姜其暢 蘇艷麗 馬紫微 李永宏 王小平

(山西運(yùn)城學(xué)院物理與電子工程系 山西 運(yùn)城 044000)

1 引言

物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，針對(duì)物理學(xué)專業(yè)所開設(shè)的普通物理實(shí)驗(yàn)課程是物理學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)實(shí)踐課[1～3].2018年初，教育部頒布了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《國標(biāo)》，在《國標(biāo)》中對(duì)普通物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)做了明確規(guī)定，要求普通物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)不少于128學(xué)時(shí)，其中力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)均不少于16學(xué)時(shí)[4].目前，全國各高校已經(jīng)或者正在根據(jù)新的《國標(biāo)》修訂相應(yīng)的專業(yè)培養(yǎng)方案，可以預(yù)見，修訂后培養(yǎng)方案中的普通物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)會(huì)比當(dāng)下采用的培養(yǎng)方案有所增加.尤其是對(duì)眾多地方本科院校而言，前幾年，在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型思想的引導(dǎo)下，很多地方院校壓縮了普通物理理論課和實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)，增加了一些其他方面的專業(yè)應(yīng)用或者實(shí)踐學(xué)時(shí).所以，如何在新的《國標(biāo)》體系下，全面理解地方性、應(yīng)用型轉(zhuǎn)型要求，提升本科教學(xué)質(zhì)量，真正做好物理學(xué)專業(yè)本科教學(xué)工作的內(nèi)涵式發(fā)展，是從事物理學(xué)相關(guān)專業(yè)教學(xué)工作的教師應(yīng)該思考的問題.本文將以運(yùn)城學(xué)院為例，著重分析地方本科院校中普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，并依據(jù)新的《國標(biāo)》體系，給出下一步普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的若干思考.

2 普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，各高校的物理學(xué)專業(yè)中，一般將普通物理實(shí)驗(yàn)課程分為普通物理實(shí)驗(yàn)Ⅰ(力學(xué)部分)、普通物理實(shí)驗(yàn)Ⅱ(熱學(xué)部分)、普通物理實(shí)驗(yàn)Ⅲ(電磁學(xué)部分)和普通物理實(shí)驗(yàn)Ⅳ(光學(xué)部分)4個(gè)部分，每一部分的學(xué)時(shí)不盡相同.以我校普通物理實(shí)驗(yàn)為例，其中力學(xué)部分開設(shè)8個(gè)實(shí)驗(yàn)(16學(xué)時(shí))和4學(xué)時(shí)的理論導(dǎo)論；熱學(xué)部分開設(shè)8個(gè)實(shí)驗(yàn)(16學(xué)時(shí))；電磁學(xué)部分開設(shè)10個(gè)實(shí)驗(yàn)(20學(xué)時(shí))和2學(xué)時(shí)的理論導(dǎo)論；光學(xué)部分開設(shè)8個(gè)實(shí)驗(yàn)(16學(xué)時(shí)).可以看到，力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)均不少于16學(xué)時(shí)，但是距離《國標(biāo)》要求的普通物理實(shí)驗(yàn)不少于128學(xué)時(shí)還有較大差距.當(dāng)然，這一情況并不是我校所特有的，國內(nèi)很多地方本科院校中，由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)的相對(duì)緊張和其他一些現(xiàn)實(shí)因素，其普通物理實(shí)驗(yàn)的開設(shè)學(xué)時(shí)距離《國標(biāo)》要求都有一定差距，下一步如何增加普通物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)，如何更有效地提高普通物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，進(jìn)而提升物理學(xué)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量是一個(gè)具有普遍性的問題.

3 普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考

通過調(diào)研兄弟院校的普通物理實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)情況，結(jié)合地方本科院校的實(shí)際情況，筆者認(rèn)為，可以從以下3個(gè)方面改進(jìn)目前的普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).

3.1 增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量

普通物理實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)利用基本物理實(shí)驗(yàn)方法、基本元器件和儀器，對(duì)基本物理量進(jìn)行測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和誤差及不確定度的分析，并掌握常用實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)和相關(guān)的安全規(guī)范.目前我校開設(shè)的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)部分，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，還有一定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增加空間，這需要從學(xué)校層面加大實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置.

3.2 增加單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)時(shí)

目前，多數(shù)高校普通物理實(shí)驗(yàn)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)時(shí)為2學(xué)時(shí)，基本上滿足了實(shí)驗(yàn)操作的需求.但是，國內(nèi)也有一些高校其普通物理實(shí)驗(yàn)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)時(shí)為3學(xué)時(shí)或者4學(xué)時(shí).筆者認(rèn)為，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是各種信息技術(shù)比如：多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、微課等教學(xué)形式逐步進(jìn)入高校課堂[5～8]，現(xiàn)在一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所承載的知識(shí)或者信息量已經(jīng)有了很大的提升.所以，我們完全可以增加單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)學(xué)時(shí)，當(dāng)然，在增加教學(xué)學(xué)時(shí)的同時(shí)，我們必須要規(guī)劃好學(xué)時(shí)的分配.比如，如果單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為3學(xué)時(shí)，可以利用1學(xué)時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)背景、原理、儀器和應(yīng)用方面的講解，學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)利用2學(xué)時(shí)，這樣在一定程度上增加了學(xué)生實(shí)際進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間，有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目本身所承載知識(shí)體系的理解和掌握，也有利于指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行過程考核.

3.3 豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，多是指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目本身做簡(jiǎn)單概述，然后指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，新的形式下，要求以學(xué)生為中心，構(gòu)建多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，過于單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段就顯得有些不足.指導(dǎo)教師可以充分利用多媒體、虛擬仿真等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，加大實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的信息量.比如,我們?cè)谶M(jìn)行“牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程中，可以將編寫好的MATLAB程序提前發(fā)給學(xué)生輔助預(yù)習(xí)；然后在實(shí)驗(yàn)課上講解原理時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)理解如下問題：

(1)牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)反射光和透射光所形成的干涉圖樣有什么區(qū)別？

(2)在采用反射光干涉圖樣的實(shí)驗(yàn)中，其中心的暗斑是怎么形成的？

(3)實(shí)驗(yàn)中為什么多采用鈉燈？如果采用汞燈會(huì)如何？

通過上述問題的理論講述和討論，讓學(xué)生帶著問題、帶著思考進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，還可以要求學(xué)有余力的學(xué)生改進(jìn)MATLAB程序，借助MATLAB程序進(jìn)一步理解課堂上的一些問題.通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，既可以增加實(shí)驗(yàn)的信息量，也鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的主動(dòng)性和參與程度，有助于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體效果.

4 結(jié)束語

隨著教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)地方本科院校物理學(xué)專業(yè)的普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高、更具體的要求.增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)時(shí)是一個(gè)可行的改革途徑，當(dāng)然這一措施和豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段是一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，其效果還需要實(shí)踐的檢驗(yàn)，我校將在下一步的人才培養(yǎng)方案修訂和教學(xué)實(shí)踐中積極實(shí)踐，探索在新的《國標(biāo)》體系下，提升本科教學(xué)質(zhì)量的有效方法.