周文真

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試論大學物理實驗教學信息化

周文真

（湖南科技學院 實驗實訓中心，湖南 永州 425199）

大學物理實驗對激發(fā)和培養(yǎng)大學生的觀察力、想象力、創(chuàng)造力、動手能力起著非常重要的作用，而傳統的教學方式和手段很難適應信息化時代的要求。必須從實驗項目選擇、實驗教學管理、實驗教學計劃、教學方案、教學內容等有關課堂教學及學生課堂學習、實驗操作、實驗教學效果評估、考核、總結等方面進行信息化改革，來達到信息化時代大學物理實驗教學的目標和要求。

大學物理實驗；實驗教學；教學改革；信息化

1 問題的提出

“做實驗確實非常重要，因為任何理論沒實驗證明是沒有用的，實驗可以推翻理論，理論絕對不能推翻實驗?！保ǘ≌刂校┐髮W物理實驗是培養(yǎng)學生基礎實驗知識、實驗方法和實驗技能的課程，大學物理實驗對激發(fā)和培養(yǎng)學生的觀察、想象、創(chuàng)造能力有著其他課程不可替代的作用。引導學生深入觀察各種自然現象，激發(fā)學生的想象力、創(chuàng)造力，培養(yǎng)和提高學生獨立開展科學研究工作的素質和能力[1]。通過對儀器設備的調試、操作，學生的實踐動手能力、對多種儀器設備的操作技能、理論聯系實際的能力等都會得到系統的訓練。更重要的是，通過大學物理實驗教學，使大學生能夠真正地正確體會、理解和掌握不同實驗項目中那些精妙的設計思想、嚴謹的實驗原理和獨特的實驗方法，并在今后的工作中與相關的專業(yè)知識相結合，就可能有所發(fā)現、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造。[2]大學物理實驗課程的作用是顯而易見的。

大學物理實驗教學雖然重要，但當前發(fā)展現狀并不值得樂觀，在許多高校普遍存在以下方面的問題：一是實驗內容陳舊，據有關統計，60%以上來源于經典物理，反映當代物理發(fā)展的新趨勢、新方向的內容較少；二是實驗項目類型缺乏新意，現行的大學物理實驗開設的實驗大多是一些驗證性、仿效性的實驗，設計型的、創(chuàng)新型的實驗很少，這既不不利于激發(fā)學生做實驗的興趣，更難達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新的能力；三是考試考核方式方法落后，目前大學物理實驗考核辦法基本上是沿襲傳統方法——統一時間，讓所有學生做同一個實驗，在根據學生完成的實驗報告給予評分，既不重視學生做實驗的過程，也不看重學生在做實驗過程中表現出來思想、能力，因此，考試難以做到客觀準確；四是教學管理落后，多數高校的大學物理實驗教學的管理仍停留在傳統的教學管理模式和水平上，未能充分利用信息技術革新的優(yōu)勢，學生只能按照學校的課程計劃一成不變地去做實驗，導致大量的實驗資源（儀器設備、師資）閑置，未能發(fā)揮應有效益，開放性實驗形同虛設，致使許多有興趣、有天賦潛能的學生的要求難以得到滿足。凡此等等，我們必須認真思考并回答——當今大學物理實驗教學向何處去？

2 信息化是大學物理實驗教學的發(fā)展趨勢

大學物理實驗教學信息化就是以計算機、互聯網等信息化技術手段帶動實驗教學、管理的科學化、現代化，以提高實驗教學質量和效益的過程；它是將現代信息技術與先進的管理理念相融合，轉變大學物理實驗教學的方式方法、師生教學互動模式、管理模式、成績評定模式，重新整合大學實驗教學資源，提高實驗教學質量、提高大學生科學素質和科研能力的過程。

大學物理實驗教學信息化管理的精髓是信息集成，其核心依托計算機數據庫及其網絡平臺，數據管理系統把實驗教學項目的選擇、方案的設計、時間地點的安排、儀器的配置與準備、指導老師的選擇、實驗報告的撰寫與收集、實驗成績的評價等各個環(huán)節(jié)集成起來，形成師生及管理者共享資源、信息，實行最優(yōu)化原則來提高現有實驗儀器設備的利用效率，充分發(fā)揮教師的能動性和積極性，同時在尊重大學生的自主性的基礎上，激發(fā)其學習的興趣、發(fā)掘其學習潛能，從而使大學物理實驗教學取得良好的教育、教學效果。

相對于傳統的教學模式，實驗教學信息化具有二大特征：一是改變實驗教學的傳統管理模式，實行立體全方位管理，實現對教師、實驗課堂、實驗設備、學生全面管理的管理目標。就得要求對實驗教學管理進行深化改革，在現有信息資源共享的基礎上，使教師與學生、教師之間、實驗教學部門與理論課教學部門之間以及負責實驗教學的部門與學校相關部門之間交流和溝通更直接，從而大大提高管理效率，降低管理成本。二是運用信息技術對實驗教學的各個流程和環(huán)節(jié)（如教師、學生、教學過程、作業(yè)批改、成績評定等）實行有效控制和管理，實現各種要素配置最優(yōu)化、各個環(huán)節(jié)緊密結合而達到最合理化，即能實現資源共享，又可以達到實時監(jiān)控。是故，信息化是當代大學物理實驗教學發(fā)展的趨勢。

3 加大教改力度，實現大學物理實驗教學信息化

實現大學物理實驗教學信息化是一項較為復雜的系統工程，至少應進行以下幾方面：第一，實驗項目開設選擇信息化改革；現代科學技術（物理學更甚）發(fā)展日新月異，作為物理學的基礎課程——大學物理實驗，其內容的選擇必須與時俱進，體現現代科技發(fā)展變化的時代風貌，反映其時代特征。要開設好大學物理實驗項目、確定實驗內容（既適合本校學生的實際，又要體現現代科技發(fā)展要求），就要充分利用互聯網等信息技術，搜集國內外大學物理實驗開設的情況，通過網上調查，確準了解、把握本校學生的學習基礎等實際情況，確定開設實驗項目，并隨著情況變化而不斷調整，以確保大學物理實驗教學目的的有效貫徹。第二，實驗教學管理的信息化改革；實驗教學管理信息化可分為三個層次：最高層次是學校層次，中間是教學系部層次，最后是實驗管理員和任課教師層次。傳統意義上的實驗教學管理僅僅集中或注重中間層次，學校很少掌握實驗教學的有關數據、信息，對開設了些什么實驗項目、是誰主講、實驗計劃、進度等等很少過問，這往往導致實驗項目開設缺少頂層設計與指導，降低該課程教學目的的全局性、前瞻性；傳統的實驗教學管理也不太重視最低層次的管理，導致管理難以做到具體化、精細化。[3]由于信息技術的進步，為實驗教學管理實行全面化、三層次協同化提供的技術支持，充分利用計算機和互聯網等信息技術平臺，學校從宏觀上進行設計、指導，系部進行具體規(guī)劃管理，將學校的意圖、指導思想傳達給授課教師，并將教師反映的信息數據匯總存檔保存，同時向學校有關部門報備；教師與實驗管理員合作，收集授課對象——學生的有關信息數據，在此基礎上開設具體的、切實可行的實驗項目計劃，制成電子文檔，發(fā)送給系部管理者。如此，對實驗教學管理既可宏觀調控，又能具體、精細到人，甚至到每一節(jié)課、每一個實驗。第三，實行教學計劃、教學方案、教學內容等有關課堂教學信息化；[4]實驗教學是以學生為主體、教師為主導的雙邊活動，教學能否取得預期效果（使學生掌握相關知識、發(fā)展能力等）其關鍵在于教師的所作所為。教師的基本能力素養(yǎng)是比較穩(wěn)定的，難以短時間內得以提高，但課前準備工作（主要包括教學計劃、教學方案）可以做得盡可能的完善完美。將實驗教學的內容、教學計劃、教學方案進行信息化，能產生兩個方面的良好效果：其一，科學合理的教學計劃、適用完善教學方案公諸于網上，可供同行學習、參考，提高學習者的教學水平；其二，教學新手或教學水平較差的將其教學計劃、教學方案公諸于網上，可以得到同行或水平較高者的幫助指導，再改進自己的計劃與方案，快速提高自己的教學能力和水平。第四，學生課堂學習、實驗操作信息化改革；[5]現代教學理論研究指出，現代課堂教學方式正向大眾化和個別化方向發(fā)展。利用計算機、視頻監(jiān)控和互聯網技術，將學生的課堂學習、實驗操作實行信息化，教師可以輕松地監(jiān)控整個課堂或多個課堂（主要是開放性實驗）情況，盡可能地實現教學大眾化，克服傳統實驗教學受場地和人數限制的缺點；另一方面，學生通過計算機和視頻設備與指導老師直接對話，接受一對一的個別幫助與指導，實現課堂教學的個別化。第五，實現實驗教學效果評估、考核、總結信息化；評估、考核是檢驗教學效果的方法手段。對學生實驗考核實現信息化，即學生在裝備計算機和視頻監(jiān)控設備的實驗室完成考試考核，教師既可以得到學生考試的結果如實驗報告，又可以了解掌握學生實驗操作的過程，綜合二者的情況，給出的成績會更加科學合理；同時，利用計算機對試卷進行評判，可以減少人為因素，使之更為客觀、高效，使教師從繁重枯燥的閱卷工作中解脫出來。每個學期或每門實驗課程結束，教師寫好總結與心得，電子文稿存檔匯總，既可做考評依據，又可與同行或他人進行相互交流，或提高自己，或幫助他人。

信息化是大學物理實驗教學的發(fā)展趨勢和方向，是一項富有挑戰(zhàn)性的工作。需要我們不斷地研究、探索、嘗試，不停地總結經驗教訓才能逐漸地走向成熟、完善。

[1]胡成華,史玲娜.大學物理實驗教學創(chuàng)新模式的探索與實踐[J].物理與工程,2012,(1):44-46.

[2]王素紅.大學物理實驗教學改革的嘗試[J].工科物理,1998,(6):32-33.

[3]黃英群,王秀娥,趙佳,劉漪.大學物理實驗計算機與網絡輔助教學研究[J].中國地質教育,2007,(4):115-117.

[4]林琦.計算機信息網絡技術在大學物理實驗教學中的應用探討[J].大學物理實驗,2013,(1):108-110.

[5]李堅,姜向東,王敏.利用信息技術,實現大學物理實驗資源的有效合理利用[J].實驗科學與技術,2003,(2):110-113.

（責任編校：宮彥軍）

2016－04－26

湖南省教育廳普通高校教學改革研究項目（湘教通[2012]142號)。

周文真（1968－），女，湖南永州人，湖南科技學院實驗實訓中心高級實驗師，研究方向為電子信息學與大學物理實驗教學。

G642.0

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1673-2219（2017）06-0034-02