共建協同育人平臺破局高校物理演示實驗室困境

周曉紅 陳杰 陳偉 胡永金

摘? 要 物理演示實驗具有直觀、形象反映物理原理和現象的特點，受到物理教育工作者的追捧，但是物理演示實驗室的建設運營一直面臨“中學建不起，大學運營不暢”的困境。在分析物理演示實驗室困境形成原因的基礎上，提出通過在校內開設物理演示實驗必修課、組建志愿者團隊等方式，提高大學生對物理演示實驗室的參與度;同時采取“迎進來，送出去”的方式與區域內的企事業單位、學校等共建物理科學普及協同育人平臺，破解演示實驗室“高成本，低效率”的運營困境。經過近兩年的實踐，取得良好的效果，在鄂西北地區樹立了良好的口碑。

關鍵詞 物理演示實驗;演示實驗室;演示儀器;科學素養

中圖分類號：G482? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）14-0131-03

Building a Collaborative Education Platform to Break Dilemma of University Physics Demonstration Laboratory//ZHOU Xiao-hong， CHEN Jie， CHEN Wei， HU Yongjin

Abstract Physical demonstration experiments have the characteris-tics of intuitive and vivid reflection of physical principles and pheno-mena， which are welcomed by physics educators. However， the construction and operation of physical demonstration laboratories are always faced with the dilemma of “middle schools cannot afford to be built and universities cannot operate smoothly”. Based on the analysis of the causes of the dilemma in the physics demonstration laboratory， this paper proposes to improve the participation of college students in the physics demonstration laboratory by setting up compulsory courses for physics demonstration experiments and establishing volunteer teams. At the same time， take the way of “face to come in， send out” and the area of the enterprises and institutions， schools， etc to build physical science popularization collaborative education platform， crack demonstration laboratory “high cost， low

efficiency of operating difficulties， after nearly two years of practice，

good results have been achieved， in the northwest region of establi-shing a good reputation.

Key words physical demonstration experiment; demonstration labo-

ratory; demonstration instrument; scientific literacy

1 前言

新高考背景下，作為選考科目之一的物理是高校理、工、醫等眾多學科的基礎，由于不是必考科目，導致進入大學后學生的物理素養呈現參差不齊的現象[1]。為了改善這一現象，諸多高校提出將物理演示實驗作為高中物理與大學物理之間的過渡，用于訓練提高學生的基礎物理素養和科學能力，因為物理演示實驗具有直觀性、啟發性的特點，能夠以淺顯的現象展示深奧、不可見的物理現象和原理。但是，多年來演示實驗室的建設、運營一直處于“中學建不起，大學運營不暢”的兩難境地。本文在分析演示實驗室建設、運營困境形成原因的基礎上，提出破解難題的策略，經過近兩年的實踐，取得較好的成果。

2 物理演示實驗室建設運營困境及形成原因

建設困境? 物理演示實驗內涵豐富，涵蓋面廣，儀器名目眾多，在采購時又基本以單臺套為主，造成演示儀器造價偏高，故要想建設一個門類齊全的規模型演示實驗室，首先需要有較大的場地，其次需要有充裕的資金支持。中小學受到場地、資金限制，很難籌建一個規模型物理演示實驗室，這對學生物理學科素養的培養是一大缺失（這里所說的學科素養是引用2015年3月30日教育部在《教育部關于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》中提出的“核心素養體系”概念[2]）。

運營困境? 高校在場地、資金充裕的情況下會積極籌建物理演示實驗室，用于解決學生物理學科素養參差不齊的現狀，不過很多高校花上百萬建立的演示實驗室經常出現門可羅雀的現象，原因在于物理演示儀器設備與物理教學儀器有較大區分。教學儀器在設計研發時會將多個知識點或實驗項目整合，對學生來說具有可開發性，愿意付出更多的精力和時間進行深入研究。而演示儀器在設計研發時為了力求直觀形象地展示某一個物理現象或知識點，只是針對一個特定知識點進行開發設計，一套儀器大多只能完成一個知識點的教學。以大學生的認知能力水平來說，演示儀器可開發性較差，缺乏進行深入研究的吸引力，導致學生再次進入實驗室學習操作的欲望不強，故造成運營不暢、資源浪費的現象。

演示實驗室的建設、運營進退維谷，大學生來訪的次數有限，造成資源浪費，而中學沒有充裕的資金和場地籌建演示實驗室。如何破解演示實驗室建設、運營過程中的難題？湖北汽車工業學院大學物理演示與探索實驗室進行了近兩年的探索實踐，取得一定的成效。

3 校內提高大學生參與度

組建物理演示實驗室志愿者團隊，提高學生參與度? 為了擴大物理演示實驗室在學生中的影響，提高學生參與演示實驗室建設的熱情，讓更多的學生熟悉演示實驗室、愿意走進實驗室，物理教師團隊從在校生中擇優挑選業務素質高、能力強的學生擔任物理演示實驗室志愿者，由專任教師負責知識培訓和禮儀培訓。為了減輕教師的工作負荷，對新加入的志愿者采取“傳幫帶”的方式來進行儀器性能和對外接待禮儀培訓。志愿者的工作主要有下面兩項。

一是負責日常實驗室的接待任務，比如新生開學期間的入學教育。外語學院、人文學院等學院沒有開設物理類課程，這些學院的學生如果有來參觀學習的需求，可提前預約，由志愿者團隊負責接待講解并維持秩序。

二是通過舉辦各類活動擴大實驗室的影響，提高學生的參與度。如在校內舉辦科技周等活動，以儀器展演的方式在教學樓進行物理科學普及，啟發參觀者的興趣，鼓勵學生進實驗室實地參觀;在志愿者所在班級舉辦物理科學知識搶答等活動，提高學生的科學興趣，進而提高其參與度。

開設大學物理演示實驗必修課，提高學生的參與度? 湖北汽車工業學院物理演示實驗室面積有700余平方米，儀器臺套數近200臺，在地方院校中有此規模的尚屬首例。為了提高實驗室運行效率，著力加強學生基本知識體系的構建、基本規范的養成和基礎能力的訓練，參考北京交通大學物理實驗中心的做法，將演示實驗納入實驗必修課程考核，這在鄂西北高校中開創了先例。

演示實驗必修課采取“學生為主，教師為輔”的方式授課，達到提高學生科學素養的基本目標。每次實驗課四學時，可以容納20人次，教師從200個演示項目中隨機選取20個項目作為教學內容。學生先以小組討論的方式熟悉本組實驗內容，然后逐一講解所負責的實驗項目，并回答其他學生的提問，最后由教師進行補充點評。授課學時分配如表1所示。學生通過“自學—發疑—提問—釋疑”的過程掌握儀器設備的設計理念和設計方法，有助于科學素養的全面提高，對創新意識和創新能力的培養也起到潛移默化的影響。此種授課方式頗受學生青睞，每次四學時的實驗結束后，學生還會在實驗室繼續參觀學習，討論儀器的改進或設計。

鼓勵學生走進實驗室開展科技創新活動，提高學生參與度? 構建“指導教師—高年級本科生—低年級本科生”三級聯動的梯隊式研發團隊，以立項的方式開展科技創新和儀器研發活動，通過不同形式反映創新成果，如申報專利、發表文章、制作科技小作品等，有效調動教師、學生的積極性和主動性。通過此模式，多點開花，成果豐碩，實現教師與學生共同成長進步。

據統計，近三年，實驗中心教師立項省級、校級項目20余項，其中學生為主持人的項目有八項;學生設計并制作多件與物理專業相關的演示儀器作品，如便攜式超聲波電子尺、太陽熱發動機、超聲波清洗機等。學生帶著這些作品參加不同級別的學科競賽，獲國家級、省部級獎勵四項，如全國“互聯網+”大學生創新創業項目、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、湖北省大學生物理實驗創新設計大賽等。申報獲批專利近30項，依托學校創新創業學院，聯合安徽合肥方舟、武漢蜀漢量子等教學儀器企業，實現儀器設計研發活動與工程實踐和社會應用實踐的密切聯系，增強學生的創新意識、創業能力，為教師和學生提供實現成果轉化的平臺。截至2019年11月，已有10余項專利成果轉化為實驗儀器服務實驗教學或學生競賽，兩項實驗儀器專利正在與廠家洽談量化生產。

4 主動對接區域內學校、團體等，提高學生科學素養

為有效履行高校服務地方經濟、教育發展的職能，充分發揮演示實驗室資源服務區域教育的作用，學校以“迎進來，送出去”的方式開展科學普及活動，加大科學普及力度，提高區域內學生科學素養。

通過“迎進來”，承接參觀交流? 對路程近、方便到學校的中小學或社會團體，如東風20小學、十堰市四中、東風七中、十堰市小記者團等，以實地參觀的方式“迎進來”。學生參觀實驗室后反響強烈，大大激發了好奇心和科學興趣，紛紛表示想再來一次，科普效果比較明顯。實地參觀圖片選摘如圖1、圖2所示。

通過“送出去”，開展科普教育進校園? 對路程遠、時間不充裕的中小學或社會團體，開展實驗資源“送出去”活動，選派教師、志愿者到中小學校園舉辦科普講座和組織科技宣講活動。此外，積極參加十堰市科技局舉行的科技展示活動、科技周等活動，如圖3所示。截至2019年11月，累計開展科普推廣活動60余場次，對提高區域內受眾的科學素養作出積極貢獻。

5 總結

湖北汽車工業學院通過在校內組建演示實驗志愿者團隊、開設演示實驗必修課程以及建立演示實驗科技創新團隊等方式，提高在校生對演示實驗室的參與度;采取“迎進來，送出去”的方式將實驗資源向社會開放，有效發揮演示實驗室的人力資源優勢和儀器資源優勢，實現教育資源向社會開放與服務的功能。經過近兩年的實踐，多措并舉，有效破解了演示實驗室建設、運營困境，取得可喜的成績。■

參考文獻

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