开放式物理实验教学的探索和实践

刘扭参，李俊青

(河南工程学院数理科学系，河南郑州 451191)

开放式物理实验教学的探索和实践

刘扭参，李俊青

(河南工程学院数理科学系，河南郑州 451191)

在分析传统实验教学弊端的基础上，结合河南工程学院物理实验教学示范中心在开放实验室建设工作中的探索，综合阐述了开放实验教学的基本内涵，探讨了开放式实验教学对学生综合能力培养方面的实践效果，并根据实践中的经验教训对开放实验室建设工作的进一步开展提出几点建议.

大学物理实验;开放式;创新能力;实验改革;实验室管理

0 引言

实验课程的根本目的是培养学生发现问题、分析问题，并最终解决问题的能力.然而，传统的实验教学手段，多遵循“按部就班”的原则，即要求学生在规定课时内使用规定器材完成既定的实验项目，这一做法极大地限制了学生的主观能动性，不利于培养学生的创新能力［1－3］.因此，为弥补传统实验教学上的不足之处，可增设开放实验教学，以达到培养学生创新能力的目的［4－5］.

1 开放实验教学综述

开放实验教学的概念是相对于传统实验教学而言的，传统教学的实验课程、实验项目由实验教师确定，实验时间由校方统一安排.学生要在指定学时内，依照实验指导书的实验步骤，完成实验内容.实验模式死板僵化，学生被动接受，极大地限制了其主观的创造性思维.开放实验打破了传统实验方法，对实验内容、实验方式、实验对象和时间进行全面开放.

1.1 开放实验内容

目前，全国几乎所有高校大学物理实验内容基本都由实验教师安排决定，学生不能根据自己的专业和兴趣自由选择.这样的教学方式极大地限制了学生的主观能动性，压制了学生的创新性思维.近年来，不少高校为克服这一弊端，不断尝试各种手段进行改革，如根据专业不同把实验项目分为必做和选做，如此一来学生在一定程度上可以自由选择实验内容，从而一定程度上调动了学生的主观能动性.但这些做法依然具有相当大的局限性，学生可选择的实验项目十分有限，更不可能进行创新性实验.开放实验内容就是要在实验设施允许的条件下，全面开放实验内容，学生可依据自己的实际情况选择适当的实验内容.在条件具备的情况下，允许学生根据自己的需求在一定限度中改进或自制实验器具，从而充分调动学生的主观能动性，提高学生的综合素质.

1.2 开放实验方法

传统教学中实验方法主要是按照实验指导书及指导教师讲解按部就班地完成指定项目.实验原理、思路及操作步骤均已事先确定.开放实验方法突破传统教学思路的束缚，以激发学生自主创新能力性、锻炼学生实践操作能力为首位，尽可能营造便于学生自主学习的开放环境.各部门可根据设备器材、指导教师人数、实验室容量及基本实验课程情况，安排实验室开放的相关事宜.具体实验内容和实验方案设计，可由学生与指导教师商议后，根据实验室实际条件决定.

1.3 开放实验对象和时间

实验室及实验设备要对全体教师和学生进行全面开放，对象不仅包括相关专业的学生，而且要在条件允许的情况下，尽可能满足其他有这方面兴趣的学生的需求.在条件具备的情况下，可一定程度上面对社会开放，这样既可大大提高实验设备的利用率，也满足了更多有意于此的人的需求.基本实验课程一般由教务处统一安排，实验时间、地点基本固定.将各时段闲置实验室及设备器材统筹安排，在一定人员监管下，开放给学生进行课外实验.

2 开放实验教学的初步实践

在我校“学以致用，全面发展”的应用型人才培养教育观念指导下，物理实验中心对开放实验室建设进行了初步尝试，并取得了一定的成果，积累了宝贵的经验.另外，我们目前已制定了配套的开放式实验管理制度，并在实践中不断完善修改.接下来，我们将逐步拓展开放实验内容和对象的范围，增加开放实验时间，争取最大限度地利用有限的实验设施，满足更多学生的相关需求.

2009年物理实验中心就进行了开放实验的尝试，把每周六、日作为实验室开放时间，将实验室中的力学、电学、光学实验进行全天开放，开放的实验项目数为20个，但由于受场地人员的限制，以及当时开放性实验项目多为验证性实验，所以真正意义上的开放实验还未建立.

随着物理实验中心先进实验仪器设备的增加，2010年实验中心尝试成立了开放实验室，以激发学生自主创新能力、锻炼学生实践操作能力为首位，尽可能营造便于学生自主学习的开放环境.第一，实验室开放时间由每周末两天，延长为每周五、六、日三天;第二，实验内容开放:目前，开放的实验项目已达到32个，其中综合性物理实验项目和设计性物理实验项目达近60%.这样，除了规定的基本实验项目外，还有其他实验项目可供选择，不同层次的学生可以根据自己的兴趣和所学专业自主进行选择;第三，实验教学方式开放，在实验课程中，教师负责准备实验条件，简单讲解实验内容、设备使用要点、咨询答疑及维持课堂纪律、实验安全等.具体的实验步骤、仪器操作、数据测量记录和处理等均由学生独立完成.因此，开放式实验对学生的综合应用能力和实践操作技能要求较高.

近三年来的开放实验教学的实践探索证明:开放实验教学切实可行，且行之有效.在物理实验课程的改革实践中，我们充分认识到，教学实验必须“两手抓，两手都要硬”，一手抓基础知识和实验技能的训练，做好面广量大的基础实验教学，另一手更要重视学生自主创新意识的培养，启发学生的创造性思维，加强创新型研究人才的培养.实验教学改革的核心就是激发学生的主观能动性，营造“创新型研究”的学习氛围，从而提高实验教学质量.

3 开放实验的实际困难与解决方案

开放实验教学较之传统实验教学，确实在培养学生的综合实践能力等方面具有极大优势.但是在实现开放实验教学的实践探索中，无法避免会遇到各式各样的困难.具体情况如下:

(1)随着开放实验时间、地点的增加，参与其中的学生人数不断增加，这在加快开放式实验室建设进程的同时，也无可避免地给实验室管理人员造成了极大的困难，设备的损耗也急剧上升.为解决上述问题，我们专门制定了相应的管理制度.首先，参加开放实验的学生必须提前给实验室管理教师提交申请预约，确定实验时间及所需设备，这样一来，不仅能减少实验室管理人员的工作负担，也能尽量避免学生集中、设备供不应求的高峰和学生稀少、设备闲置的低谷，提高开放实验室的有效利用率.此外，学生实验前须充分了解实验内容和所用到的仪器设备.同时，每一个开放实验项目安排专人管理实验器材，以尽量减少实验设备的损耗.条件允许的情况下，学校若能设立各类开放实验项目专项基金，将更有利于保障实验设备的维护、修理及更新工作.

(2)尽管开放实验能较大地激发学生的主观能动性，但完成后学生并不能像其他课程一样修得一定学分，而完全仅凭个人兴趣.在进行开放实验的过程中，一些学生仅完成了部分工作就因为实验遇到困难、其他课程任务繁重或兴趣转移等缘故而半途而废.为此，校方可对学生参与开放实验的完成情况进行考核，据此奖励若干学分作为计入应修学分或课外学分.对于完成具有独创性成果的学生以及开放实验过程中表现积极突出的学生，经指导教师推荐、综合讨论后，在奖学金及其他相关奖励的评定中可酌情给予加分，从而进一步调动学生参与开放实验积极性并增强坚持到底的信心.

(3)与传统实验教学相比，开放实验中指导老师的工作量及重要性更为突出.但是开放实验教学课时不计入实验指导教师的工作量，仅由教务处发给一定的工作量补贴.这种制度大大限制了实验指导教师在开放实验室建设工作中的积极性.对于这一问题，学校若能将实验教师在各开放实验项目中的指导工作课时计入相应的教学工作量，可以在较大程度上提高实验指导教师配合开放实验室建设工作的积极主动性.

另外，受实验场地、实验设备种类及指导教师人数的限制，实验室可提供给学生选择的开放实验项目的多样性严重受到制约，更无法满足学生进行自主创新型实验的需求.因此，在更进一步挖掘实验室已有条件潜力的基础上，需要尽可能争取学校给予工作支持和资金投入，进而更新补充实验设备、丰富实验项目并发展实验教师队伍，调动实验室各方人员的参与积极性，为进一步开展开放式实验室建设工作做好准备.

简而言之，开放实验室是深化高等教育体制改革、加强高等院校素质教育、培养学生自主创新精神和综合实践能力的重要手段之一.开放实验室不是简单的场地设备的开放问题，而是一项系统性的工程，涉及实验室的硬件软件资源配置问题、实验教师团队建设问题、科学规范管理制度的制定等多个方面，同时还要与基础实验课程的教学体系、教学内容、教学手段、学习方法等方面的改革相辅相成，并结合学校的实际情况和条件制定具体计划.开放实验教学已在我校物理实验中心进行了初步实践，并取得了基本成功，但需改进完善之处依然相当多.在接下来的工作中，一方面要继续加强开放实验指导教师的相关培训工作，完善实验管理人员的监管职责，另一方面也要对开放实验室配套的管理规章制度进行进一步完善.相信在开放性实验室建设的实践进程中，实验教学质量必将得到全面提升，为教育培养出兼备综合实践能力与自主创新能力的创造型研究人才打下坚实的基础.

［1］ 张艳亮.大学物理实验实施探究式教学的探索［J］.大学物理实验，2009，22(3):104－107.

［2］ 赵子珍，覃以威，李丹.普通物理实验教学改革初探［J］.实验科学与技术，2009，7(5):68－69.

［3］ 张立辉，朱春莲，徐彬.开放式物理实验教学模式的探索与研究［J］.江汉大学学报:自然科学版，2009，37(3):108－110.

［4］ 顾留华，夏海兰，党传升.建立实验室开放运行机制的思考与实践［J］.实验技术与管理，2008，25(2):157－159.

［5］ 刘琴.开放式实验教学研究现状及展望［J］.实验科学与技术，2010，8(4):81－82.

Exploration and Practice on Opening Mode of Physics Experiment Teaching

LIU Niu-can，LI Jun-qing

(Department of Mathematical and Physical Science，Henan Institute of Engineering，Zhengzhou451191，China)

Based on the analysis on disadvantages of traditional experiment teaching，the connotation of open experiment teaching is generally elaborated，combined with the case of open experiment teaching which has been practiced in the physical experiment teaching demonstration center of Henan Institute of Engineering.And how it works in fostering the students’comprehensive ability is discussed based on that case.Then some countermeasures for further work on the open laboratory construction are proposed according to the lessons learned in practice.

college physics experiment;opening mode;ability of innovation;experiment reform;laboratory management

G642.0

A

1007－0834(2012)01－0058－03

10.3969/j.issn.1007－0834.2012.01.019

2011－12－20

河南工程学院2011年度教学研究项目(JY201114)

刘扭参(1963—)，男，河南郏县人，河南工程学院数理科学系教授，主要研究方向:物理实验教学.