陳國(guó)祥 楊 旭

(西安石油大學(xué)理學(xué)院 陜西 西安 710065)

應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的探索

陳國(guó)祥 楊 旭

(西安石油大學(xué)理學(xué)院 陜西 西安 710065)

應(yīng)用物理學(xué)是一門(mén)將物理學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合的新型理科專(zhuān)業(yè)，其重要組成部分是實(shí)驗(yàn)課程．根據(jù)當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)本校應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，圍繞培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)理念，我們?cè)谑谡n方式、教學(xué)內(nèi)容體系、考核方式、開(kāi)展第二課堂等幾方面采取了一系列的教學(xué)改革措施．通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程改革，學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合素質(zhì)都得到了明顯提高．

應(yīng)用物理學(xué) 實(shí)驗(yàn)課程 教學(xué)改革 創(chuàng)新型人才

應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)是一個(gè)以物理為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)將物理學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的新型理科專(zhuān)業(yè)[1]．我校應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)將光電子技術(shù)作為本專(zhuān)業(yè)的特色．光電子技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的一個(gè)重要分支，它是由光學(xué)和電子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門(mén)技術(shù),已成為世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的現(xiàn)代高科技重要組成部分．20世紀(jì)60年代激光的出現(xiàn),使古老的光學(xué)煥然一新,光電子技術(shù)得到飛速發(fā)展．光電子技術(shù)是科學(xué)技術(shù)的先導(dǎo)技術(shù),它已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè),人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯母鱾€(gè)方面普遍存在．隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的綜合化,學(xué)科間的相互滲透,作為物理專(zhuān)業(yè)傳統(tǒng)的光學(xué)和電子技術(shù)有力結(jié)合而形成的光電子技術(shù),將在今后的發(fā)展中有著廣闊的前景．

支撐起應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)的重要組成部分是實(shí)驗(yàn)．專(zhuān)業(yè)建設(shè)要形成自己的特色,建設(shè)實(shí)驗(yàn)特色應(yīng)是并駕齊驅(qū)．現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程主要有普通物理實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)和光電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)．為了能突出專(zhuān)業(yè)的特色,必須在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選題上、在教學(xué)手段和方法上、在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)科研能力和水平上進(jìn)行研究和探討并實(shí)施教學(xué)．通過(guò)實(shí)踐使學(xué)生深入理解應(yīng)用物理學(xué)的基本理論及基本原理，開(kāi)拓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的方法和創(chuàng)新思路，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，為今后從事光電子技術(shù)等相關(guān)方面的工作奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)．

1 教學(xué)改革的必要性

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的教育已由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，而作為理工類(lèi)大學(xué)本科人才培養(yǎng)過(guò)程中十分重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)顯得尤其重要．通過(guò)課程的實(shí)踐動(dòng)手訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的基本技術(shù)方法和基本操作技能的把握、對(duì)應(yīng)用物理學(xué)概念和規(guī)律的熟悉、對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)、以及創(chuàng)新意識(shí)的練習(xí)等方面都起著至關(guān)重要的作用[2,3]．

當(dāng)前，大學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)是高等教育教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容之一，如何切實(shí)加強(qiáng)大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)，改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和模式，提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，是目前亟需研究的課題．目前在大學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面存在的主要問(wèn)題有：

(1)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中忽視學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，在學(xué)生中普遍存在“要求我做實(shí)驗(yàn)”、而不是“我要求做實(shí)驗(yàn)”的不良現(xiàn)象；

(2)教學(xué)方式單一，教學(xué)過(guò)程單調(diào)，只強(qiáng)調(diào)學(xué)生“做”實(shí)驗(yàn)，而不是強(qiáng)調(diào)學(xué)生“學(xué)會(huì)”做實(shí)驗(yàn)．學(xué)生做實(shí)驗(yàn)大都是按照現(xiàn)成的“實(shí)驗(yàn)步驟”機(jī)械式地“照方抓藥”、“依葫蘆畫(huà)瓢”，在部分學(xué)生中存在應(yīng)付現(xiàn)象，沒(méi)有積極性．

(3)缺乏規(guī)范的、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰己思?xì)則和要求，實(shí)驗(yàn)考核方式單一、落后，強(qiáng)調(diào)的主要是實(shí)驗(yàn)結(jié)果或筆試成績(jī)，“高分低能”的現(xiàn)象較為嚴(yán)重．

針對(duì)以上問(wèn)題，我們提出了分層次教學(xué)方式的改革思路，同時(shí)完善考核標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新解決問(wèn)題的水平，形成可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)潛力．

2 教學(xué)改革措施

2.1 授課方式改革

為了提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立思考、細(xì)致分析、深入研究的習(xí)慣，使學(xué)生從按部就班地按照實(shí)驗(yàn)步驟“照方抓藥”轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)地“對(duì)癥下藥”，首先必須從課堂實(shí)驗(yàn)的授課方式開(kāi)始，改革“教師按教材講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟等，學(xué)生按教材重復(fù)步驟、給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”的教學(xué)模式．為此，我們提出引導(dǎo)講解模式，而不是簡(jiǎn)單地照本宣科介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟．引導(dǎo)式講解是指在進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)之前，首先要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)，然后說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)需要達(dá)到的目的、解決的問(wèn)題，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生回憶學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，尋找能夠解決該問(wèn)題的技術(shù)途徑，最終歸納到本實(shí)驗(yàn)計(jì)劃采取的實(shí)驗(yàn)方法，與同學(xué)們一起復(fù)習(xí)這種方法的原理；其次，可以通過(guò)提問(wèn)的形式，歸納完成該實(shí)驗(yàn)需要經(jīng)歷的主要步驟、可能遇到的技術(shù)問(wèn)題、以及解決問(wèn)題的方式方法．例如，在做“全息照相”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)設(shè)置一系列的問(wèn)題來(lái)間接向同學(xué)們介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等內(nèi)容，如：光路的特點(diǎn)是什么？干板記錄的形式和實(shí)質(zhì)是什么？記錄條紋與相干長(zhǎng)度有什么樣的關(guān)系？自組光路應(yīng)該注意什么問(wèn)題？又如在做“光速測(cè)量”時(shí)，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想是什么？如何產(chǎn)生拍頻？光路的特點(diǎn)等一些問(wèn)題？使學(xué)生能夠逐步了解“通過(guò)什么手段、達(dá)到什么目的”，最后由學(xué)生自己總結(jié)實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)步驟，然后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)．

通過(guò)這種途徑，一方面既促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成提前預(yù)習(xí)的習(xí)慣，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣，又引導(dǎo)學(xué)生自己完成了理論解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，由教師講解—學(xué)生被動(dòng)接受，變?yōu)榱私處熖釂?wèn)—學(xué)生主動(dòng)思考，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的目的[4]．

2.2 分層次教學(xué)內(nèi)容體系改革

實(shí)踐教學(xué)體系的改革是應(yīng)用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，課程教學(xué)實(shí)行“階段實(shí)施，逐步深入”的模式，按照緒論和預(yù)備知識(shí)階段、基礎(chǔ)系列實(shí)驗(yàn)階段、專(zhuān)題研究提高實(shí)驗(yàn)3個(gè)階段進(jìn)行[5,6]．緒論和預(yù)備知識(shí)階段以多媒體教學(xué)的形式對(duì)學(xué)生集中講授，安排在實(shí)驗(yàn)操作前進(jìn)行，約6學(xué)時(shí)；基礎(chǔ)系列實(shí)驗(yàn)階段為應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)物理實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)階段，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室按照統(tǒng)一編排課程表分組循環(huán)在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)操作，每個(gè)實(shí)驗(yàn)大約4學(xué)時(shí)左右．基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段教學(xué)要求,以掌握實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容、儀器操作方法、正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生剖析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題為主．專(zhuān)題研究實(shí)驗(yàn)階段，在“綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”階段，每位學(xué)生可選1個(gè)專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)，2周時(shí)間完成．專(zhuān)題研究實(shí)驗(yàn)側(cè)重學(xué)生對(duì)某個(gè)專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)的深入研究和探討，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主導(dǎo)，讓學(xué)生在研究實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)研究的方法．由指導(dǎo)教師布置專(zhuān)題任務(wù)，學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、儀器的選配、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以及實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)和總結(jié)．基礎(chǔ)系列實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)題研究實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告均以論文的格式完成．

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)課程體系改革，實(shí)現(xiàn)了從驗(yàn)證認(rèn)識(shí)型實(shí)驗(yàn)向綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的良好過(guò)渡，使學(xué)生在進(jìn)行更高水平的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)工作之前打下良好的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，并具有一定的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)．

2.3 實(shí)驗(yàn)課程考核方式改革

制定規(guī)范、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰己思?xì)則和要求，完善實(shí)驗(yàn)考核方式是完成實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程改革的一個(gè)重要方面，也是消除學(xué)生應(yīng)付實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的關(guān)鍵一步，是克服目前普遍認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率不高現(xiàn)狀的重要手段．

實(shí)驗(yàn)考核主要以平時(shí)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)、操作技能和實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主,占總成績(jī)50%，期末進(jìn)行隨機(jī)抽簽獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，占總成績(jī)的50%．檢查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)獲得、數(shù)據(jù)處理、誤差分析以及考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能．期末考試要求學(xué)生對(duì)某一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的一些問(wèn)題撰寫(xiě)論文,發(fā)表自己的見(jiàn)解,以提高學(xué)生的研究能力．如實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,學(xué)生選擇某一實(shí)驗(yàn),也有選擇某一實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)教師給出的一些題目,或自己在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,發(fā)表自己的觀點(diǎn),撰寫(xiě)論文．如有的學(xué)生在“光譜分析”實(shí)驗(yàn)中，對(duì)色散元件的非線(xiàn)性特性進(jìn)行分析和討論．在“全息照相”實(shí)驗(yàn)中，對(duì)反射式和透射式全息照相進(jìn)行討論．

2.4 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

有許多學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)之后，感覺(jué)收獲很大，意猶未盡．我們安排學(xué)有余力的同學(xué)成立學(xué)習(xí)興趣小組，開(kāi)展第二課堂，在實(shí)驗(yàn)室里面做喜歡的實(shí)驗(yàn)．在不影響正常教學(xué)的情況下,專(zhuān)門(mén)騰出一間實(shí)驗(yàn)室作為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,設(shè)置實(shí)驗(yàn)儀器．學(xué)生在工作日可以根據(jù)自己的興趣、愛(ài)好和預(yù)想在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作,遇到問(wèn)題可以咨詢(xún)實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)職值班教師．

學(xué)生可以根據(jù)自己的愛(ài)好和興趣,選擇硬件或軟件方面的設(shè)計(jì)課題、第二課堂要和各種設(shè)計(jì)競(jìng)賽，如：挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)新競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)大賽、光電設(shè)計(jì)大賽、科研子課題等相結(jié)合．鼓勵(lì)和資助學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)儀器和電子信息產(chǎn)品等的開(kāi)發(fā),將來(lái)可以發(fā)展為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)課題．

3 結(jié)束語(yǔ)

我們從改革教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方式、活躍教學(xué)過(guò)程、完善實(shí)驗(yàn)考核方式、開(kāi)展第二課堂等幾方面對(duì)應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革．通過(guò)開(kāi)展引導(dǎo)授課模式，以及分層次實(shí)踐教學(xué)體系改革，搭建了由簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)性工作的橋梁，使該專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程真正起到從通識(shí)基礎(chǔ)類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程到本科畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的銜接作用．通過(guò)應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程改革，可以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)應(yīng)用物理學(xué)理論的理解程度，提高學(xué)生對(duì)應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的積極性與主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及學(xué)以致用科學(xué)素養(yǎng)，為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

1 黃曙江,鄭飛躍,徐經(jīng)梅.應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)特色和教學(xué)的研究.杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2005,1(2):61～64

2 黃顯吞.地方院校以特色物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2016,29(5):130～132

3 李堯,陳秋杰,徐思昀,等. 探尋物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2013,26(3):104～106

4 張健,毛巍威,王興福,等.自主學(xué)習(xí)型研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2016,29(5):145～147

5 張銳波.物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探究.物理通報(bào),2016,35(11):12～14

6 霍漢平.近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索和實(shí)踐.教育與職業(yè),2006(29):154～155

Exploration on Teaching Reform of Applied Physics Experiment

Chen Guoxiang Yang Xu

(College of Sciences, Xi’an Shiyou University, Xi’an，Shaanxi 710065)

Applied physics is a new science major, combining physics knowledge and practical application, and the key part of it is the experimental course. According to the present situation of experimental teaching in colleges and universities, based on the characteristics of applied physics subject in our university, and around the cultivation of innovative talents, we have adopted a series of teaching reform in teaching methods, teaching content system, examination methods, and the development of the second classroom. Through the reform of the experiment course, the innovation ability, experimental ability and comprehensive quality of students have been improved obviously.

applied physics; experimental course; teaching reform; innovative talent

陳國(guó)祥(1979- )，男，副教授，主要從事應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究.

2016-12-05)