高等職業(yè)技術(shù)院校物理實驗教學(xué)體系研究與探索

（陸軍裝甲兵學(xué)院士官學(xué)校 吉林長春 130117）

一、高等職業(yè)技術(shù)院校物理實驗內(nèi)容體系建設(shè)

1.物理實驗課程的定位

物理實驗課程是各類高等院校對學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是備課生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端。物理實驗課程所涉及的知識、方法和技能是學(xué)生進行后續(xù)實踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，也是畢業(yè)后從事各項科學(xué)實踐和工程實踐的基礎(chǔ)。物理實驗課程覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法和手段，同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)課程。

2.課程體系建設(shè)理念

把自主性、研究性教學(xué)思想貫穿各級實驗課程中。深化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段改革與建設(shè)。建設(shè)以人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向、以學(xué)科優(yōu)勢為支撐、反映現(xiàn)代教育教學(xué)理念和先進實驗技術(shù)水平、具有我校特色的實驗課程體系及運行體制。堅持“以學(xué)生為本，注重基礎(chǔ)，創(chuàng)建特色，軟硬完善，與時俱進”。

對于高等職業(yè)技術(shù)院校的物理實驗內(nèi)容體系更要強調(diào)基本知識、基本實驗技能和基本科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，將傳授知識與提高學(xué)生的實際能力有機融合，將科研思維培養(yǎng)貫穿于整個實驗教學(xué)過程。探索出一套可操作性強的可以在大面積教學(xué)上實施的貫穿研究性教學(xué)思想的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織與管理模式。

3.學(xué)生能力的培養(yǎng)

物理實驗課程在對學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)有：獨立的學(xué)習(xí)能力；獨立實驗操作能力； 實驗數(shù)據(jù)處理能力；實驗分析與研究能力；書面表達能力；理論聯(lián)系實際的能力；創(chuàng)新與實驗設(shè)計能力等。以《彈簧振子運動規(guī)律的實驗研究》為例，培養(yǎng)學(xué)生實驗分析與研究能力。

實驗?zāi)康模海?）學(xué)習(xí)通過實驗手段觀察物理現(xiàn)象，進而分析、歸納獲得物理規(guī)律的方法。（2）獲得彈簧振子運動規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，加深對簡諧振動運動規(guī)律和能量變化規(guī)律的深入理解。（3）學(xué)習(xí)作圖法，正確地作出實驗曲線。

實驗內(nèi)容：（1）測量彈簧勁度系數(shù)k（2）研究彈簧振子運動規(guī)律和能量變化規(guī)律。（3）研究彈簧振子振動周期與彈簧勁度系數(shù)和振子質(zhì)量關(guān)系。

對于實驗內(nèi)容第二項，可采用如下方法：（a）用高速攝像機拍攝彈簧振子振動過程，對圖片進行圖像分析，獲得振子位移隨時間的變化關(guān)系，通過數(shù)據(jù)擬合獲得振子運動方程。（b）基于振子位移隨時間的變化關(guān)系，計算出一個周期內(nèi)振子的速度、加速度、振子受力以及動能、勢能和機械能的關(guān)系曲線，計算一個周期內(nèi)振子的平均動能，平均勢能，為后續(xù)的綜合分析做好數(shù)據(jù)方面的準備。

4.物理實驗內(nèi)容與理論課的結(jié)合

以下面3個實驗為例，做好物理實驗內(nèi)容與理論教學(xué)的融合：

（1）《彈簧振子運動規(guī)律的實驗研究》實驗

剛體的簡諧振動以及剛體運動軌跡及其能量轉(zhuǎn)換是大學(xué)物理課程中重要的知識點和教學(xué)重點。我們在實驗內(nèi)容中增加了高速相機對彈簧振子的運動應(yīng)用軌跡的拍攝。利用高速相機讓學(xué)生切實通過彈簧振子的運動形式進行實驗觀察，通過振子運動影像的觀察，學(xué)生可以繪制振子運動軌跡，并以此研究彈簧振子的運動形式以及運動過程中的能量轉(zhuǎn)化。

（2）《用扭擺法測量物體的轉(zhuǎn)動慣量》實驗

剛體的轉(zhuǎn)動是大學(xué)物理課程力學(xué)部分的重點內(nèi)容。我們在大學(xué)物理實驗的實驗內(nèi)容中強調(diào)了轉(zhuǎn)動慣量的測量以及平行軸定理方面的測量。

（3）《受迫振動的研究》實驗

共振現(xiàn)象是大學(xué)物理課程振動部分的重要內(nèi)容。我們在大學(xué)物理實驗內(nèi)容中增加波爾共振儀強調(diào)了共振現(xiàn)象的研究。

二、信息化技術(shù)在物理實驗中的應(yīng)用

在實驗教學(xué)中，信息化技術(shù)應(yīng)用有很多，包括預(yù)約與成績管理、視頻素材、預(yù)習(xí)、實驗報告的信息化技術(shù)應(yīng)用等環(huán)節(jié)。目前，實驗報告評判中的問題較為突出：

1.學(xué)生人數(shù)多，每節(jié)實驗課可容納學(xué)生數(shù)量有限，需要大量的授課教師；任課教師差別大，授課教師來自不同梯隊或教研組，還有一些是研究生，實驗教學(xué)專業(yè)知識和經(jīng)驗差別較大，造成實驗報告評判隨意性大，很難保證公正、公平，缺乏規(guī)范的標(biāo)準。

2.實驗報告數(shù)量太大，傳統(tǒng)的實驗報告評判完全靠人工批改，難以做到細致、全面。

3.從整體情況來看，評判質(zhì)量差別較大，且許多需要學(xué)生改正的問題不能一一指出，影響學(xué)生扎實掌握教學(xué)要求。

以上情況不利于控制和提高實驗教學(xué)質(zhì)量，教師批改報告工作量大難以承受。

信息化技術(shù)在實驗報告評判中的應(yīng)用設(shè)想：

1.制定規(guī)范化評判標(biāo)準。

2.制定算法，根據(jù)算法實現(xiàn)智能化評判。

3.不能喪失學(xué)生手寫實驗報告和教師人工評判報告方式的那些優(yōu)點。

為此，依據(jù)物理實驗課程的培養(yǎng)任務(wù)，對于如何運用信息化技術(shù)通過實驗預(yù)習(xí)和實驗報告，強化學(xué)生“獨立學(xué)習(xí)能力”、“實驗數(shù)據(jù)處理能力”、“實驗分析與研究能力”、“書寫表達能力”等進行逐項對比教學(xué)實踐研究，可以構(gòu)建《物理實驗報告智能評判系統(tǒng)》。

三、物理實驗課程考核——學(xué)生成績?nèi)^程量化評價

課程成績評價對學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)揮著指揮棒作用，是學(xué)生關(guān)注的對象，分數(shù)的客觀性和公平性影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。大學(xué)物理實驗課量大、覆蓋面廣，平時成績多以每次實驗報告成績?yōu)橹鳎鄙僖粋€科學(xué)的量化考核模型，完整的評分量化細則。研究性教學(xué)模式的實施，也要求對學(xué)生進行全過程、多方式跟蹤評價，促使我們必須及時對學(xué)生成績評價方式進一步優(yōu)化，細化學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的每一個環(huán)節(jié)，制定考核標(biāo)準，量化每個評價環(huán)節(jié)，實現(xiàn)科學(xué)度量。實驗課的學(xué)習(xí)涉及到預(yù)習(xí)、實驗、撰寫實驗報告、考試等環(huán)節(jié)。從多元智力理論來看，開發(fā)學(xué)生多種智能，獨立學(xué)習(xí)、獨立實驗操作、實驗數(shù)據(jù)處理、分析與研究、書寫表達、理論聯(lián)系實際、創(chuàng)新與實驗設(shè)計等能力培養(yǎng)貫穿于整個學(xué)生學(xué)習(xí)過程。

以 “以考促教，以考促學(xué)”為出發(fā)點，注重學(xué)習(xí)過程考查和學(xué)生能力評價。加大平時成績考核力度，全過程、全方位跟蹤評價。建立涉及各種智力的量化評價關(guān)注點、評價標(biāo)準，更科學(xué)、客觀評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，激發(fā)學(xué)生的實驗熱情，使每個學(xué)生真正認識到自己在實驗中的優(yōu)勢和不足，發(fā)現(xiàn)自身優(yōu)勢智力領(lǐng)域的特點和意志品質(zhì)，并促使其遷移到弱勢智力領(lǐng)域中。引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，促進學(xué)生科學(xué)實驗素養(yǎng)形成，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。