物理实验分层次教学中的能力培养实践

袁斯伟　王景聚

普通物理实验是大学理工科学生开设的一门基础课，是接受系统实验方法、进行实验技巧训练的必修课。实验教学是培养学生综合素质和创新能力的重要环节。如何改革实验教学，提高教学质量，培养具有较强社会适应能力和创新能力的人才，已成为高校实验教学研究的重要课题。从2003级开始，我系修订了普通物理实验教学大纲，打破了普通物理实验按照传统的力学实验、热学实验、电磁学实验和光学实验开设的模式，建立了基于能力培养的普通物理实验分层次教学体系。

一、普通物理实验分层次教学体系

为了培养高素质的人才，特别是培养学生具有创新精神和实践能力，我们对不适应培养目标的教学体系、教学内容和方法进行了深层次的改革。将普通物理实验内容分成二年级的必修课和四年级的选修课来完成。我们提出了物理实验分层次教学的课程建设整体方案及其教学实验室建设规划。必修课按理论性、设计性和综合性实验开设，而选修课则主要是开设设计性和综合性实验。基于实验基础性，注重物理实验项目的共性和个性特征，同时根据分层次课程内容教学需要，提出了的实验设备优化原则，提高教学内容和实验技术可拓展性。教学实践显示，通过分层次物理实验教学平台，既为“通才”教育提供实验技能训练和科学实践能力培养的教学技术环境，也为物理“专才”培养提供了科技创新的技术空间，满足不同层次学生的教学需要。

二、普通物理实验分层次教学课程建设

能力培养型普通物理实验培养方案，以物理实验课程内容改革为切入点，实施物理实验分层次教学平台建设。“普通物理实验”课程整体依照由浅入深的认识规律按内容层次分三个教学阶段授课。第一层次基础性实验，注重基本实验技能培养，学习基本物理量的观测技术方法，及其正确的实验数据记录、分析处理、实验结果的准确描述和规范实验报告。第二层次综合性实验，充分体现物理研究实际过程，注重实验方法的综合运用，培养学生综合分析和科技创新能力。第三层次设计性实验，注重基本物理现象的观测及研究方法，学习实验设计方法。应该说，第一层次强调基本技能训练，第二层次突出实验综合能力的培养，其教学过程更专注于实验的物理内涵和物理现象的探索，第三层次培养学生从事科学实验的能力。为了达到普通物理实验课程分层次教学目标，我们对普通物理实验项目进行了整合，进行了课程内容改革和实验室建设规划。使实验项目安排分别注重实验原理和实验技术两方面，注重物理研究的内在联系。如开出示波器系列实验、分光计系列实验和电位差计系列实验等。实验相关项目构成课程的单元，由这些实验单元组合成普通物理实验课程整体，使整个实验课程一体化。进一步根据课程整体教学要求，对实验相关子集中每一项目的教学重点进行调整，使实验教学内容体现层次结构。在物理实验分层次教学实施过程中，第一层次和第二层次实验项目的教学内容面向所有学习物理实验的学生，第三层次项目内容则进一步分“通才”要求和“专才”要求来设置。前者定位于满足所有本科学生教学需要，但在传统的实验方法上有所提高，有所创新，也有自己的教学特色；后者体现了综合创新及使用现代化测量手段，它面向学有余力的优良和优秀学生，满足“优生优培”的教学需要。

三、物理实验分层次教学实践

在物理实验分层次教学实践中，我们既要实现物理实验分层次的教学目标，又要兼顾实验设备资源的合理配置。传统实验教学以实验项目为独立单元，根据实验项目各自的教学目的、内容和技术方法，提出仪器设备建设要求。由于忽视明确的课程整体教学定位以及单个实验项目在课程整体内部的层次化教学分工，更缺乏项目之间的物理原理或实验技术关联，从而导致部分设备资源重复建设。因此，基于单元中每一个项目所需的仪器设备在子集中的教学层次定位，测量仪器和实验主体设备均存在于个性和共性之中。进一步根据层次化课程内容的教学要求，合理利用和配置实验设备，提高教学内容和实验技术可拓展性。譬如，声速测量、RLC串联谐振等实验在具有可扩展性的主平台上，通过不同的实验配件组合，展开一系列的实验教学内容。这一建设思想，不仅节省教学费用，而且充分利用教学资源，更重要的是使学生通过具体的实验对象理解物理研究的内在联系，提高科技创新能力。基于物理分层次实验教学要求，在实验技术配置上，针对不同学习需要的学生，提供不同层次的实验技术环境，真正达到“优生优培”的目的。如关于示波器的教学，我们首先介绍模拟示波器，在学生掌握了示波器的若干个实验以后，再进一步学习数字示波器，由浅入深，循序渐进，学习示波器应用的系列实验。在实验方法上，我们也进行了相应的改革。如关于杨氏模量的测量，我们首先介绍拉伸法，然后介绍动态法和霍耳位移传感器法，新旧实验方法对比，学生从中可以体会到现代实验技术的进步。

四、结论

物理实验分层次教学，既优化教学技术手段又提高了实验教学设备的使用效率，更重要的是，在相同资金条件下，实现采用与实际应用接轨的精密测量仪器或实验测量技术多样化的教学技术安排。根据“厚基础，强能力，高素质”的培养模式和学校培养学生的目标及各专业的要求，依据所设计的实验项目决定将要配置的实验器材，要求这些仪器既有经典的又有现代的；既有自动的又有手动的；既有模拟的又有数字的。概括起来就是传统的和现代的、基础的和先进的二者兼顾。开出的实验项目要传统与现代内容并存；基本方法、基本技能训练与独立设计结合。给不同智力、不同需求的学生以充分选择的余地。这样可以改变按传统的力学、热学、电磁学和光学开设的拼盘式的旧体制实验，代之以“理论性（基础性）”、“设计性”和“综合性”实验的新的教学体制，使实验内容由浅入深、循序渐进，达到提高学生素质和培养能力的目标。

参考文献：

[1]李潮锐.层次化物理实验教学平台建设[J].实验室研究与探索，2005，（5）.

[2] 袁斯伟，王景聚.构建新型实验教学体系培养高素质的创新人才[J].教书育人，2006，（4）.