礦業(yè)類高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀與改革探討

趙健 陶志剛 王嘉敏

【摘要】本文針對(duì)礦業(yè)類高校物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合多年的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，從學(xué)生、教師和學(xué)校這三個(gè)角度出發(fā)，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革進(jìn)行了探討，建立一種適合礦業(yè)類高校學(xué)科特點(diǎn)的新教學(xué)方法，以滿足各專業(yè)各層次學(xué)生學(xué)習(xí)需要，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】礦業(yè)類高校 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（2016QB01）。

【中圖分類號(hào)】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）33-0157-01

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是一門重要的基礎(chǔ)必修課，學(xué)生通過全面系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法和技能訓(xùn)練，提升自身的科學(xué)素質(zhì)和思維能力，及適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和科技進(jìn)步的創(chuàng)新能力。中國礦業(yè)大學(xué)（北京）是煤炭系統(tǒng)高等院校的代表，在傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)學(xué)科的人才培養(yǎng)和課程設(shè)置等方面特色鮮明、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富。然而，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程作為必要的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在教學(xué)中仍然存在一些問題，原因如下：（1）從教師方面，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式過于單一，課堂內(nèi)幾乎有一半的時(shí)間是教師用來講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 而另一半時(shí)間則為了學(xué)生獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而示范做實(shí)驗(yàn)，不但沒有鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，而且他們進(jìn)行獨(dú)立思考和討論的時(shí)間也很少；（2）從學(xué)校方面，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有足夠的重視，投入力度不夠，常常把實(shí)驗(yàn)教學(xué)擺在次要的位子上，例如實(shí)驗(yàn)儀器更新不及時(shí)，部分教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊，反映礦業(yè)類專業(yè)特色的內(nèi)容不夠完善，不能順應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)理工類人材培養(yǎng)的要求；（3）從學(xué)生方面，他們對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程沒有清楚的認(rèn)識(shí)，思想上不夠重視，大部分學(xué)生在課前不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)和思考，只是課堂上在教師的講解下，大概了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，缺乏獨(dú)立思考的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作，往往是在做一些簡單、重復(fù)和機(jī)械的模仿，達(dá)不到開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的目的和要求。因此，本文結(jié)合礦業(yè)類高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程開設(shè)的實(shí)際情況及存在的問題，從教師、學(xué)校和學(xué)生這三個(gè)角度出發(fā)，提出一些對(duì)教學(xué)方法改革的有益探討。

上述問題存在的主要原因是：傳統(tǒng)的教學(xué)方法僅列出重要的概念與公式，缺乏對(duì)基本概念和原理的本質(zhì)講解和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的綜合訓(xùn)練。這就導(dǎo)致學(xué)生的思維活動(dòng)缺乏主動(dòng)性和積極性，只是在被動(dòng)的接受知識(shí)，對(duì)知識(shí)的掌握較為片面化。本文以物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)為切入點(diǎn)，提出適合高校本科教學(xué)改革方案，以期為大學(xué)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供更大的推動(dòng)力。

1.教師應(yīng)明確教學(xué)任務(wù)，優(yōu)化課程安排

教師優(yōu)化教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是教學(xué)改革的重中之重。首先，明確設(shè)置大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的必要性。物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)，它不僅僅是驗(yàn)證科學(xué)理論，更重要的是要使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的方法加深對(duì)物理定律規(guī)律的理解和應(yīng)用，幫助學(xué)生在將來實(shí)際的科研和創(chuàng)造中建立系統(tǒng)科學(xué)的思維模式。其次，注重課堂設(shè)計(jì)與實(shí)踐。例如在課堂開始時(shí)，教師不直接講授新的知識(shí)點(diǎn)，而是通過引入實(shí)際生活中的問題，提高學(xué)生興趣，啟發(fā)學(xué)生思考。這樣設(shè)計(jì)的目的是：從實(shí)際問題出發(fā)，將課堂內(nèi)容與生活實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生深刻感受學(xué)習(xí)該內(nèi)容的目的及意義。這樣學(xué)生并非可以僅僅學(xué)習(xí)課本知識(shí)，還可以主動(dòng)思考知識(shí)的來源，帶著疑問和好奇心去探討發(fā)掘課本深處的知識(shí)，學(xué)習(xí)效率也會(huì)提升。再次，加強(qiáng)課堂上的有效溝通。在提出問題后，教師可以將學(xué)生分組進(jìn)行小組討論，大家互相交流觀點(diǎn)，相互糾正與補(bǔ)充。再由教師點(diǎn)撥思路，告訴學(xué)生要進(jìn)行正確分析的關(guān)鍵點(diǎn)，讓學(xué)生再次探討問題，總結(jié)不足。這種方式改變了教師一個(gè)人站在講臺(tái)上授課，與學(xué)生缺乏有效溝通的傳統(tǒng)課堂模式，通過小組討論的方式有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的邏輯思維能力。最后，確定課下學(xué)習(xí)與研究內(nèi)容。教師應(yīng)根據(jù)課上內(nèi)容為學(xué)生布置針對(duì)性的習(xí)題，有必要時(shí)可制定相關(guān)的實(shí)踐課題，并對(duì)作業(yè)完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.學(xué)校應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升教學(xué)資源

學(xué)校應(yīng)針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，依據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)，改革教學(xué)內(nèi)容。首先，打破傳統(tǒng)觀念，不必為每個(gè)學(xué)科設(shè)置完全相同的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而根據(jù)各個(gè)專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，有所側(cè)重，適當(dāng)增加與學(xué)生所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，我校力學(xué)與建筑工程學(xué)院的土木工程、結(jié)構(gòu)工程專業(yè)可以減少電磁學(xué)、光學(xué)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而增加力學(xué)、熱力學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所占的比重，真正做到“所學(xué)即所用”。這有利于學(xué)生熟悉相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法，更好地為其他課程提供幫助。其次，緊跟現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展，增加一些可以吸引學(xué)生興趣，新穎的綜合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)校應(yīng)及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，購置一些可以反映現(xiàn)代信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的積極性。同時(shí)通過講解先進(jìn)的儀器的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，潛移默化的引導(dǎo)學(xué)生提升創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。最后，構(gòu)建豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程改革。這樣可以進(jìn)一步促進(jìn)師生的課下交流，提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。課后教師可以將課件、實(shí)驗(yàn)范例、課堂小結(jié)等通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)與學(xué)生共享，學(xué)生可以根據(jù)自身需要查缺補(bǔ)漏，加深對(duì)課程的理解。現(xiàn)在我校已經(jīng)意識(shí)到這種狀況，開始重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加大對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)費(fèi)投入。

3.學(xué)生應(yīng)提升學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)思維訓(xùn)練

物理實(shí)驗(yàn)課能夠直觀的、形象的將課本上的知識(shí)呈現(xiàn)出來。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過實(shí)踐操作觀察到許多奇特的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以幫助學(xué)生加深對(duì)課本知識(shí)的理解與掌握。實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生研究科學(xué)現(xiàn)象的好奇心，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在物理實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生還可以通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探索問題，鍛煉了動(dòng)手能力和獨(dú)立思考解決問題的能力，還可以增加學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和思維訓(xùn)練，培養(yǎng)他們認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。此外，學(xué)生不重視物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的思想能夠得以糾正，幫助學(xué)生正確掌握常用數(shù)據(jù)的處理方法，可以使學(xué)生在今后的科學(xué)研究中受益。

4.小結(jié)

通過對(duì)大學(xué)本科物理實(shí)驗(yàn)課程存在的教學(xué)問題進(jìn)行深入分析，從教師、學(xué)校、學(xué)生三個(gè)不同角度出發(fā)，探討了我校的物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革方式。對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程進(jìn)行新的規(guī)劃，使其更加適應(yīng)于教學(xué)改革的要求、學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。讓學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)過程中明白學(xué)習(xí)的目的、關(guān)鍵內(nèi)容、現(xiàn)象本質(zhì)；讓學(xué)生加深對(duì)課本知識(shí)的理解，同時(shí)引發(fā)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維；讓學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合，善于發(fā)現(xiàn)問題，尋找合理的解決方案，培養(yǎng)他們的探索和鉆研能力。以期建立一種適合礦業(yè)類高校學(xué)科特點(diǎn)的新教學(xué)方法，滿足各專業(yè)、各層次學(xué)生學(xué)習(xí)需要，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)。

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作者簡介：

趙健，女，講師，主要從事材料第一性原理方面的教學(xué)與科研工作。

王嘉敏，女，博士，主要從事材料第一性原理的研究。