“大学物理实验”教学模式改革研究

黄　江　詹　强



“大学物理实验”教学模式改革研究

黄江詹强

（广东海洋大学 物理与光电科学系，广东 湛江 524088）

论文介绍了“大学物理实验”的课程特点以及教学现状，深入分析了“大学物理实验”教学对理工科大学生动手能力培养的重要性。根据新世纪对人才培养的要求和社会的发展现状，对教学方式和教学模式进行了教学改革，提出了以基础验证性实验为辅，以前沿创新性实验为主的教学理念。

大学物理实验；教学改革；验证性；创新性

“大学物理”[1–4]是所有理工科专业大学生的必修基础课，“大学物理”的重要性早已深入人心。然而，在大学物理背后，有一门课在默默的作支撑，那就是“大学物理实验”课程。长期以来，“大学物理实验”被视为一门辅助课程，一直未得到充分的重视。直到近十多年，“大学物理实验”的重要性才被逐步的提上日程。随着社会的发展，人们对科学技术有了新的认识。科学发展到了二十一世纪，很多科学上、理论上的问题都得到了解决，而技术上的发展却相对滞后。这个问题在我国表现得尤为突出，而这些问题的根源就是在于动手能力跟不上科学发展的需求。从现在大学生就业的情况来看，很多专业技术学校的学生的就业优于一般普通大学生。这也能够说明目前社会对技术工种的需要很旺盛。专业技术学校的学生虽然理论水平、文化程度逊色于大学生，但对于很多技术岗位而言，经过专业技术训练的学生很快便能适应生产需要，能够胜任工作。而普通高校的大学毕业生却很难做到这一点。如何培养普通高校理科大学生的动手能力是一些迫待眉睫的问题，而充分发挥“大学物理实验”自身的优越性便是解决这一问题的最佳途径。目前，教育部已经注意到了大学物理实验课程的重要性，此课程的建设力度也明显加大。现在，每年都有全国性的大学物理实验设计大赛，区域性的大学物理实验大赛也相当频繁。诸如飞思卡尔汽车设计大赛、嵌入式设计大赛、挑战杯等等，都是专门为大学生提供的一些大学物理实验项目。

然而，虽然“大学物理实验”的重要性不断凸显。由于很多高校大学物理实验设备相对陈旧，技术落后，设备得不到及时的更新。部分教师也未接收专业的训练，加上长期未受到重视等方面的原因，一些高校的“大学物理实验”课程还没有得到明显的改善。文章分析了目前的课程现状，指出了其中的不足之处，并提出了一些改革方案[5–9]。在实际的教学实践中，起到了良好的教学效果，值得各高等院校予以参考和借鉴。

1　“大学物理实验”的现状和存在的主要问题

目前，根据社会发展的需要，结合我校建设的需要，广东海洋大学提出了培养能动手、能吃苦、能创新的“三能”专业化人才的目标。在动手能力的培养上做了大量的工作，而理学院作为大学生动手能力培养的指导者，更是挑着时代的重担。根据多年的教学经验，全面的分析了目前的情况后，我们认为以下方面还有待提高：

第一，教材的内容相对单调，没有及时更新，很多教材都出版于二、三十年前。现在最新的一些成果无法包括进来，这使得学生跟不上时代的发展。虽然说目前也有不少新的教材出现，但体现近代实验内容的教材并不多见。无法接触到前沿的实验，这极大的限制了学生们的视野，束缚了学生们的思想。如果学生们学习的知识不能与时俱进，在毕业后大学生的优势便无法充分的体现出来。

第二，实验器材相对陈旧。物理实验器材是实施实验的必要硬件、学生动手能级培养的工具。如果实验器材不优良，实验效果也不理想。没有先进的教学设备，学生就无法接触到与实际情况相接近的科学进展，那么“大学物理实验”课程就很难发挥它应有的功能。例如：现在实际操作中，电压表、电流表、电阻测量仪基本上已经实现了数字化，并且集成度很高，已经可以一体多用。然而，有部分实验室依旧使用电磁原理的老式仪器，测量上误差较大，使用起来也不方便，更重要的是这些传统仪器已经逐步退出市场。由于当今是正处于一个高速发展的时代，很多生产单位的设备更新也很快，如果现在使用的实验设备不及时的更新，就使得高校培养的学生难以快速的在胜任自己的岗位。

第三，讲解“大学物理实验”课程的教师专业性不强。目前大部分高等院校的实验课程都是物理系的任课教师附带讲授，而真正管理实验室的教师又没有充分的利用起来。这样就形成了一种不严格的实验氛围，甚至有种认为实验课是最简单的课程的共识，随便找几位教师来带一下课就可以完成任务。优秀教师团队的缺失造成了实验实施过程中无法走到学科最前沿的不利局面。

第四，学生没有专门的实验室。现在任何一所高校的办学条件都普遍较好，办公、教学等条件都很好。而属于学生们专用的实验室却鲜有设置。学生独立实验室的设置对于学生自主设计实验相当的重要，而目前较多的高等院校还没有得到充分的重视。

2　“大学物理实验”教学改革的内容和方法

近年来，在学校的大力支持和全系教师的积极努力下，我们在“大学物理实验”教学上大胆改革，做了大量工作，从根本上解决了以上的矛盾。教学成果突出，学生的动手能力和设计水平明显提高，并多次在全国的物理实验大赛中获得优异成绩。在我们的共同努力下，将我们的大学物理实验中心建成了省级物理实验示范中心。下面详细的谈谈我们工作的主要内容和成功经验：

2.1教材和课程内容改革

教材改革是我们工作的第一步。因为教材是学生学习的指南针，学生受教材的影响很大。我们也利用了学校对实验教材没有硬性规定的优势，大力发展特色教材，在教材中融入了很多现代实验。融入现代、近代物理实验的目的在于启发学生的思路，扩大学生的思考范围。近十年来，我们先后自己出版了两本实验教材，同时还有系里自行印刷的教材。在具体实施过程中，我们采取“三步走”的模式：第一，必须完成学校规定的验证性实验。这个是教委的要求，也是最基本的要求。我们会在较短的时间内完成此实验工作。第二，我们将大量的时间花在探索性、创新性实验上。这些时间是我们从基本的验证性实验中抽出来的。例如，我们的实验教材中列出了二十多个开放性实验，诸如：光压的测量和验证、地球电性的有效判断、如何有效的捕捉闪电等等。这些实验都是公认的有难度的实验，全球范围内的物理工作者都在努力探索。之所以列出这些有极大挑战性的实验，首先能够让学生们知道哪些问题尚未得到解决，其次可以极大的鼓励学生积极探索，突破各个问题。第三，我们会在这些学生中选取有意愿参与设计新实验的学生共同探索新问题。并不是所有的学生都愿意参与进来，但肯定的是有部分学生对设计性实验非常感兴趣。新教材实施后，学生反映良好，赞誉不绝。我们的实验成果也不断扩大。

2.2及时更新实验设备

“大学物理实验”是一门实验课，意在培养学生的动手能力和设计能力。而实验设备的性能对于做出好的实验来说是一个极其重要的条件，可以说仅此于设计灵感。如果实验设备过去陈旧，很多敏感性实验根本无法进行，甚至连实验现象都捕捉不到。当然，先进的实验设备需要有强大的经费支持。这方面，我们参与实验设计的全体教师都投身其中，多方面筹集经费，有针对性的购置急需的实验设备。我们的主要渠道有：向国家申请经费、相关企业提供合作经费、学校提供经费支持、还有教师自筹经费等。在我们全体教师的积极努力下，由于我们实验室的实验成果不断增多，影响力也明显提高，得到了外界的充分肯定。我们于是将大学物理实验室建成了省级实验示范中心，得到了上级的高度重视。国家投入的力度也不断加大，近三年国家累计拨款二百六十多万元，我们的实验设备也得到及时的补充和更新。另外，企业合作也是一个很好的渠道。我们先后与广州、深圳的十多家企业合作，向这些的企业外派我们的学生，学生可以利用他们的先进实验设备进行实验，效果非常之好。例如，我们与湛江市的一所研究所签订合同，研究所向我校学生开放他们的专业实验室，供我们的学生做实验。同时我们每年向他们转入部分专利技术，承担他们公司的技术顾问。

2.3支持青年教师境内外培训

参加境内外中、短期培训是提高教师水平，与同行交流、学习的一个良好平台。当今是一个科学技术高速发展的时代，信息扩散得很快，技术更新也很快。众多新的技术很快就得到了普及，并被使用者们接受。电脑、手机等电子产品便是一个典型的例子。工科类高等院校及时了解最前沿科学技术的发展对于培养创新型人才至关重要，而在实验中展示新的进展便是学生成长的第一站。因此，教师要及时的获取新的信息，了解最新科学技术发展，参加培训和会议便是极好的途径之一。就国内而言，现在国内每年都有很多的短期培训和会议，只要关注这些信息肯定有很多交流学习的机会。而且一般情况下都会提前一至两个月发通知和邀请函，这样就有充足的时间为培训做准备。更可喜的是，差不多每个省份每年都会承办几次此类培训和会议。对于那些较忙的教师来说，在不耽误正常工作的情况下又能得到及时的充电，无疑是一件省心省力的好事。我们学院特别注重教师的继续学习，特别是青年教师。除了频繁的请外校知名学者来我校讲学外，差不多每学期都会组织青年教师作短期培训，效果良好。

2.4设置学生独立的实验室

学院为了培养创新型人才的需要，对院里的学生做了多方面调查，来了解影响学生创新思维培养因素。最终得到的结论是，动手能力的培养是最有力的手段。针对这一情况，学院向学校申请了几间教室，根据学生的需要，改装成专业的实验室，专门为学生服务。配备了大量是实验器材，并给予了独立的科研经费加以支持。学生可以自由的在这几间实验室做实验、设计产品、参与讨论等，而不受任何约束。由于没有过多的约束，加上实验条件也极好，在很大程度上激发了学生自主动手设计产品、开发新产品的激情和潜能。学生也可以很快将课堂知识运用到实践中来，提高了学生的综合能力。实验室成立三年多来，学生产出的成果比以前十年的累积成果还多，而且质量有明显提升，多次获得国家级物理实验大赛的奖项，学生自己获得发明专利、设计专利的现象已经屡见不鲜。

2.5创新型实验的开设

创新性实验课程的开设是大学生实验课程中的一个重要组成部分，也是近年来本院学生取得诸多重要成果的关键举措之一。在走访了很多作实验的学生之后，教师们得到一个重要的结论，由于目前开设的实验都是验证性的实验，有很清晰的操作过程，甚至连实验报告的处理都可以很容易的找得到。这些验证性的实验绝大部分都在理论课程中学过，实验的结论也都在意料之中。因此，在未作实验之前，学生们已经对数据的大致范围有一定的预计，这样就无法充分的提起学生们作实验的兴趣。所谓创新型实验是目前研究的一些热点实验，还没有明确的结论，也没有具体的操作过程，一切都得学生们自己安排。面对这样的实验，学生就得主动思考，充分运用自己学过的知识，团队密切合作，才可能有所突破。自从创新型实验开设之后，学生自主动手能力，团队合作精神得到了有效的提高，效果良好。

总　结

“大学物理实验”是一门重要的基础课，对学生动手能力的培养，团队意识的形成，自主思考习惯的建立有着重要影响。实验课是对平时学习的理论知识的一次验证和讨论，诸多新的发现、新的方法都是在不断的实验，不断的探索中获取的，此课程的学习直接影响着学生各方面的成长。面对新世纪专业人才培养的需求及90后大学生的特点，该课程需要做出相应的调整和改革。对于新形势下的各种问题，我们结合教学经验，在本院及全校相关专业中推行教学改革，做了大量的相关工作，得到了普遍的好评，也取得了较好的教学效果。这些教学改革的经验是我们全体教职员工共同努力的结果，我们也希望能通过这些改革措施，使得更多的高校参与其中，将“大学物理实验”课程推向一个更高的水平，为祖国的教学事业做自己应有的贡献。

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（责任编校：宫彦军）

2016－01－02

广东海洋大学物理实验示范中心资助项目

黄江（1984－），男，湖北孝感，讲师，理学博士，研究方向为信息科学和数学物理方法教学。

G642

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1673-2219（2016）05-0031-03