以学习者为中心的大学物理实验教学改革*

吴胜举 莫润阳

(陕西师范大学物理学与信息技术学院 陕西 西安 710062)

1 前言

普通物理实验课是综合性大学和理工科院校的必修课,是对学生进行科学实验基本训练的重要途径，是大学生接受系统科学实验方法和实验技能训练的开端．为了培养专业基础厚、实践能力强的创新人才,必须对大学物理实验课程的教学内容、教师的配置、教学方法和手段、管理制度和方法等进行积极有效的改革．

“以学习者为中心”主张学生是认知的主体,是知识意义的主动建构者；教学思想、教学设计、教学方法等方面均以学习者为中心．在这一教育过程中，教师的主要任务不是“传授”，而是“促进”学习者自我实现其潜能[1]．在高等教育国际化和大众化的条件下,大学普通物理实验教育应转变教育观念,树立起教育服务理念．更新实验教学评价标准,从实验教师配置、教学方法、学生管理和考核办法等方面实施改革,提高大学物理实验教学的实效．

2 传统实验教学存在的问题

2.1 教学方法

传统的实验教学方法要求教师不仅要告诉学生本次实验的目的, 还要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录和数据处理等[2]．物理实验教学中，其实验仪器往往由实验室技术人员提前备好，实验时学生被动地在有限的时间内按照规定好的步骤与方法进行，然后计算结果．有的教师还要在学生做实验之前把实验从头到尾演示一遍, 让学生看得清清楚楚, 明明白白, 学生不用在实验前进行充分的预习，只要根据实验报告格式要求抄写实验原理、方法、步骤等, 抄写实验教材上的数据表格, 然后在实验过程中像照着菜单煮饭一样．这种教学方法严重弱化了学生思考问题的过程, 使学生对实验失去兴趣，实验效果实效甚微, 更谈不上提高学生的动手能力和创新精神．

2.2 实验报告书写

长期以来，高校大学物理实验报告写作评分沿袭传统守旧形式所造成的各种弊端:一是报告模式僵化，实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据及处理等条目千篇一律,不同年级、不同专业学生的报告没有区别,没有特色；二是学生抄袭便利,由于实验报告的内容、格式雷同，学生互相之间借用方便,没有完成实验或根本没做实验的学生只要稍微更改一下实验数据,就可以完成报告写作任务；三是照抄教材,助长惰性；四是教师评分失真,面对千篇一律的实验报告,教师很难给予公平合理的成绩评定,这就导致恶性循环,使学生越来越不重视物理实验．

实验报告刻板守旧的写作形式与拘泥僵化的评分考核程序属于陈旧的注入式教学方式,它完全背离了提高学生综合素质能力、造就全面发展的新世纪人才的培养目标,也严重制约了大学物理实验教学的改革,不适应高等教育改革开放的发展形势,其弊端日益彰显[3]．

2.3 实验考核方式

在传统实验指导思想和详细教材的前提下,很多实验教学往往把学生能否顺利完成实验操作，测试结果是否正确作为评判学生是否掌握实验的标准[4]．

物理学是一门实验科学,物理学的重大发现或发明都是探索过程, 从来没有教材,也没有标准的操作过程, 有的只是扎实的物理实验基本功和明确的物理思维．实验的本质在于引进先进的实验思路、正确的摸索过程、分析实验结果和改进工艺, 一步步逼近完美的实验结果．提高学生的动手能力和创新精神才是大学物理实验的出发点和唯一检验标准[5]．考核方式必须有利于达到这个实验教学目的．

3 以学习者为中心的实验教学改革

大学物理实验教学是培养科技人才的有效手段，对学生掌握科学思想方法、培养创新和探索精神、锻炼建模能力等方面都有重要的作用[6]．传统的大学物理实验课程已不能很好地适应培养高素质人才和科技发展的需要，改革大学物理实验教学成为重要课题．

3.1 教师教育观念的更新

实验教师的教学观念会影响教师对这门课的理解以及所采取的教学行为．以往的实验教学过多地强调学生做实验,而不是强调学生学会做实验．由于教科书对实验的目的、内容、方法、步骤乃至记录表格都一一俱全,学生做实验大都是机械式地进行,独立思考问题的时候很少,这就在不同程度上束缚了学生思维的发展．

思想是一种纯意识的活动，是以“概念”为思考的起点，以“推理”为思考的过程，以“判断”为思考的终点．解决问题的重要过程就是思考，唯有透过思考的过程才能真正地熟习并活用一切的认知．整个思考过程是有步骤的；思考的运作可分为三个时期，即，疑问期：发出一连串的疑问——“为什么”；组织期：寻求解决之道；批评期：运用推理、判断作反省来寻得答案．学习者思想的精密和条理逻辑的运作程度，皆影响其学习和解决问题的能力．

以学习者为中心的教学是“引导学习者作独立思考的学习”的教导，要通过物理实验使学生懂得如何去研究物理问题，而不是只局限在知识的传授和技能的训练范围内．这种情况下，教师被赋予新的的角色：学习顾问．这并不意味这教师角色地位的减轻，而是需要其投入更多的时间去进行教学设计．

3.2 高度合作开放的物理实验环境

实行全方位、多层次的开放式实验教学，不只在于时间和空间的开放，更侧重的是教学内容、教学方法和教学手段上的开放，是观念意识上的开放．这种教学模式能为学生的主动学习和个性发展创造一个较好的外部环境，能满足学生求知、探索和创新的欲望，侧重创新精神与能力培养，体现了以人为本的教学理念，有效地解决当前实验教学中存在的问题[7]．

3.3 实验报告多元化写作

实验报告写作指学生把记录实验目的、实施方法、操作过程、实验结果及其实验体会的一手资料加工整理,撰写成汇报性书面材料的过程,所写材料是教师了解学生掌握知识的状况和进行成绩评定的依据[8]．传统的大学物理实验报告多为实验课教师设计成型的表格,表格有实验的目的、要求、仪器设备、实验原理、步骤和方法、数据记录或处理等栏目, 学生只需按照现成的框架逐项填写即可，没有理论上深入论证、务求创新的写作要求．

实验报告不只是一种知识学习, 更是学会思维方法的一种学习活动．为培养学生的科技写作能力，在实验报告的书写方面，提倡学生按实验性学术论文形式进行实验书写．主要内容包括研究目的、假设与预测、实验实施、实验结果分析、实验总结等内容要素．要求学生必须主动查阅有关资料, 明确本实验的历史背景与研究现状, 明确本实验的研究价值；根据查阅的资料对所做的实验提出假设, 即实验依据有关物理学原理, 操作所需仪器, 遵循合理步骤可能实现的结果；按照事先的假设与所设计的技术路线进行具体操作的情况, 包括实验步骤、实验方法、测量数据统计、出现的误差与发现的新问题及所采取的措施；然后使用图形分析工具, 运用显示数据对所测量的数据进行分析计算, 印证预测结果；最后对实验中出现的问题进行总结性分析．

实践中发现，这种变革顺应了大学物理实验教学改革的新形势，大大激发了学生的学习兴趣, 使学生的思维和创新能力得到了充分发挥, 也促使学生实用写作能力与语言表达能力进一步提高．

4.3 实验考核模式

教学评价是现代教育教学管理的一种重要手段，是为改进教学、提高教学质量提供决策依据的过程．科学的实验考核体系有效地推动了实验教学改革的深化[9]．考核体系能否对教学活动作出科学、全面和准确的评价，不仅直接影响到教师的工作积极性和学生的学习主动性，更重要的是关系到对人才培养．若没有切实可行的教学评价体系，那么辛辛苦苦设计的大学物理实验教学模式将重走旧路．

改革实验考核方式，应以发现问题、思考问题和解决问题为标准, 鼓励学生展开讨论, 鼓励学生在发现问题后重新思考实验, 甚至申请重做实验, 并在分数上予以肯定．在评价学生实验成绩的时候, 实验错误+ 错误分析+ 实验改进+ 实验完成, 这样的实验评价方法更符合实验培养目的, 更应该给予肯定．

5 结论

大学普通物理实验应以学习者为中心进行教学设计，从教学理念、方法、实验室开放、报告书写、考核方法等进行的变革有利于提高大学物理实验教学的实效, 促进学生夯实学科基础, 提高综合素质能力．

参考文献

1 崔彦,代中现.以学习者为中心的教学设计与实践.全球教育展望，2010,39(6)：36～39

2 徐曼,翟晓霞,艾丽娜.大学物理实验教学改革的初步实践.石家庄联合技术职业学院学术研究,2007(1) :18～19

3 管亮.从拘一守旧走向多元创新——大学物理实验报告改革研究综述.高校实验室工作研究,2011,107(1)：88～91

4 杨运鑫,唐良宝.全程性多样化开放式实验考核方式研究.华南理工大学学报(社会科学版),2007,9(3):69～72

5 蒋晓龙,姚义俊.大学物理实验教学改革探讨.实验技术与管理，2009,26(4)：214～216

6 王化忠.中美大学物理实验教学模式的比较研究.云南农业大学学报，2013,7(1):54～58

7 杨鹏,沈慧娟.大学物理实验开放式教学的研究与实践.通化师范学院学报，2011, 34(4):79～81

8 管亮,黄知常.从“填”实验报告到“写”实验型论文大学物理实验写作创新一得.大学物理实验,2004,17(2)：74～76

9 林伟君.多元化实验考核的实施研究.实验室科学，2011,14(2):201～204