浅析《大学物理实验》课程的教学改革与实践

訾振发， 吕建国

（合肥师范学院 物理与电子工程系，安徽 合肥 230061）

浅析《大学物理实验》课程的教学改革与实践

訾振发， 吕建国

（合肥师范学院 物理与电子工程系，安徽 合肥 230061）

针对大学物理实验课程的特点，结合合肥师范学院物理与电子工程系多年的办学经验和教学科研条件，本文系统研究了大学物理实验课程教学手段、教学内容、教学方法等方面的改革，总结了技术应用型人才培养模式的创新经验与特色，旨在深化教学改革，努力培养有特色的高素质应用型人才。改革后的实践表明，大学物理实验教学质量有了明显的提高，学生的创造性思维能力和实际动手能力得到了加强，学生的综合素质也有了很大的提高。

大学物理实验；教学改革

1 引 言

当今世界，科学技术突飞猛进，世界各国国力竞争日趋激烈。为提高竞争力不断引进国外的先进设备和先进技术，其设备逐渐向数控化的方向发展，高新技术含量也越来越高，为迎接挑战，深入教育改革，努力培养具有创新精神和实践能力的高级专业人才显得尤为重要，因此要求高校教学要不断改革，使人才培养与科学技术发展水平相适应。另外，为了实施21世纪科教兴国和可持续发展战略；为了实现高等教育的新发展，办出高等教育特色，也要求高校进行教学改革。

随着科学技术的发展，对应用型人才素质提出了新的要求，已从原来需要较单一的技术人才转变为能适应不同生产力水平、不同产业部门的多层次、多规格的复合型人才，要求学生基础知识全面，具有扎实的理论和实践功底。而实验教学是培养大学生实践能力和创新能力一个非常重要的手段和途径，大学物理实验是理工科大学生进行科学实验基本训练的一门完整和系统的实践性基础课程。大学物理实验教学的改革，必须建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的教学新体系。

从国内外当前大学物理实验教学改革的情况来看，许多重点院校对大学物理实验教学进行了积极大胆的尝试和探索，但在大多数非重点院校的理工科大学物理实验教学中，依然按照传统的教学模式，还没有形成一套新型的大学物理实验教学体系。吸收和借鉴当前国内高校大学物理实验教学的成功经验和理论，建立一个理工科大学物理实验教学模式具有重要的实践意义。虽然目前关于大学物理实验教学改革已有文献报道［1－7］，本文针对大学物理实验的课程特点，结合作者多年的实际工作经验以及我院的办学经验和教学科研条件，对大学物理实验课程设置、实验内容体系以及考核形式等方面进行了改革，希望能为省内外非重点院校理工科大学物理实验教学提供借鉴价值。

2 大学物理实验课程教学内容的改革

2．1 大学物理实验课程内容系统化

传统的大学物理实验内容是按力学、热学、光学、电磁学等内容进行划分，并分别形成各自的封闭体系，忽视了学科之间的兼容互补性，而且原有的实验教学内容已远远不能满足现代本科教育的要求，从而限制了学生跨学科思维能力和创新能力的培养。另外，由于在制定教学大纲的过程中，缺乏对专业整体性的把握，导致了部分实验教学内容重复，基础实验、综合型实验、创新型实验特色不明显，理论与实验课程完全脱节，不利于学生能力的培养。因此，我们根据学生的实际水平和需要，结合我院现有物理实验仪器的具体情况重新修订了教学大纲，新修订的教学大纲是以理论教学为依托，以实验理论为基础，相对独立的实验教学体系；构建以培养学生创新思维和创新能力为实验教学目标，以独立设课为特征的实验教学新模式。新大纲的实验内容结构体系由易到难、由浅入深、由低到高、循序渐进，既吸

收传统实验的精华，又突出现代实验的特点，通过对各类实验进行有机结合，整体优化，在突出基本方法、基本技能训练的同时，加强综合性、设计性和研究性实验力度，从而达到学生素质和能力的提高。为加强学生对某一领域的知识的了解，巩固理论教学效果，采用系列化实验教学方法。例如，在大学物理实验中，开设了示波器实验的使用以及由示波器组成“示波器系列实验”，衍射光栅，用双棱镜干涉测光波波长，铁磁质磁滞回线的测试以及电子束的偏转和聚焦，分5次进行教学，让学生们更好地掌握示波器的原理和实际应用技术。这种教学内容结构的安排，既培养了学生的创造能力和实验技能，又能使学生在实验研究方法、实验设计思想等科学素质方面得到了锻炼和提高，为学生的专业实验打下了良好的基础。

2．2大学物理实验课程内容现代化，增强其应用性

图1 电饭堡工作原理示意图

在现代知识经济体系中，多学科相互渗透，相互结合。而单一的力学、光学、电磁学等基础实验教学已无法满足培养优秀大学生所需的条件。因此要有机地将其他物理实验课程的教学融合在一起。部分院校缺乏一些可以反映物理与高科技密切相关的实验，如低温超导测量、液晶和光纤技术、激光全息照相等，这些实验课程的增设，不但可以培养学生学习大学物理实验的兴趣，而且可以培养学生与技术的发展相适应的能力，真正使学生做到与时俱进，成为新世纪新局面下的全新全能人才。还应适时地增加创造性、研究性、独立自主性的物理实验。让学生真正可以结合实验，开发思维，激发动手操作能力和动脑创新能力。

大学物理实验课程内容现代化的同时最好还要能贴近同学们的生活，物理与人们的日常生活和生产实际紧密相关，在人类进步和社会发展过程中扮演着重要角色。在大学物理实验课堂教学中，应适时地结合日常生活和生产实际，彰显大学物理实验在人类文明和进步以及社会发展中的重要作用，从而激发学生学习的兴趣和自豪感，提高他们应用大学物理知识分析和解决实际问题的能力，明确肩负的历史使命和社会责任，最终通过运用所学物理知识和技能服务社会和人类，从而实现自己的人生价值。例如教师在讲解磁性材料的磁滞回线测试实验时，可以把电饭堡的工作原理穿插进去，如图1所示，性能良好的电饭堡应在103℃时自动切断电源，这样饭既能煮熟，又不会烧焦。具有自动控制温度功能的元件是电饭堡底部的一块磁体，在未放饭锅时，磁体被弹簧拉下，杠杆下移，触点开关是分离的，电热丝处于断电状态。放上饭锅后，锅底磁体的吸力使磁体带动杠杆上升，这时触点开关闭合，电热丝通电工作。电饭堡在通电加热的同时，磁体也被加热，电饭堡上的磁体一般选择居里温度接近103℃的磁体，当加热圆盘达到103℃时，磁体的磁性变弱，所产生的磁力比重力小，在重力和弹簧拉力作用下磁体下落，于是带动电源开关切断电源，切断电源后温度下降，磁体的磁性逐步恢复，为下一次使用作好准备。

3 更新大学物理实验课程教学观念，注重实验教学

物理学是一门以实验为基础的自然科学。通过认真学习，学生可以验证物理规律，发现物理规律。还可学习到物理学中的新概念、新技术和新的实验方法，提高学生与科学技术发展相适应的能力，培养科学素质和创新能力。新的改革形势下，教师、学生以及学校领导都必须更新其概念，相互促进、相互协作、相互弥补。但目前多数大学物理实验老师实验教学理念滞后，至今仍然固守物理实验教学是对理工科学生理论知识的验证、补充，这种理念是阻碍大学物理实验的教学改革的主要原因。其次，学生对大学物理实验也缺乏严谨认真的态度，大学一二年级部分学生学习自我放松，做实验时草率马虎，甚至有伪造数据和抄袭的现象。另外，实验器材严重老化，实验设备破旧落后，仪器数量严重不足，以及外系先进实验室的封闭，所以排课做实验变得繁冗复杂，难以操作，严重影响师生进行实验教学，阻碍其能力发展。要想扭转目前的形式，需要院系领导和师生团结协作，共同努力。领导者们应该积极为师生配备一定数量新的符合当今实验教学的实验仪器；而教师必须加强实验室管理，学生也应该规范操作，尽量做到避免损坏实验器材，真正做到规范使用实验设备，爱护实验设备。

另外，加强与兄弟院校、企业单位、科研机构之间的实验交流。现今有些大学固步自封，不愿与其他院校或单位机构进行实验学习方面的交流。这样不仅滞后自身了解当前知识信息的速度，更阻碍了学习先进实验教学方法的步伐。因此领导及师生应积极与外界交流，学习先进的实验教学知识和方法。也可将我院富有特色的优秀的实验教学模式传授给他人学习与借鉴，提高我院在外界社会中的知名度和地位，这样我们的毕业后也会广泛地被企业和社会所认可。

4 改进教学方法，课堂教学和自主学习合理分配

在以前的实验课堂教学过程中，大学物理实验教师要将实验目的、实验原理以及实验注意事项告诉学生，还要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理等等，甚至老师还要在学生做实验之前把实验从头到尾的演示一遍，让学生看得清清楚楚、明明白白，因此学生就完全不用预习实验，也不用思考问题，只要将上课时老师讲的内容记下即可完成思考题，这样就造成了实验课堂收效甚微。有的学生实验数据都测完了还不知道仪器用的是什么原理，就更谈不上提高他们的动手能力和创新能力了。

基于改变这种现象的考虑，改变以往以传授为主要特征的教学模式，构建以学生为主体、以学生自主活动为基础的新型教学模式，课堂教学以教师讲授重点、学生自学为主线。教师引导学生自学，提出问题让学生思考，鼓励学生到图书馆或上网查资料；积极开展众多学生共同参与的、讨论式的课堂教学活动，以培养学生的创新意识，达到自主学习。通过教师课堂教学和学生自主学习的有效分配，最终使学生真正达到专业素养的训练，提高教学效果。例如，我们在2007年对大学物理实验课的教学方法进行了改革，让学生实验前写预习报告，教师先提出实验题目和要求以及实验室所能提供的仪器，对于一些实验技术参数以及涉及到的实验原理知识则由学生自己根据实验目的和实验仪器进行资料查询。有些教材上一般只提出设计性实验的目的、仪器及简单的方法提示，为了完成预习报告，要求学生按照实验要求，自己设计出合理的实验方案，拟出可行的实验步骤及实验中的注意事项；要求学生自己查阅资料，并对资料进行理解、分析、选择，设计出完整的预习报告，实验时由教师进行确认。这样，实验对学生技能的提高，思考问题方法的训练，知识的综合运用起到了很大的促进作用，同时还能有效地提高和培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。如在测量微小厚度的实验中，学生就给出了光杠杆法、劈尖法、螺旋测微器测量法等多种方法。这样通过设计性实验，增强了学生的学习兴趣，加深了学生的理解能力，激发了学生独立思考和不断创新的精神。又如在测量不规则物体密度的实验中，几组同学分别从不同角度利用排水法对不规则物体的体积进行测量，方法新颖，学生思维活跃开阔，学习气氛浓厚。

物理实验教师努力钻研教学理论，坚持教学方法的先进性，依据教育学、心理学原理，遵从教育、教学规律。结合不同教学内容，采用了灵活多样的教学方法。如：对于基础性实验，采用启发式、引导式的教学方法，讲解与示范相结合；对于综合性实验（如：超声法测量声速），充分调动学生的积极性和主动性，采用讨论式的教学方法；对于设计性和研究性实验可以采用答辩式的教学方法，培养学生增强自我探索的心理意识和习惯。利用先进的教学方法，激发学生对自然科学现象的兴趣，促进学生对现象、模型、概念和原理的深入理解。

5 合理使用师资力量，从战略高度加强教师队伍建设

长期以来，由于实验教学得不到足够的重视，待遇低下，教师不愿意从事实验教学，造成实验教学队伍不稳定，这一严重问题至今仍然没有得到很好地解决。大学物理实验教学课程与理论教学课程毕竟有很大的差异，教师付出的劳动与应该得到的往往不相符合。因此，如何稳定实验教师队伍成为一个难点，首先教师要认真学习、全面贯彻胡锦涛总书记在全国优秀教师座谈会上的重要讲话精神，把加强教师队伍建设作为一项重大战略任务抓紧、抓实、抓好。其次希望能得到学院政策的支持，关爱青年教师的成长，把具有博士学位的年轻教师队伍稳定住，使他们真正成为大学物理实验教学团队的中坚力量，努力建设一支师德高尚、业务精湛、富有创新精神和创新能力的高素质大学物理实验教师队伍。近3年来我们对大学物理实验人员队伍的调整和建设的实践主要体现在如下两个方面：

5．1 不断提高教师的业务素质

俗话说：台上一分钟，台下十年功。教师对知识理解的透彻程度以及科研经历和积累可以直接转化成课堂教学的内容，有助于课堂教学。我们鼓励和支持教师尽可能承担科研工作，多听学术报告，关注学科进展。不断汲取学术上的新思想、新成果、新应用，扩充知识、积累素材并及时充实到教学内容中去，做到“常教常新、常教常精”。平时要阅读相关中外大学物理实验教材，汲取其精华。

5．2 引进与培养青年教师

青年教师是物理与电子工程系师资队伍的有生力量，也是物理与电子工程系师资队伍未来发展的希望。通过招聘具有较高学位的年轻教师补充到队伍中来，促进人员流动，优化年龄结构；今年，我们从华南师范大学引进了从事工作两年的青年教师宋伟博士；从华南师范大学引进了青年教师余龙宝博士；从中国科技大学引进了青年教师于淼博士；从安徽大学引进了青年教师李大创博士。为使青年教师尽快提高教育教学和科研业务水平，应加强对青年教师的业务培养，并安排优秀的指导教师对他们进行“传、帮、带”从而保证了他们的教学、科研工作得到稳步提高。另外，学院对大学物理实验教师有了更高的要求，如鼓励在岗人员攻读研究生以提高学历水平。例如安排青年教师李仁文到中国科学院强磁场中心攻读博士学位，青年教师吕建国到安徽大学攻读博士学位，青年教师章韦芳到安徽大学攻读硕士学位，另外，我们还鼓励和支持教师积极参加一些教学研修班和会议。例如，学院安排作者本人参加了教育部举办的大学物理精品课程培训，进一步提高了教学和科研业务水平。目前，我们的大学物理实验教师都具有硕士学位，近几年内，有望建成一支学位高、能力强、责任心大、爱岗敬业的大学物理实验课程教学队伍。

6 实验考核方法改革

实验考核对于学生重视实验教学，检验学生掌握实验教学内容和实验技术技能的程度，科学评价实验教学效果是十分必要的。长期以来，大学物理实验作为各自理论课程的补充，没有形成完整的考核办法。多数情况是教师根据学生的平时实验报告情况给分，并按一定比例合成最终成绩。使得很多抄袭实验报告的情况发生，从客观上造成学生对实验课的轻视。改进实验考核方法，旨在提高教与学两方面的积极性，目前我们大学物理实验考核由两大部分构成，即平时成绩与期末考试成绩。平时成绩包括预习和实验报告和出勤率以及实验课堂上的表现占70%，期末考试成绩占30%。为了进一步保证实验课的教学质量，提高学生的动手能力，培养学生的创新意识，2009年以来，期末考试我们采用了操作考核的方法。实验课程考核的内容，主要包括学生对实验原理、实验方法、操作过程、数据处理方法的掌握。每位学生抽签决定其考试项目和内容，并单人进行操作，教师对照评分标准当场给出操作成绩，这种考核方式也取得了明显效果。自改革以来，由于实施了期末单人操作考试，学生的平时实验态度与以往相比发生了很大变化，由只注重实验结果转向注重平时每个实验的操作步骤及实验报告，实验态度积极认真，也改变了以前有的学生在做完物理实验以后进行专业课实验时，连基本物理仪器都不会使用的尴尬情况。

7 结束语

大学物理实验课程教学的改革符合科学和社会发展的要求，是非常必要的，也是刻不容缓的。多年来的大学物理实验教学实践表明实验教学要满足新时期对人才培养的要求，必须加大实验室建设投入的力度，明确课程的定位与教学目标，深入开展教学内容、模式、方法和成绩考核环节的改革并积极实施，才可真正意义上培养学生坚实的科学实验基础、扎实的科学实验能力，勇于开拓的创新思维和坚忍不拔的创新精神，极大地调动了学生做实验的积极性和主动性。并且教学改革是一个循序渐进的过程，需要领导、教师和学生一起积极协作和共同努力。

［1］ 陈丽．浅谈大学物理实验教学学生综合能力的培养［J］．中国科技信息，2010，（8）：171-173．

［2］ Xiaolai Liu，Qinghuai Li，Combination of the Research－Based Learning Method with the Modern Physics Experiment Course Teaching［J］．International Education Studies，2011，4（1）：101-104．

［3］ 滕建华．高职物理实验教学改革探讨［J］．技术物理教学，2008，16（4）：8-9．

［4］ 兰中建．优化大学物理实验教学的探究［J］．邵阳学院学报，2008，7（12）：228-232．

［5］ 魏河川．师范类普通物理实验教学改革探讨［J］．实验室研究与探索，2004，23（1）：67-91．

［6］ 任伟杰，张明海．关于21世纪力学实验教学模式探讨［J］．力学与实践，2001，23（5）：55-57．

［7］ 张欣，牟中飞．加强大学物理实验教学中的物理科学方法教育［J］．科技创新导报，2009，（25）：148-149．

Analyzing Reform and Practice of College Physics Experiment Course Teaching

ZI Zhen-fa， LV Jian-guo（Department of Physics and Electronic Engineering，Hefei Normal University，Hefei 230601，China）

Based on the characteristics of College Physics Experiment，the teaching experience and current conditions of the department，this paper summarizes some reform measures from the teaching content to evaluation method，which will improve students’enthusiasm and initiative．As a result，the practice exhibits that the quality of Physics Experiment teaching constantly improved and students’creative thinking and practical ability．．It is a very effective way to improve students’comprehensive quality．

College Physics Experiment；teaching reform

G642．0

B

1674-2273（2011）06-0043-04

2011－03－10

“合肥师范学院136人才项目工程”专项经费。合肥师范学院教改示范课程项目

訾振发 （1980－），男，合肥师范学院物理学大学物理副教授，中科院理学博士，长期从事大学物理和大学物理实验的教学工作。