基于應用型人才培養的大學物理實驗課教學改革
——以武漢工程大學郵電與信息工程學院為例

張 璐 方路線

（武漢工程大學郵電與信息工程學院 湖北·武漢 430073）

隨著時代的發展，特別是近些年實驗教學改革的不斷深入，物理學與其他學科的交叉滲透和日常生活的廣泛應用使得大學物理實驗課的內容逐漸豐富，要求也日益提高。為了適應新的變化，武漢工程大學郵電與信息工程學院物理實驗教學中心在“激發興趣、夯實基礎、增強能力、探索創新”的16 字教學方針的指引下，積極進行實驗教學改革。

1 地方院校大學物理實驗課堂教學的現狀

1.1 大學物理課時縮減影響實驗課的開展

近年來，在高等教育迅速發展的背景下，國內許多地方院校為了尋求自身更快更好的發展，紛紛將其培養目標定位成應用型人才的培養。基于此目標，地方院校特別注重學生專業理論和專業技能的培養，忽略了基礎課程的學習和學生實際動手能力的培養。很多高校不斷的壓縮大學物理理論教學課時從而增加專業實踐應用類課時。大學物理理論課時的縮減，使得理論課內容縮減或簡化，這給大學物理實驗課帶來了很大的困擾和挑戰。實驗課上，教師需要花費大量的時間來講實驗原理，學生動手操作的時間不夠，使得實驗課教學效果不佳。

由于師資力量不足，實驗儀器有限，為了更充分的利用其教學資源，實驗教學內的實驗項目在安排上存在不合理。理論課滯后于實驗課的現象時有發生。加之，獨立院校學生文化基礎知識相對較差，自學能力欠缺，理論課的滯后，使得學生學習實驗課更加困難，興趣也大大減少。

1.2 大學物理實驗課堂教學的局限性

大學物理實驗課堂教學繼續沿用了“以教師為主體”的教學模式，填鴨式的講解實驗目的、實驗原理、儀器使用說明、注意事項等。教師全方位、超詳盡的進行演示實驗。學生按照規定的實驗步驟進行實驗，測量實驗數據，這樣導致學生的課堂學習也僅限于模仿操作。課后學生對測量好的實驗數據進行處理，撰寫實驗報告。教師在批改實驗報告時又比較注重數據處理及不確定度分析。因此，學生在數據處理上花費大量時間一遍又一遍的修改。長此以往，學生會覺得實驗課枯燥乏味，學習的積極性和主動性降低。

1.3 考核方式過于單一

以我院為例，期末成績由三部分組成：預習報告（20%），實驗操作（40%），數據處理（40%），實驗報告的撰寫占比比較大，實驗操作過程也只是關注學生是否在有限的時間內順利完成實驗以及數據的科學性。實驗考核過于注重結果而忽略了學生在實際操作過程中的實踐動手能力，發現問題、解決問題的能力。而這部分的能力正好是培養應用型人才所需要的能力。

2 提高大學物理實驗教學效果的建議

2.1 物理史話

物理史話這一模塊主要是讓學生了解物理學中一些重要概念的發展和規律得出的歷程，展現科學家在探索這些規律中所用到的方法，以及蘊含的科學精神。這一部分作為學生課前的展示環節，分力、熱、光、電等專題進行。學生分組進行，可以通過不同的形式展示，比如講故事、演話劇、查找視頻播放等。讓學生身臨其境從而達到寓教于樂的目的。最后，我們可以通過開展物理學史方面的知識競答或者利用網絡平臺開展課后小測的方式來了解學生對知識的掌握情況。教師根據學生的參與度和對知識的掌握情況對其進行打分。

2.2 課堂教學

理想的大學物理實驗課是在學生理解理論知識的基礎上進行的實踐操作。考慮到獨立院校學生自學能力比較差，而且隨著新媒體技術的不斷發展，人們的閱讀方式及行為習慣也深受影響，從傳統的書籍閱讀模式開始變成通過網絡手段獲取信息。因此，教師嘗試將每個實驗的實驗目的、實驗原理、注意事項通過微課的形式錄制，并在微信公眾號上進行推送，學生可以利用碎片時間通過觀看視頻進行課前預習。課堂上，教師對學生困惑疑問的地方進行現場答疑。教師把課堂教學的重心轉移到指導學生實驗操作和引導學生自主創新上去。讓學生在實際操作過程中深刻領悟到實驗的設計思想，從中遇到的問題以及應對的措施。在實驗課堂教學中鼓勵學生進行自主探究，同時加強師生間交流，鼓勵學生間的合作交流，以最大限度的調動學生學習的積極性。為了促進師生間的交流，在課堂教學指導中加入了與學生面談指導的環節。學生在本學期實驗課堂上必須與指導老師進行交流溝通至少四次。指導教師需根據與學生進行面談交流的情況，了解學生完成實驗的情況以及發現問題、解決問題的能力，并根據學生的表現給出相應的成績。

2.3 課外實踐

2.3.1 成立家電維修協會

基于學院應用型人才培養的需求，對學生的實踐能力、動手操作能力要求高。為此，我們在學院設立了家電維修協會，協會每周都會在學院開展義修活動，同學們可以把損壞的四六級收音機、耳機、臺燈、手機等小物件送到維修現場。協會成立專項維修小分隊對其收到的問題物件進行記錄、分配、維修、派送等。

2.3.2 建立廢舊儀器實驗室

隨著科技的發展，學校實驗室每年都會淘汰報廢一部分儀器設備。我們將這些廢舊儀器集中起來成立廢舊儀器實驗室。學生可以根據儀器使用說明書、設計原理對廢舊儀器進行拆卸、安裝、改進、重組、故障分析、維修等。也可以將某些部件拆卸下來應用到儀器改造和創新等研究性實驗項目中去。在學生實踐組裝的過程中，教師適時地引導學生如何發現問題，解決問題，使學生在其中學會獨立思考，同時開闊了視野和思路，獲取靈感進而提高其創新能力。教師也可以利用廢舊儀器自制實驗教具，應用到自己的課堂中去，從而達到教學相長的目的。合理利用廢舊儀器，不僅可以節約成本，還提高了學生的動手操作能力，加深了學生對實驗的理解，啟發了學生的創新思維。

2.4 開展制作類、儀器設計改進類研究型實驗競賽

學生通過大學物理實驗課的學習，同時參加了家電維修協會、廢舊實驗室的建設等活動，已經具備了一定的理論基礎和動手操作能力。因此，我們可以借鑒湖北省大學物理實驗競賽開展制作類、儀器設計改進類研究型實驗競賽活動。

學生自由組隊通過選題、提交課題、方案實施、參加答辯等環節開展活動，教師在活動中應進行全程指導并最終給予成績。其中，教師需科學地引導學生進行選題。課題的來源可以是科技熱點或者影響生活的大事件，舞臺等炫酷場景的啟發，廢舊實驗儀器的改進和創新，成熟儀器的簡化或功能改進，往年物理實驗競賽題目的改進和拓展，科技制作類網站參考等。學生通過查找文獻、小組討論、師生交流來確定實施方案，分析可行性，給出簡單可實驗的實驗方案，列出實驗儀器和耗材清單，完成方案的設計與搭建。最終完成實驗，形成PPT，通過答辯的形式向課題組老師展示小組的成果。

學生選題貼近生活，同時具有研究性、開放性、趣味性的特點，增強了學生對物理實驗學習的興趣。學生通過團隊協作、交流完成了實驗選題和方案的確定及實施。在此過程中鍛煉了團隊成員的實驗動手能力，整理歸納、分析報告的能力，進而增強了自主實驗和實踐創新能力。學生通過答辯又提高了自己的口頭表達能力。學生實踐能力、自主創新能力得到了鍛煉，滿足了我院應用型人才培養的需求。

3 建立新的考核評價方式

科學的考核評價方式，直接影響著學生學習的積極性、主動性和學習效果。基于以上活動的實施，同時突出對過程的考核，筆者提出了建立新的課程評價體系。新的課程成績組成結構：物理史話活動（10%），課堂教學活動（30%），課外實踐活動（30%），制作類、儀器設計改進類實驗競賽（30%）。新的考核方式更能使學生在學習過程中展現自我能力，同時也調動了學生學習的興趣和積極性，自然有效地提高了實驗教學的效果。

4 總結

物理實驗教學改革的主要任務是在有限學時內盡可能提高教學效果。我們在大學物理實驗教學中加入了物理學史、課外實踐、實驗競賽等環節后豐富和充實了實驗課的教學。基礎物理實驗課堂教學主要側重于基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能的訓練、實驗數據處理和不確定度分析。加入的物理學史、課外實踐、實驗競賽環節側重于自主學習、動手動腦、實踐創新。兩者相互補充、相互促進，從而提高了大學物理實驗的教學效果。今后，通過不斷的探索、實踐、創新、改革，相信大學物理實驗的教學質量會有進一步的提升。