大学物理实验开放教学模式的探索与实践

李永强 师文庆 熊正烨 殷 红

（广东海洋大学理学院，广东 湛江 524088）

大学物理实验开放教学模式的探索与实践

李永强 师文庆 熊正烨 殷 红

（广东海洋大学理学院，广东 湛江 524088）

为了激发学生学习大学物理实验的积极性，改善大学物理实验的教学效果。广东海洋大学物理实验教学中心通过探索开放实验教学的模式，充分利用实验室的教学资源，让学生在有限的时间内获取更多的知识。实践证明，这种改革有利于学生学习大学物理实验的积极性，对提高学生的实践能力、创新思维和创新能力很有帮助。

物理实验；开放模式；探索与实践

大学物理实验教学作为理工科实践教育的主要组成部分之一，对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力有着不可替代的作用。大学物理实验教学的开放程度已成为评估高校实践教学水平的一项重要指标[1]，所以，很多高校都在开放实验教学方面作了很多努力。

1 一般的实验教学模式

目前，大学物理实验教学采用分阶段的循序渐进模式已经基本达成了共识。如美国的大学物理实验课，其教学过程大体上分为三个阶段：基础训练阶段、教师指导性阶段和设计型阶段[2]。国内部分重点高校也将大学物理实验分成三种类型的实验：基础训练的实验、专业基本训练的实验和综合设计型实验。在第一阶段中，学生主要进行基本实验技能、基础实验方法和基本实验仪器使用的学习和训练；第二阶段，主要利用基础阶段已掌握的基本知识和技能，学习和掌握高一层次的一些物理思想、物理模型和物理方法；第三阶段中，教师布置一些专题实验供学生选择，由学生自己在指定的时间内独立完成，教师要求学生独立进行实验方案的设计、实验仪器的选配、实验结果的分析和对实验中出现问题的进一步研究。在实验教学过程中，教师起着主导的作用，学生基本是处于被动学习状态[2]。

为了提高实验室、实验仪器的利用效率，将学生的被动学习转变为主动学习，很多高校都进行了开放实验室建设，和前面提到的实验教学三个阶段对应，有基础实验室、专业基础实验室和创新实验室三种实验室的开放建设。对实验室开放的管理方法，不同高校各有不同，如南方科技大学利用网上实验教学平台进行管理，清华大学则利用一卡通等手段对开放实验室进行管理[3]。实验室开放模式各有不同。

2 开放实验室所面临的问题

实验室开放教学能收到较好的教学效果，这得到了教育界的一致认同。然而，真正全面的开放实验室却会遇到很多困难，主要的困难有以下几点：

2.1 学生进入实验室进行实验需要有关教师和实验室工作人员给予必要的指导，全方位的开放实验室使有关教师和实验室工作人员的工作量加大，而学校对开放实验室的人力和财力投入有限，可能导致有关教师和工作人员所得的报酬和劳动付出极不成比例，这严重影响相关实验老师的积极性，不利于有效开展开放实验室工作。

2.2 实验室开放增加了学生实验学习的“自由度”，变被动学习为主动学习，但同时容易使学生做实验出现扎堆现象，也就是说学生往往会较多地进入某些实验室，而另一些学生“不感兴趣”的实验室则“门可罗雀”，造成资源配置与学生学习需求的不平衡。

2.3 开放实验教学导致实验耗材和仪器的损坏率增加，增加了实验室的正常运转的维护费用，也加大了实验仪器维修的工作量。

2.4 实验室的全天候开放吸引了很多学生利用节假日和其他非正常上班时间进入实验室学习，实验室很难做到使实验教师和其他工作人员长期无偿加班指导学生在非正常上班时间的实验学习[2]。

3 大学物理实验开放教学模式探索

我们结合广东海洋大学物理实验教学中心的具体情况，根据实验教学规律，逐步建立起了一套适合我校的开放实验教学的新模式。这种新模式具有以下几个特点：

3.1 充分利用网络技术

随着计算机网络技术的广泛使用，基于校园网的实验教学平台为教学方法和教学手段的改善、形成开放式实验教学模式提供了必要的基础。物理实验教学中心建立中心网站，网站可为学生提供实验预约、实验项目、实验视频、实验教案、实验仿真等资源。学生可以通过网上进行预约，选择实验项目、实验时间。还可以进行在线仿真实验。在线仿真实验不受时间和空间的限制，只要能上网的地方都可以做仿真实验。为学生提供了多样化的学习方式，提高了学生学习的积极性和主动性。

3.2 开放实验教学与传统实验教学相结合

开放式实验教学模式提供了探究的、自主的学习方式。学生运用所掌握的知识首先要选择或提出实验项目，通过查阅文献、设计出实验方案。然后要选择实验仪器，安装调试、进行实验操作。这一过程培养了学生自我汲取知识的能力和科学思维能力，训练了学生的实际动手能力，提高了学生分析问题和解决问题的能力。开放式实验教学对于学生开阔视野、拓宽思路、激发灵感、提高综合素质具有特殊作用[3]。

开放实验教学模式能使学生由“被动学习”转变为“主动学习”，能激发学生的主观能动性，但它暂时还不能完全替代传统实验教学模式。完全靠学生的“自觉”去学习，有心想学的同学可以学到很多，无心学习的同学则容易放任自流，从而导致严重的两极分化。所以，我们是以传统实验教学结合开放实验教学，一方面保证学生的正常实验教学时间和必须训练的实验项目，另一方面开辟了阶段性的开放实验教学和不定期预约开放实验教学作为补充，强化实验教学效果。

3.3 充分发挥学生的主体地位作用

开放实验的教学模式以学生独立操作为主，教师辅导为辅。教师辅导以启发，引导为主，将教学的重点放在物理实验的设计思想、方法或仪器的设计原理和技巧上，较复杂的仪器和设备可配备仿真软件帮助学生理解仪器的构造和测量原理[4]。开放式的实验教学过程中，学生具有更大的独立性、自主性、探索性，更能充分体现学生是学习的主体。一方面，实验操作、数据测量、定性分析与定量计算、获得结论等各个环节都要求学生独立完成。学生在实验教学过程中成为名副其实的“主体”，学生从“封闭的束缚态”转变为“开放的自由态”，增加了学生学习的自由度，激发学生的学习积极性，较大程度地促进学生自主学习，使学生成为实验教学的主体[3]。

3.4 健全实验室开放管理制度

我们建立了一整套开放实验管理制度：从申请进入实验室、熟悉实验室管理制度、进行开放实验、开放实验考核或评价等都形成了制度。学生通过网络或以书面的形式提前将开放实验的内容和可能时间告知物理实验教学中心，实验教学中心教师首先对学生进行安全教育中心，再根据学生的申请和实验室自身情况安排适当的时间、空间、指导教师给学生进行开放实验。对于科技创新实验的开放，比如参加大学生物理实验设计大赛和“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等比赛的学生，我们特别安排了由学生自行管理的专门实验室，进行全天候的开放。教师不定期的给予适当指导，使学生有一个可开展实验研究的相对独立的空间。

3.5 合理借助学生的力量参与开放实验管理

开放实验教学单靠实验室工作人员是不行的，必须发挥广大教师和学生的作用。我们帮助学生科技社团建立了学生科技创新实验室，也就是前面提到的科技创新开放实验室，由学生社团组织管理，他们可借用实验教学中心的有关仪器，同时也协助维修实验教学中心的有些损坏仪器。合理的借助学生力量参与开放实验管理，一方面可以减轻实验室工作人员的压力，缓解实验室用人紧张的局面；另一方面可以活跃校园的科技创新文化氛围。

4 结束语

广东海洋大学物理实验教学中心通过开放实验教学的模式，推动了物理实验的教学改革。开放式实验教学给予学生在时间、空间和内容上的灵活性，激发了学生学习大学物理实验的兴趣，提高了学生动手实践的能力，培养了学生的创新思维和创新能力，拓宽了学生的知识面，提高了大学物理实验教学的质量。实践证明，这种改革试验是成功的、有效的。

[1]刘志军.实验改革和实施开放实验模式的创新实践[J].实验技术与管理，2006，23（1）：17-19.

[2]丁萍.开放实验教学模式的探索与实践[J].大家，2010，12：174.

[3]宋国利，盖功琪，苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索，2010，29（2）：91-93，132.

[4]浦其荣，霍剑青，轩植华.开放型物理实验的研究和探索[J].物理实验，2005，25（2）：31-32.

G633.7

A

1671-0037（2014）04-95-1.5

该荐受到广东海洋大学教研教改项目（XJG201226）资助。

李永强（1963-），男，副教授，研究方向：物理学。