民办高校的大学物理实验课程教学改革

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摘 要 ：本文分析了当前民办高校大学物理实验教学在实验仪器、实验内容、教学计划安排、教学方法与思想、师资队伍建设和物理实验室建设等方面存在的不足；指出了民办高校大学物理实验课程教学改革的具体措施.

关 键 词 ：大学物理实验；教学改革；实践性

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）21-0281-03

大学物理实验是理工科大学生入校之后开设的第一门公共的必修基础性实验课程、是大学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端、是大学生今后从事科学实验工作的入门课程,它的一整套实验知识、方法和技能也是各专业后续课程的基础之一.大学物理实验课的思想和方法、实验条件的保证、实验仪器装置、实验技术、实验的数据处理及误差分析等方面都有自身的理论基础和教学内容,它与大学物理理论课既有紧密的联系,又互相独立,是一门独立开设的课程.通过对物理实验现象的观察、分析和对物理量的测量,使学生学习物理实验知识和基本实验方法,并加深对物理原理的理解；培养学生具有初步的实验能力、良好的实验习惯、遵守纪律和爱护公共财产的优良品德、严谨求实的治学态度、活跃的实验科学思维、敢于探索的创新精神、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力.随着时代的发展,在许多民办高校中大学物理实验教学仍存在着很多不合理的因素,难以与科技的发展相适应,因而对大学物理实验教学进行改革势在必行.本文结合我院对大学物理实验教学的实际情况,阐述民办高校在大学物理实验教学改革方面的一些探索.

一、当前民办高校大学物理实验教学的现状

1.实验仪器方面.由于民办高校生存和发展的需要,其招生规模发展迅猛,导致许多院校的物理实验教学设施跟不上学生数量的变化,再加上民办高校对物理实验教学经费投入的不足,使得物理实验仪器非常紧缺、陈旧.这样的物理实验课也就不再是探索性的研究,而是一味地去追求对物理实验现象的演示和验证,不利于学生综合能力的培养和发展；同时,在物理实验仪器的维护保养方面也就存在很大的问题,不利于物理实验教学秩序的稳步运行.另外,许多民办高校在物理实验仪器的采购上,往往只注重于集成化、智能化仪器,即实验仪器生产厂家把各种物理实验元件打包、密封安装在一个实验箱内；这样,学生进入物理实验室首先看到的不是单独的实验元器件,而是成箱成套的仪器,实验过程中简化了学生对实验仪器的操作,忽视了更为重要的实验过程及其物理本质.就我院而言,每种物理实验只有16套仪器并且都比较老旧,部分仪器已经出现实验元器件缺损的现象,在实验过程中学生对仪器的性能和构造认识不够,操作过于盲目,这些都不利于学生动手能力的锻炼.

2.实验内容方面.目前,民办高校的大学物理实验室仍附属于大学物理教研室.以我院为例,实验课程也较多附属于理论课程,突出的问题有下几个方面：①经典性实验题目偏多,有些内容已相当陈旧,而与当代科学发展和应用有关的热点性实验内容不足.②简单验证性、认知性实验比例偏多,综合性、设计性实验较少.③实验内容重复较多,许多基本实验操作技能在不同课程中多次反复进行,而有机组合安排实现培养目标的实验不足.④对先进的实验教学发展趋势、运作模式和实验内容的了解、跟踪和认识不够,这在相当程度上造成实验教学止步不前的局面.基本上都是以验证性的实验为主,学生只要按照实验讲义上的内容一步一步地做下来,都能得到实验结果；这其中缺少学生的思考,学生的创造性思维得不到开发,思维思考能力没有得到锻炼.

3.教学计划安排方面.当前,民办高校的大学物理实验课程在整个教学计划中所占学时比例普遍偏少,并且各专业学时分布不均衡,使得学生缺乏足够的必要训练.以我院为例,大学物理实验分为简明型和通用型两类,其中简明型物理实验主要是针对计算机科学与技术、通信工程、食品科学与工程、电子科学与技术、自动化、电气工程及其自动化和交通运输专业的学生,只有12个学时,并且不是单独开设的,而只是大学物理理论课的一部分,要求一个学期学完；通用型大学物理实验课是52个学时,单独设课,一个学期学完,主要是面向土木工程、机械制造及其自动化专业的学生.由于中学物理实验教学的发展极不平衡,很大一部分学生“重理论、轻实践”,也有一部分学生的中学物理实验知识很贫乏,在实验能力、素质方面基础薄弱,致使大学物理实验安排起点偏低.

4.教学思想与方法方面.部分民办高校教学观念落后,认为大学物理实验课只是大学物理理论课教学的附属环节,是为了巩固、加深对理论课知识的理解而做实验.在我们学院,老师在课堂上讲解实验原理、实验方法、步骤并进行实验演示,然后学生再按照老师的讲解、演示重复实验内容,千遍一律.这样虽然重视了教学规范性,但统得过死,按部就班,面面俱到,不利于学生个性与创造才能的发挥,从而抹杀了大学物理实验教学的实质,不能体现物理实验应当具有的探索性精神.

5.师资队伍与实验室建设方面.由于各民办高校在传统习惯上过度轻视大学物理实验工作,致使实验师资非常缺乏,特别是安心从事实验工作的年轻师资更是严重缺乏.通常由大学物理理论课教师兼上大学物理实验课,然而现有教师的大学物理理论课教学任务偏重,这将进一步影响物理实验教学水平的提高.另外,各民办高校对物理实验室的资金投入普遍不足,实验室的建设工作得不到可靠的保障.

二、民办高校大学物理实验教学改革的指导原则和措施

综合以上在民办高校大学物理实验教学过程中普遍出现的一些问题,我们以“强化基础、重视实践、创新思维、培养能力”为核心,联系实际情况,充分发挥教师的主导作用、调动学生自主学习的积极性和创造力,从而实现大学物理实验教学的多元化和服务性；使学生熟练掌握基本实验工具的使用方法,学会在课堂上运用已有的知识解决遇到的问题和分析发现的物理实验现象,能够主动尝试设计一些实验,克服在学习过程中遇到的困难,培养物理实验课学习的兴趣和自信心；同时,师生之间互相配合、相互促进,共同提高大学物理实验教学质量.为提升我院大学物理实验课程的教学质量,培养学生的探索精神和创造力,我们有必要多措并举,引导不同基础层次的学生提高其学习能力,树立起学习的自信心,使学生在整个大学阶段获得比较全面的发展. 三、实验仪器的选择

在选购大学物理实验仪器的时候,应当充分考虑仪器的实用性和准确性,与时俱进；淘汰老旧过时的设备,同时又不可盲目地追求实验仪器的现代化、智能化,因为学生是来学知识的,如果把各类物理实验器件集成起来,将不利于锻炼学生的动手能力和启发学生的思维进行创新性实验.因此,可拆装的组合式教学仪器和能进行多种实验的综合性仪器应当是实验仪器采购的最佳选择.以我们学院为例,在选购物理实验仪器之前,各位实验教师进行充分的调研,选购一批独立、模块化的电磁学、力热学、光学仪器,能够满足我们学院大学生的基本实验需求,锻炼他们的动手能力,激发其学习的兴趣.

1.编写与实验仪器相符合的实验教材.一般来讲,物理实验教材作为老师和学生学习的第一手资料,应当与培养学生的整个课程体系相适应.由于民办高校的特点和物理实验条件的限制,目前市面上各种版本的大学物理实验教材在内容与安排上和我们在物理实验课上所使用的实验仪器一般都不配套.学生在课前预习的时候只是理解了实验原理,在进入实验室之后往往会发现很难按照实验教材上预习对仪器进行操作.为此,在对各类大学物理实验教材分析总结的基础上,结合我院的物理实验仪器条件,我们组织了一线物理教师重新编写一套与我院教学计划相适应的、具有特色的物理实验教材.删除了一些老旧的实验内容,对可以运用新知识的传统实验项目进行了重新修订,并引入了新的测量方法,结合培养学生的目标,把原有的实验结构重新分类为：基础验证性实验、综合设计性实验和研究设计性实验.在实际教学中强化后两类实验,同时增加一些趣味性实验,克服了学生在实验过程中的惰性思维,提高了物理实验教材的适用性.

2.合理安排教学进度.由于近年来高考制度的改革,学生参加高考时可以选报“3+x”的科目.课堂抽查表明：有半数的学生高考时未选择物理科目；另外,还存在有些理工科专业的学生在高考录取时是文科生,比如交通运输专业就有相当比例的文科生的情况.在他们当中,大多数学生的中学物理基础差、物理思维训练不够,甚至有些学生对中学物理知识也没有什么概念,这样就会造成部分学生很难跟上教学进度,在课堂上不能按时完成物理实验的操作；有一部分学生甚至连实验报告的撰写都成问题；这既挫伤了学生的学习积极性,也影响其后面课程的学习.因此,针对大学物理实验课和大学物理理论课同时开课的缺陷,我们应根据大学物理理论课的教学进度,及时重新调整大学物理实验项目顺序,合理安排,尽量使大学物理实验的项目与大学物理理论课程同步,这样就使学生能够在学习理论课的同时结合实验现象来更好地理解物理原理.

3.引进多媒体辅助物理实验教学及物理实验仿真软件教学.多媒体技术是一种把文本、图形、图像、动画和声音等形式的信息结合在一起,并通过计算机进行综合处理与控制,能够完成一系列交互式操作的信息技术.大学物理是一门以实验为基础的学科,在大学物理实验的教学过程中,由于受实验条件的限制,实验效果并不是很理想,学生只能从理论上去理解,这会给物理实验教学带来了一定的困难.大学物理实验作为理工科院校的专业基础课程实验,其覆盖范围广、学生人数多、教学任务量大；另外,受实验环境条件、仪器设备、课时安排等因素的制约,如何更有效地利用有限的人力与设备资源在有限的时间和空间内取得良好的教学效果,是广大民办高校物理实验人员所面临的突出问题.为了解决这一矛盾,我们可以充分发挥多媒体技术的优势,在大学物理实验教学中以其图文声像并茂的特点形象地传输物理实验内容.把物理实验所涉及到的知识、现象、实验全部过程都反复地再现在学生面前.引入多媒体辅助物理实验教学有利于增强示范性教学的可见度,对物理实验操作的细节都可以从多方位、多角度来进行展示,让所有学生都能够清楚地看到教师的示范操作过程,不仅形象、直观、生动,而且有利于调动学生学习的积极性,提高物理实验操作的效率和准确度,从而克服传统的“一对一”辅导模式的缺陷.多媒体物理实验仿真软件集声音、图像动画于一体,富于情趣和吸引力,易于激发学生浓厚的学习兴趣.在物理实验教学过程中操作方便、交互性好、能够提供与真实环境及其相似的实验条件和环境、不会损坏实验仪器.我院采用的是美国麻省理工学院公开课程中的优秀课件《电磁场与电子器件》,可以真实精细地开展研究二极管、三极管和场致效应管特性实验,也可以形象地模拟描绘真空条件下电场、磁场在空间的分布情况.这样做完全可以克服物理实验环境条件的制约,生动形象地再现了物理实验场景,达到了良好的实验效果.

4.加强师资队伍建设和适当增加物理实验经费的投入.大学物理实验课程建设的好坏关键在于教师,因此师资队伍建设是第一位的.老教师以身作则,模范带头,在教学与研究中积极进取,努力学习、认真钻研,不断总结经验教训,提高教学水平,对年轻教师起表率作用.对年轻教师培养有计划、有任务、有要求.对新来的年轻教师实行导师制度,每位年轻教师由教研室指定副教授以上职称的老教师作为指导教师,及时安排年轻教师担任教学任务,一般是跟班听课,参加辅导答疑,并且参加物理实验室建设,准备实验与指导学生实验等工作.众所周知,实验室的建设工作繁杂而零碎,有一些易耗品需要及时地更新,损坏的仪器也需要定期地维护和保养；这就需要学院在经费预算上向物理实验室适当的倾斜,以满足正常的物理实验教学.

大学物理实验课程的教学改革是一项阶段性的系统工程,需要在实验仪器、教材的选编、教学计划的安排、师资队伍建设和教育教学方法等方面进行努力,不断地尝试和改进,才能形成合乎民办高校发展特点的大学物理实验教学体系,以实现培养高素质人才的目标.

作者简介：孟书生（1980-）,男,河南驻马店人,硕士,助教,研究方向：凝聚态物理.