式的改革是非常有必要的。

在教育環節中一定要體現學生的自主性，嚴格的格式限制不是很有必要，學生可以通過寫論文的方式來總結所做實驗，這樣也可以鍛煉學生學術論文的寫作能力。雖然不限制格式，但所寫論文必須要有邏輯性，實驗的主體部分必須包括進去。在這樣的小論文里面學生可以自由發揮，寫出自己對實驗可行性分析、誤差分析、結果分析等的看法，甚至可以提出自己對這個實驗的改進辦法。當然也不一定非要用小論文的形式來表達，也可以采用PPT或者視頻總結等形式，要給學生最大的自由選擇自己喜歡的實驗報告形式。

5.轉變考核方式

各個院校的考核方式都有所不同，一般是實驗報告成績和考試成績兩種，但前者給出的成績過于片面，后者對于大學物理實驗作為必須公開課程的學校老師以及實驗室壓力又過大。實驗報告結合創新實驗可以作為新的考核方式。實驗報告采用上面提到的論文方式，對邏輯性好有思想的實驗報告評分，另外還可以采取給同學大致定個研究范圍，讓學生以小組結合的方式自行設計實驗。創新性實驗在很多學校并不作為常規教學環節，這個部分一般只體現在物理實驗競賽里面。我們可以把它引入到大學物理實驗的考核環節中，如果有學生愿意設計并完成創新性實驗，可以作為該學生的大學物理實驗成績的加分項，小組性的創新性實驗要考慮貢獻的大小。

在當代大學物理實驗教學中，傳統教學方式在學生創新性和主體性方面有著比較明顯的缺陷，這就要求我們改變教學模式。課程內容的合理安排要考慮到學生現有的知識體系，要結合現在的網絡平臺優勢，提高學生積極性，進而推動課堂自由化，調動學生主觀能動性，考核方式不應嚴格限制，應開發學生的創新能力。

參考文獻：

[1]俞遠志，張立慶，付曉航.開放性實驗教學模式的實踐與思考[J]實驗室研究與探索，2012，31（3）：153-155

[2]柴鈺.大學生自主管理的開放創新實驗室管理模式[J]實驗室研究與探索，2012，31（3）：82-85

[3]張安富.改革教學方法，探索研究型教學[J]中國大學教學，2012（01）：65-67

[4]董愛國，周惟公，張自力.開放式創新型實驗物理教學中心的建設與發展[J]物理與工程，2012，22（11）：21-24

[5]孫維民，國安幫，趙褰，趙麗軍，廉舒，徐菁華，田鳴，李軍.開放型物理實驗教學平臺建設與實踐[J]實驗室研究與探索，2013，32（6）：135-136

[6]齊愛民.大學物理實驗中學生動手能力的培養[J]教育理論與實踐，2013，33（15）：63-64