深入推進大學物理實驗教學信息化培養學生的實驗能力

廖文虎+廖立新

摘要：結合當前大學物理實驗教學現狀和學生學習缺乏主動性的客觀現實，深入推進大學物理實驗教學信息化改革，激發學生的實驗興趣，培養學生的實驗能力。

關鍵詞：大學物理實驗；教學現狀；教學信息化；實驗能力

1引言

大學物理實驗是高等教育課程的一個重要組成部分，其教育功能和教育價值不僅僅體現在為后續課程服務上，更重要的是它對培養學生的科學素養、動手實踐能力以及分析問題和解決問題的能力具有不可替代的作用。如何充分發揮大學物理實驗在人才培養中的重要作用，隨著信息時代、互聯網時代和大數據時代的到來，什么樣的教學體系和教學模式才能最大程度地提升大學物理實驗教學的效率是擺在實驗教師和實驗管理人員眼前的重大課題，深入推進信息化實驗教學無疑是大勢所趨。

2 大學物理實驗教學現狀

長期以來以應試教育為主導的中學物理教學，導致剛剛踏入大學校門的大學生自主學習能力、創新能力不強，主動探究問題的意識尚未建立起來。此外，目前大學物理實驗的教學基本上還是沿用教師講授、現場演示、個別輔導的老路線。開設的實驗項目陳舊且大多為驗證性實驗，不同的實驗內容卻有著幾乎一致的教學要求，即學生實驗課前按照教材預習并完成預習報告，上課前教師簡要介紹實驗原理，結合實驗儀器講解實驗步驟和數據處理方法，學生按照教師的講解去完成相應的實驗操作和實驗數據的記錄，現場或回去完成實驗報告。如此為了實驗而實驗的做法，往往會導致學生的課前預習流于形式，大部分學生只是對著實驗教材摘抄一部分內容敷衍了事（少部分認真的學生會更詳細全面地摘抄實驗教材的相關內容），學生對實驗設備、實驗條件、實驗內容、實驗注意事項等關鍵點幾乎一無所知（實驗教師上課的時候通過提問即可驗證）；另外，學生實驗數據的處理都按老師介紹的方法去做，結果千篇一律，學生自始至終處于被動接受的狀態，不利于發揮學生學習的積極性、主動性和創造性，不利于培養學生的創新精神和科學思維方法。結合多年的實驗教學經驗，在教師不講解實驗步驟的條件下，讓學生自主實驗，80%-90%的同學難以獨立完成。面對設計性實驗，積極接受挑戰的同學少之又少，從學生提出的實驗方案分析可以看出，有自己想法（不論其想法正確與否） 的學生很少，創新性設計方案更是鳳毛麟角。可見，大家習慣了走傳統實驗的老路，習慣于簡單模仿，缺乏自己的獨立思考、創新思維。因此，必須更新大學物理實驗教學理念[1-4]，以培養學生實驗能力為核心，在實驗教學體系和教學模式方面進行改革，化被動的實驗為主動的探究，逐步幫學生建立起“終身學習”的理念。

3深入推進大學物理實驗教學信息化

現代信息技術與物理實驗教學的深度融合是大勢所趨，是大學物理實驗教學改革[2]的必由之路。學校實驗室與設備管理中心、教務處以及學院十分重視實驗室教學及管理的信息化建設，投入人力財力物力加強物理實驗信息化課程群數字資源的建設，并以此為基礎成功申報力學與工程省級虛擬仿真實驗[3]教學中心。學院2016年購買了科大奧銳公司開發的大學物理仿真實驗（Online版），該平臺可供學生在線預習、虛擬操作，有助于學生了解實驗過程和步驟，深入理解實驗原理，激發實驗興趣，從而提高實驗效率。以Flash軟件為基礎，結合其他圖形圖像處理軟件，對大學物理實驗以及物理學專業實驗中的光學部分、力熱實驗中的熱傳導綜合實驗進行了系統設計和模擬，讓學生更加形象直觀地理解邁克爾遜干涉儀、熱傳導綜合實驗儀等的結構及其工作原理，更好地開展光學和熱傳導方面的實驗。通過多年的積累，已建立起儀器圖片、實驗教學PPT、實驗仿真FLASH課件、實驗教學視頻等豐富的信息化數字資源，并及時將這些資源上傳到虛擬仿真平臺供學生學習。2011年在湖南省普通高校多媒體教育軟件大賽中獲得三等獎，2014年在湖南省首屆現代教育技術應用競賽中獲得一等獎。物理實驗教學中虛擬、仿真軟件的研制與開發2013年被立項為湖南省普通高等學校教學改革研究項目，分析和總結了吉首大學省級物理實驗教學示范中心在物理實驗信息化[4]數字資源的建設和開發方面的新做法，以及取得的初步成效。

4結語

大學物理實驗教學信息化建設任重道遠，必須從師資隊伍建設、人財物的投入、理論-實驗教學相結合等方面全面推進，才能更好地激發學生的實驗興趣，取得更好的實驗教學效果。

（1）在崗位設置、職稱評定、工作量計算等方面向參與實踐指導的教師傾斜，鼓勵和吸引年輕博士、碩士進入實驗室工作，提高實驗教學和管理隊伍的層次。

（2）加大對實驗室信息化的投入，加快實驗室信息化建設的步伐，充分利用現代信息技術和手段，提高實驗教學和管理的信息化水平。

（3）建立理論與實踐教學“兼容互通”機制，保證教育教學改革的深入開展，為應用型、創新型人才培養提供保障。

參考文獻：

[1]徐志君， 魏高堯， 隋成華.改革大學物理實驗教學培養自主實驗能力[J].實驗室研究與探索，2011，30（6）：272-274.

[2]牟艷秋，白士剛等.數字化網絡教學模式在大學物理實驗教學中的應用[J].林區教學，2013，（6）：95-96.

[3]邱會華，周鵬.虛擬仿真實驗在物理化學實驗教學中的作用[J].山東化工，2016，45（17）：132-133.

[4]廖立新，廖文虎.物理實驗信息化數字資源的建設與利用——以吉首大學物理實驗教學中心為例[J]. 科技視界，2017，3：91.

基金項目：

吉首大學實驗教學改革重點項目-大學物理演示實驗教學改革研究與實踐（No. 2015SYJG006） ；

湖南省普通高等學校教學改革研究項目-物理實驗教學中虛擬、仿真軟件的研制與開發（ 湘教通[2013]223號）。