大學物理實驗“能力?應用模塊”課程改革探索

梅山孩??

摘要：隨著高等教育大眾化，以高級應用型人才為培養目標的課程改革成為普通高等院校必然選擇。本文簡要地介紹了我校采用“能力·應用模塊”課程模式，實施大學物理實驗課程教學改革的方法與實踐。

關鍵詞：應用型人才培養；大學物理實驗；課程改革

引言

眾所周知，大學物理實驗在培養學生實踐和應用能力以及創新能力等方面有著不可替代的作用。相當多院校的物理實驗教材在編寫時更注重物理學科內在知識體系的系統性和完整性，忽視學生應用能力培養。導致培養的學生與社會產業或職業相脫節。基于這種認識，并結合我校專業課程設置需要以及大學物理實驗課程現狀，探索“能力·應用模塊”課程新模式。

一、 大學物理實驗“能力·應用模塊”課程模式建構

大學物理實驗“能力·應用模塊”的核心是以能力為課程體系綱，應用為課程體系線。將知識按照能力目標構建課程模塊，不同模塊最終目的是實現學生應用性能力和創新能力提升。

（一） 基本實驗能力

由于物理實驗作為大學專業附屬基礎性實驗課程，著重要培養學生基本實驗能力，而關鍵在于要掌握包括實驗基礎知識、基本技能和基本方法等，從而提高基本實驗能力。該部分課程包括實驗基礎和基礎性實驗兩大模塊。

1. 實驗基礎

實驗基礎模塊要實現課程目標在于：要學生清楚實驗的基本程序和實驗室規章制度，掌握常規儀器使用方法，常用實驗基本操作技能，掌握測量、誤差分析以及數據處理的基本理論，包括實驗數據的記錄、結果的表達和分析、總結等。

2. 基礎性實驗

基礎性實驗模塊打破力、熱、光、電磁、近代物理等知識順序，選取物理學歷史上具有代表性、經典性實驗。為了顧及學生由于中學物理選修模塊不同導致基礎差異，也少量選取了中學已經涉及的實驗。實驗包括：單擺法測定重力加速度，動量及守衡定律研究，均勻弦振動研究，剛體轉動慣量的測定，惠斯通電橋測電阻，電源電動勢內阻輸出功率研究，光的干涉——牛頓環，邁克爾遜干涉儀，示波器應用，霍爾效應等。為體現大學物理新知識學習，尤其選取近現代經典新方法的物理實驗，如惠斯通電橋測電阻，霍爾效應法測定螺線管磁感強度，邁克爾遜干涉儀，超聲聲速的測量，示波器應用等實驗。此外，也選取一些使用新的技術手段（如計算機技術）和新方法對傳統物理實驗改造多的實驗項目。如動量及守衡定律研究實驗在介紹傳統的氣墊導軌法后，還介紹用基于MATLAB的數字仿真方法，達到掌握新技術和新方法，開拓新知識和方法目的。

（二） 探索創新應用能力

通過物理實驗既要掌握物理知識、實驗方法和技能，更重要在于要在實驗中學會發現新現象、新方法，通過實驗數據分析發現新規律，進而提出新觀點或新理論。大學物理實驗課程雖然是專業基礎性課程，但通過課程學習，更重要的目標卻是圍繞著“探索”和“創新”，最終達到應用目的。因而，以創新能力培養的目標課程模塊是課程框架最重要組成部分之一。該部分課程由“設計性實驗”“應用性實驗”和“拓展性實驗”組成。

1. 設計性實驗

設計性實驗流程包括教師依據能力和學科學習需要，設定實驗知識和能力以及實驗數據不確定度要求，學生以個人或小組為單位設計實驗方案，根據不確定度要求，選擇儀器，實驗操作獲取數據，合理表達實驗結果并分析。設計性實驗模塊目標重在要學生掌握實驗流程規劃、實驗儀器合理選擇，其中還包括文獻及技術資料查詢、實驗方案設計、實驗過程條件控制、實驗現象的發現和分析等。課程的主要內容包括：用熱敏電阻改裝溫度計，測量小燈泡伏安特性曲線，非平衡電橋與應用，用邁克爾遜干涉儀測玻璃片折射率，數字溫度計的設計與制作，內調焦望遠鏡的組裝及放大倍率的測定。

2. 應用性實驗

應用性實驗包括物理學在工程中應用類實驗，還包括物理學在學生專業整合類實驗。既要選擇在工程中有普遍應用的實驗項目，又要顧及專業基礎需要與學生所學專業相關并有實際應用價值的實驗項目。如楊氏模量的測定，液體粘滯系數測定，超聲測厚，傳感器實驗，光纖通訊等。通過應用性實驗，實現學生運用物理學解決工程或學科專業實際應用問題的能力。

3. 拓展性實驗

拓展性實驗課程目標定位于培養學生的認知——發現能力、創新——創造能力、探索——研究能力。所以無論在知識體系、實驗手段、實驗分析等方面都要求有較大的提升。課題可以來源于教師的研究項目的分解，也可以是學生基于課程新認知產生的新項目。學生在教師的指導下，充分發揮自己的主觀能動性和創造性，按照課題一般的研究流程完成實驗。如開題、實驗、小組討論、撰寫研究報告、發布研究成果等。開設與材料相關的課題：真空的獲得與真空鍍膜，微波等離子體化學氣相沉積制備金剛石薄膜，微波等離子體刻蝕加工實驗，金剛石的形核，超導體轉變溫度的測量。

4. 計算機整合實驗

計算機作為信息技術社會的重要技術和傳播載體，在課程與教學方面發揮越來越重要的重要。而計算機技術與實驗技術相結合，無疑大大提高實驗的技術創新手段。表現在運用計算機技術實現實驗數據的高頻采集和分析，運用軟件平臺仿真實驗流程和實驗現象等。目前，應用計算機技術整合物理實驗的方式主要有：計算機仿真實驗、基于計算機數字化采集實驗、基于計算機軟件平臺的虛擬實驗等。因而，將計算機技術以及配套軟件技術引入物理實驗，將成為物理實驗創新必由之路，也是學生專業學習和職業能力必然要求。

三、 結束語

基于“能力·應用模塊”大學物理實驗課程改革，既有利于物理實驗課程能力目標實現，也有利于課程與專業應用能力整合。尤其在國家和社會大力提倡培養高級應用型人才背景下，實現物理實驗與專業應用能力以及職業技能整合是大勢所趨。

參考文獻：

[1] 梅山孩.大學物理實驗課程教學體系改革研究[J].浙江樹人大學學報，2005，（02）：74-77.

[2] 梅山孩.大學物理數字化實驗室的建構[J].浙江樹人大學學報（自然科學版），2007，（02）：51-54.endprint