基于創新實驗的大學物理實驗教學實

踐陸靜 劉仁臣

摘要：傳統大學物理實驗教學多年來存在實驗項目和授課內容固定，教學時間固定且緊缺等弊端，通過構建開放型的創新實驗教學平臺，實現大學物理實驗與專業教學實踐有效對接，激發學生對物理的好奇和熱愛，培養學生的創造思維和初步的探索科研能力，使得大學物理實驗課程緊跟時代的步伐。

關鍵詞：大學物理;創新實驗;創新思維;開放型

中圖分類號：H319? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）42-0267-02

大學物理實驗課程是普通高校理工科專業的一門重要課程，是大學生進入大學后較先接觸且可以系統訓練的實驗方法（比如觀察、比較、分析和探索等）。通過實驗課程的開展，學會觀察和分析重要的物理現象，掌握生活與科研中物理量的測量以及基本的物理實驗方法，加深對物理學理論知識的理解，提升學生的科學實驗能力和科學素養，完成知識向能力的轉移。當前大學物理實驗教學普遍存在實驗項目固定，教學內容滯后，學生學習興趣低等弊端。我校大學物理實驗全體教師堅持教育教學改革，致力于改革與創新，追求卓越。大膽探索新的實驗項目，創新人才培養方式。為了培養學生的創新思維意識和提高他們的動手操作技能，使有潛力和有興趣的學生進行創新實驗有一個活動場地，實驗教師們搭建了一系列創新實驗的學習設備，可以用于學生自行設計實驗，結合專業，拓展綜合實驗。對現有實驗項目進行創造，強調以學生為中心，對現有實驗項目進行拓展或者結合專業自行設計，有效提升大學物理實驗教學質量。本文就如何建設和利用好大學生物理創新實驗平臺進行了探討。

一、傳統大學物理實驗教學存在的主要問題

目前部分領導、教師和學生思想上輕視實驗課程。大學物理實驗是理工科專業的公共課，學分少，認為不如理論課尤其是專業課重要。排課時把一些好的時間段用于理論課教學，在師資配備上，把教學水平、科研水平很高的老師安排去教理論課，把學歷低的，教學方法和教學態度等都欠缺的教師安排去教實驗課。很多實驗課都安排在晚上或周末等“邊角料”時間。部分高學歷和高職稱教師只講授理論課而不愿承擔實驗課[1]。

實驗課程教學體系不完善。沒有形成一套系統的訓練方法。在內容設置上，主要是配合理論課教學，如開設轉動慣量、楊氏模量等，其目的就是為幫助學生更好地掌握理論課堂學習的知識。很多儀器都急需更新，教學模式和教學內容比較固定，教師指定學生完成相應實驗內容。課堂教學流程基本是先請學生自己課前預習，在實驗課堂上，教師先介紹一下實驗原理和注意事項，然后為了避免學生在教學中過多地問，先把整個實驗操作給學生演示一遍，然后由學生自己操作一遍，測出實驗數據，完成實驗報告[2]。這往往導致學生對實驗失去興趣，達不到培養學生的目的。因此，構建創新實驗，改變目前實驗存在的一些弊端，還是很有意義的。

二、大學物理創新實驗的建設

1.構建開放型大學物理創新實驗的具體內容。加強大學物理創新實驗教學，突出培養學生的綜合能力，從應用型人才的需求出發，好好整合我校現有的實驗資源，建立以學生為主體，以綜合修養為重點，以理工科各個專業為指引，相互交叉的教學平臺。我校大學物理實驗分為8個傳統實驗和8個創新實驗。將每一批學生分成八個組，每一組由10—20個學生組成，每次實驗每組分別作不同的實驗。

傳統8個實驗是圍繞特定的授課內容，選取與時代同步，利于學生思維訓練的項目。包括三線擺測剛體的轉動慣量、線性和非線性元件的伏安特性、分光計測汞燈波長、霍爾效應測磁場、溫度傳感器特性的研究等實驗項目。這類實驗內容較單純，多數為驗證性實驗，操作步驟相對簡單。但它為后續8個創新實驗的構建和開設奠定了必備的基礎。

大學物理創新實驗主要由學生根據掌握的綜合知識，自己去設計實驗方案，需要的相應器材由大學物理實驗員準備，實驗過程在教師的指導下，不斷地修正和完善。電子專業同學對三線擺測剛體轉動慣量的計時器進行了改進，設計了數字計時器。其他專業同學設計了溫度傳感器特性的研究、望遠鏡的組裝及其放大率的測量、分光計測波長和棱鏡頂角等創新實驗項目。不同專業同學相互交叉，以課題和創新項目為抓手，開發了潮汐發電，全面提高學生科研能力。

2.大學物理創新實驗的兩大特點。首先是教學內容的開放性。學生可以結合自己的專業和已完成的基礎實驗，自主確定實驗內容，自主設計實驗步驟和數據記錄表格，并獨立完成實驗任務。教師根據學生的個體情況進行針對性的指導。教師不會對學生如何操作下達指令，更不會代替學生完成實驗。學生在完成創新實驗的過程中，再現了物理原理和物理規律發現的過程，讓學生體會到成功的喜悅[3]。

其次是教學模式的靈活性。傳統大學物理實驗教學模式比較單一，從學生實驗預習、教師原理和操作講解、學生實驗操作、數據處理到完成實驗報告這一流水線式的教學模式不利于創新人才的培養。創新實驗采用靈活多樣的混合教學模式，教師可以根據學生自行設計的實驗需求，把實驗過程中涉及的比較復雜的實驗原理或者儀器等制作成微課或微視頻傳到實驗室電腦，供學生自主預習、獨立操作、主題討論、論文撰寫等。

三、大學物理創新實驗的成果收效

構建功能集約、資源共享、運作高效的創新實驗教學平臺為實驗教師的科研提供了一個平臺，激發了教師的研究熱情，打造了一個具有淵博知識和掌握科技前沿的實驗教師團隊。大學物理實驗教師近幾年在科研項目和教研項目上不斷取得突破，從校級課程建設到大學物理實驗中心，以及廣東省重點科研項目的數量等在我校都占有重要地位。創新實驗探索的這幾年，大學物理實驗教師的學術論文逐年上升;本科生畢業設計實做型題目的比例也大幅增加。在此基礎上，大學生創業實驗項目都在不斷地開展，創新實驗平臺已成為提升師生科研水平和綜合素養的一個重要的場所。

四、總結

21世紀知識經濟時代的到來，大學物理實驗教學更是不可缺失。更新思想，轉變觀念，加強實驗，突破創新，將以傳授知識為主轉向以培養應用創新能力為主，把實驗教學質量視為應用型工科專業人才培養的生命線[4]。

大學物理實驗在培養創新性人才的浩大工程中正發揮著日益重要的作用。大學物理創新實驗室，眾多的實驗設備給學生提供了思考和挖掘潛力的平臺，培養了學生初步科研的能力。在創新實驗室學生可以動手改進實驗裝置，或者結合理論課的相關原理自己組裝或重新制作實驗裝置，激發學生的學習熱情，增強動手能力。提高學生的分析問題和解決問題的能力，拓寬了視野，培養良好的團隊合作精神。大學物理實驗教學改革是一個任重而道遠的課題，很多方面都亟待改變，呼吁從領導到教師再到學生大家一起努力，推動高校大學物理創新實驗平臺建設，實現人才質量的穩步提高。

參考文獻：

[1]謝國秋，劉仁臣.應用型本科院校新增工科專業實踐教學的弊端與對策[J].淮北師范大學學報：自然科學版，2010，（3）：21-25.

[2]曹顯瑩，曲陽.基于慕課模式的大學物理實驗教學改革與創新[J].物理實驗，2016，36（5）：25-28.

[3]尹亞玲，王博文，柴志方，等.混合教學模式在大學物理實驗課程教學中的應用[J].物理實驗，2017，37（3）：41-46.

[4]張放平.強化實踐教學推動創新型人才培養[J].中國高等教育，2007，（17）：29-31.