基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)

踐陸靜 劉仁臣

摘要：傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)多年來存在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和授課內(nèi)容固定，教學(xué)時(shí)間固定且緊缺等弊端，通過構(gòu)建開放型的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)與專業(yè)教學(xué)實(shí)踐有效對(duì)接，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的好奇和熱愛，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維和初步的探索科研能力，使得大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程緊跟時(shí)代的步伐。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新思維;開放型

中圖分類號(hào)：H319? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）42-0267-02

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是普通高校理工科專業(yè)的一門重要課程，是大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后較先接觸且可以系統(tǒng)訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)方法（比如觀察、比較、分析和探索等）。通過實(shí)驗(yàn)課程的開展，學(xué)會(huì)觀察和分析重要的物理現(xiàn)象，掌握生活與科研中物理量的測(cè)量以及基本的物理實(shí)驗(yàn)方法，加深對(duì)物理學(xué)理論知識(shí)的理解，提升學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)，完成知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)移。當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目固定，教學(xué)內(nèi)容滯后，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低等弊端。我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)全體教師堅(jiān)持教育教學(xué)改革，致力于改革與創(chuàng)新，追求卓越。大膽探索新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識(shí)和提高他們的動(dòng)手操作技能，使有潛力和有興趣的學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有一個(gè)活動(dòng)場(chǎng)地，實(shí)驗(yàn)教師們搭建了一系列創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)設(shè)備，可以用于學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合專業(yè)，拓展綜合實(shí)驗(yàn)。對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行拓展或者結(jié)合專業(yè)自行設(shè)計(jì)，有效提升大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。本文就如何建設(shè)和利用好大學(xué)生物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了探討。

一、傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

目前部分領(lǐng)導(dǎo)、教師和學(xué)生思想上輕視實(shí)驗(yàn)課程。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科專業(yè)的公共課，學(xué)分少，認(rèn)為不如理論課尤其是專業(yè)課重要。排課時(shí)把一些好的時(shí)間段用于理論課教學(xué)，在師資配備上，把教學(xué)水平、科研水平很高的老師安排去教理論課，把學(xué)歷低的，教學(xué)方法和教學(xué)態(tài)度等都欠缺的教師安排去教實(shí)驗(yàn)課。很多實(shí)驗(yàn)課都安排在晚上或周末等“邊角料”時(shí)間。部分高學(xué)歷和高職稱教師只講授理論課而不愿承擔(dān)實(shí)驗(yàn)課[1]。

實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系不完善。沒有形成一套系統(tǒng)的訓(xùn)練方法。在內(nèi)容設(shè)置上，主要是配合理論課教學(xué)，如開設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、楊氏模量等，其目的就是為幫助學(xué)生更好地掌握理論課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)。很多儀器都急需更新，教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容比較固定，教師指定學(xué)生完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。課堂教學(xué)流程基本是先請(qǐng)學(xué)生自己課前預(yù)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)課堂上，教師先介紹一下實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)，然后為了避免學(xué)生在教學(xué)中過多地問，先把整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作給學(xué)生演示一遍，然后由學(xué)生自己操作一遍，測(cè)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告[2]。這往往導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)失去興趣，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生的目的。因此，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，改變目前實(shí)驗(yàn)存在的一些弊端，還是很有意義的。

二、大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的建設(shè)

1.構(gòu)建開放型大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容。加強(qiáng)大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，突出培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，從應(yīng)用型人才的需求出發(fā)，好好整合我校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源，建立以學(xué)生為主體，以綜合修養(yǎng)為重點(diǎn)，以理工科各個(gè)專業(yè)為指引，相互交叉的教學(xué)平臺(tái)。我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分為8個(gè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和8個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。將每一批學(xué)生分成八個(gè)組，每一組由10—20個(gè)學(xué)生組成，每次實(shí)驗(yàn)每組分別作不同的實(shí)驗(yàn)。

傳統(tǒng)8個(gè)實(shí)驗(yàn)是圍繞特定的授課內(nèi)容，選取與時(shí)代同步，利于學(xué)生思維訓(xùn)練的項(xiàng)目。包括三線擺測(cè)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、線性和非線性元件的伏安特性、分光計(jì)測(cè)汞燈波長、霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)、溫度傳感器特性的研究等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單純，多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，操作步驟相對(duì)簡單。但它為后續(xù)8個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建和開設(shè)奠定了必備的基礎(chǔ)。

大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要由學(xué)生根據(jù)掌握的綜合知識(shí)，自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，需要的相應(yīng)器材由大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過程在教師的指導(dǎo)下，不斷地修正和完善。電子專業(yè)同學(xué)對(duì)三線擺測(cè)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)時(shí)器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了數(shù)字計(jì)時(shí)器。其他專業(yè)同學(xué)設(shè)計(jì)了溫度傳感器特性的研究、望遠(yuǎn)鏡的組裝及其放大率的測(cè)量、分光計(jì)測(cè)波長和棱鏡頂角等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。不同專業(yè)同學(xué)相互交叉，以課題和創(chuàng)新項(xiàng)目為抓手，開發(fā)了潮汐發(fā)電，全面提高學(xué)生科研能力。

2.大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的兩大特點(diǎn)。首先是教學(xué)內(nèi)容的開放性。學(xué)生可以結(jié)合自己的專業(yè)和已完成的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，自主確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄表格，并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。教師根據(jù)學(xué)生的個(gè)體情況進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)。教師不會(huì)對(duì)學(xué)生如何操作下達(dá)指令，更不會(huì)代替學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過程中，再現(xiàn)了物理原理和物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程，讓學(xué)生體會(huì)到成功的喜悅[3]。

其次是教學(xué)模式的靈活性。傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式比較單一，從學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、教師原理和操作講解、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理到完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告這一流水線式的教學(xué)模式不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)采用靈活多樣的混合教學(xué)模式，教師可以根據(jù)學(xué)生自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)需求，把實(shí)驗(yàn)過程中涉及的比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)原理或者儀器等制作成微課或微視頻傳到實(shí)驗(yàn)室電腦，供學(xué)生自主預(yù)習(xí)、獨(dú)立操作、主題討論、論文撰寫等。

三、大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的成果收效

構(gòu)建功能集約、資源共享、運(yùn)作高效的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)教師的科研提供了一個(gè)平臺(tái)，激發(fā)了教師的研究熱情，打造了一個(gè)具有淵博知識(shí)和掌握科技前沿的實(shí)驗(yàn)教師團(tuán)隊(duì)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教師近幾年在科研項(xiàng)目和教研項(xiàng)目上不斷取得突破，從校級(jí)課程建設(shè)到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心，以及廣東省重點(diǎn)科研項(xiàng)目的數(shù)量等在我校都占有重要地位。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探索的這幾年，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教師的學(xué)術(shù)論文逐年上升;本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)做型題目的比例也大幅增加。在此基礎(chǔ)上，大學(xué)生創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都在不斷地開展，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已成為提升師生科研水平和綜合素養(yǎng)的一個(gè)重要的場(chǎng)所。

四、總結(jié)

21世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是不可缺失。更新思想，轉(zhuǎn)變觀念，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，突破創(chuàng)新，將以傳授知識(shí)為主轉(zhuǎn)向以培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新能力為主，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量視為應(yīng)用型工科專業(yè)人才培養(yǎng)的生命線[4]。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的浩大工程中正發(fā)揮著日益重要的作用。大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，眾多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備給學(xué)生提供了思考和挖掘潛力的平臺(tái)，培養(yǎng)了學(xué)生初步科研的能力。在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)生可以動(dòng)手改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，或者結(jié)合理論課的相關(guān)原理自己組裝或重新制作實(shí)驗(yàn)裝置，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)動(dòng)手能力。提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，拓寬了視野，培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的課題，很多方面都亟待改變，呼吁從領(lǐng)導(dǎo)到教師再到學(xué)生大家一起努力，推動(dòng)高校大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)人才質(zhì)量的穩(wěn)步提高。

參考文獻(xiàn)：

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