基于创新开放平台的物理实验教学方法

张锐波

(浙江大学 城市学院，浙江 杭州310015)

0 引 言

基础开放平台是指在学生完成必修基础实验课后，而为学生进一步学习物理实验、培养学生自身能力，而面向全校学生再次来物理实验中心进一步实践的一个开放型平台。该平台的一个显著特点，在于学生来去自由，并可根据其自身需求而去任何实验室做任何实验项目，涵盖原已必修过的以及没有选择过的，实验内容包括基础的、提高的、综合的、近现代的、创新的、演示的等，实现全方位、全天候向学生开放［1］。

1 物理实验开放平台的教学现状

1.1 物理实验开放平台的建设初衷

浙江大学城市学院物理实验中心开放平台，由城市学院与大华仪器厂共建，城市学院物理实验中心筹建，于2007 年8 月份建成，仪器设备37 台(套)，可开设大类项目33 个，小类项目70 余个，涉猎力、热、电、光、近现代与高新技术项目。筹建该室初衷旨在面向全校必修过大学物理实验的理、工、医学生前来基础物理实验开放平台进一步学习物理实验技术、设计与创新实践。通过后续物理实验项目延拓，以便从更大范围、更高水平和更深层次上来培养应用、创新和复合型人才［2-3］。

1.2 物理实验开放平台对外开放现状与效果

该室刚建成时，在吸纳学生来平台做实验，曾采用过与必修实验相配合的激励政策，即在平时成绩中额外加分的方法，吸引过不少学生来平台做实验，显现出不错的效果，在两个学期的对外开放中，吸纳过超过200 多人次，为此，在08 年浙江省大学物理实验竞赛中，城市学院代表队获奖的6 名学生中就有5 名在开放平台培训与训练过。随后，由于又有一部分必修实验仪器的到位并与原实验项目进行了整合，采用了三轮实验的教学模式，即在第三轮学生从整合后的26 个实验项目中选择3 ～5 个实验项目进行实验，这样学生再到物理实验开放平台做实验，其时间与精力明显不足。基于此，该平台搁置至今，没有能够发挥其应有效果。

2 提高物理实验平台的对外开放效果

高等院校培养人才的目标，需要培养出促使社会经济发展的基础理论扎实、创新意识强的新型科技人才，仅凭必修基础物理实验项目训练还远远不够。

2.1 必修的物理实验内容与培养目标

目前必修物理实验教学采用的三段式教学模式，即基础的、提高的与综合的，这些实验项目在一个学期内完成，在于为学生的后续学习奠定基础。

基础的6 个实验项目有:弹性模量测量、驻波实验、直流单臂电桥、电子示波器、薄透镜焦距测量、分光计实验;提高的实验项目有:气垫导轨、转动定律与转动惯量的测量、声速测定、等厚干涉与汞原子谱线波长测定共计6 个实验;拓展的与综合实验项目诸如阻尼运动与受迫振动特性研究、气体比热容比测定、电子电量测定、组装望远镜与显微镜等26 个实验项目中，学生可根据自己的兴趣与爱好从中选出规定分值，多者可给与额外加分。基础的与提高的实验项目要求每生必做，综合的实验项目根据其难易程度可量化成不同分值，由学生从中遴选出超过15 分，高者不限［4］。

基于该模式下，基础的为学生学习提高的实验项目作铺垫;提高性实验内容在于为综合性实验的学习起到传承、递进作用;综合性实验项目在难度和内容上有了进一步提升，也为后续、创新实验项目和专业课实验打下坚实基础。

2.2 物理实验教学现状分析

必修的三轮物理实验教学模式，是需要继续坚持和发扬的，尽管第三轮实验学生也能选择一些自己感兴趣的及与专业结合紧密的实验项目。在必修物理实验教学模式下，的确能为大多数同学起到明显教学效果和培养目标得以实现。然而，在个性和拔尖人才培养方面仍然存在缺失，因第三轮最多只能做3 ～6 个实验(因累计分值超过15 分)，全部共计14 ～17 个实验，就时空和精力来讲，加之低年级同学专业课学习紧张等原因，在同一个学期再到物理实验开放平台做实验，其目标的确难以实现。

为了提高物理实验培养学生应用与创新能力之效能，提高物理实验仪器利用率，为此，物理实验平台面向高年级学生全方位开放应该是一个发展方向。

就目前对教师而言，由于创新开放平台没有相应的激励政策、有效的管理模式、新颖的教学方法以及与之相适应的学生成绩评价体系［5］;对学生而言，由于没有能够吸引学生来物理实验开放平台，选择近代、创新、设计及综合性实验做实验的激励政策，以实现进一步有效地提高学生动手机会，提高、拓展学生知识面，以实现培养学生的创新和应用能力［6］。

2.3 物理实验创新开放平台急需要研究的问题

基于必修物理实验学时少、工作量增大，再额外来基础开放实验室做实验精力明显不足。为此，采用必修课在平时成绩加分的方法，来吸引学生到开放实验室做实验，的确难以凑效。笔者曾经采用过开设“现代科学技术概论与操作实践”选修课，通过理论教学与实验相结合的方法，来吸引学生来物理实验开放平台做实验，但由于选课学生多为文科，而文理实验有别，加之给任课教师带来诸多不便与麻烦，经过两个多学期试验，效果不佳，而未能实现预期目标［7］。概括起来还仍然存在如下问题:①没有吸引学生来开放室做实验的相应激励政策和配套措施;②开放室没有完善的教学管理制度、教学模式和教学手段等，如此难以实现在时间、空间和内容上对全校学生的全方位开放;③学生不知道开放室对外开放的实验项目，无法在实验前选择实验项目并进行预习;④由于诸多原因，一些新实验项目还未能进一步获得研究与开发;⑤还没有针对开放室的教学方法、学生实验报告、成果提交方式，以及与其对应的成绩评价体系［8］。

3 物理实验开放平台的新教学模式

就目前物理实验的“三段式”教学模式，进一步发挥物理实验开放平台的现有优势，面向全校学生全方位开放，实现物理实验延续培养学生能力的目标，以满足现代高校利用物理实验提高学生能力之愿望，可谓意义非凡［9］。

为了发挥物理实验开放平台的独特作用，提高其利用率和开出率，以最大限度提升学生操作、应用和创新能力之目的。为此，我们必须:①应研究规划开放室的实验管理模式、教学方法和学生成绩评价体系;②通过网络信息系统平台，向学生发布理实验开放平台的相关信息;③研究开发更多实验项目，以向学生开放更多实验内容;④研究制订吸引学生来开放室的具体方法、方式和措施，以便尽可能多地吸引学生来物理实验开放平台做实验、搞研究［10］。

通过网络向学生发布内容可涉及:①仪器设备种类、所放位置、所能做实验项目与预习内容;②吸引学生的激励政策、具体思路和方案;③研究规划并发布物理实验开放平台的教学管理模式、学生实验报告、成果提交与学生成绩评价体系(方法、标准等);④规划、设计并发布教师和学生职责流程图;根据实验内容的要求，尽可能地将实验仪器开发、教学管理、教学研究融为一体，完善开放平台顺利运转的相关环节，实现其面向全校全方位对学生开放，充分利用开放平台仪器设备，提升开放质量与开放效果，实现学生素质的全面提高，体现物理实验开放平台对外开放的综合性和实用性［11］。

4 物理实验开放平台的教学实践

高校办学的宗旨在于把学生培养成为应用型、创新型与复合型人才。浙大城市学院物理实验中心已获得省级物理示范中心建设资格，3 年内通过合格评估迫在眉睫。随着经济建设的飞速发展，目前形势下各个高校物理实验硬件建设轻而易举，软件建设已成为示范中心建设目标的重中之重。就作者所知各高校在利用大学物理实验培养高素质人才方面，开放室已发挥着无可替代的作用，为此，浙大城市学院物理实验中心在建设过程中，在借鉴了国内外成熟经验的基础上，针对独立学院的特点和实际情况，重点考虑如下方面［12］。

4.1 开放实验室的配套政策

为了实现物理实验开放平台全方位面向全校学生开放，研究制订针对物理实验开放平台管理措施、制度首当其冲，研究制定实现物理实验开放平台规范化运转的相关配套政策，诸如，教务部对这些学生学分的认可，教师教学工作量的承认与量化标准［13］。

4.2 吸引学生来开放实验室的途径与方法

物理实验开放平台的开放对象是学生，吸纳学生来开放室是实现开放必要条件，基于此，我们采用了如下途径与方法:①物理实验示范中心或BB(面向全校师生的一个网络教学)平台的长期挂网通知;②鼓励物理实验教师就开放平台联系紧密的现代科学技术方面内容轮流作报告，加强宣传，以便吸引那些对物理实验感兴趣或专业需要而来开放室做实验;③依托开放室一年一度城市学院、浙江省大学物理实验竞赛或学校“立交桥”活动前的培训，吸引学生来开放实验室做实验;④筹集经费，依托物理实验开放平台设立创新设计奖，吸引参赛者来开放室做实验;⑤继续采用平时成绩加分，乃至放宽至总成绩加分的方法来吸引那些非常希望有一个好的物理实验成绩的学生，来开放实验室做实验;⑥研究、制订依托开放实验室获专利、学生科研、参与教师科研项目、毕业设计或学生论文等形式;⑦通过面向理、工科学生开设选修课，吸引学生来开放实验室做实验。对于吸引来物理实验开放平台学生，都应该竭尽全力为他们提供方便与合理要求，必要时可为其提供必要的经费支持［14-15］。

4.3 物理实验开放平台的教学模式

物理实验开放平台是学生利用课余时间提升自身素质和能力的一个研究与训练平台，它不同于必修物理实验的教学模式，而是需要与物理实验开放平台相适应的教学模式和方法，实验报告、成果提交与成绩评价应该与其有所不同，以适应在该环节下提高教学质量和效果，最大限度地培养学生能力。

根据以往作者负责开放平台对外试开放的经验，物理实验开放的目标在于培养应用型创新人才为宗旨，吸引学生来开放实验室做实验、搞科研，如何提高实验室的开放效率和效果，让大多数学生受益。我们认为:①撰写物理实验开放平台详细的永久性挂网通知，并通过附件展示物理实验开放平台的教学管理措施与条例，开放实验室教师和学生职责流程图，以及仪器设备的桌位牌位与其对应的实验项目表，以有利于学生全面了解开放平台的概况进而预习，以有利于学生实验前的准备;②作为教师，应该设计、规划适合于开放实验室的教学模式，研究、拟定学生科研、毕业设计和论文题目表，以有利于学生选题，编撰对外开放实验预习内容电子版，以方便学生预习;③研究、规划物理实验开放平台教学方法、方案和成果提交方式，建立学生实验报告成绩评价指标。等等……。基于以上内容，可通过物理实验中心网站或BB 教学平台面向全校学生信息公开与提高公布率，以实现面向全校学生全方位开放［16-17］。

5 物理实验开放平台的教学效果

通过对物理实验开放平台富有针对性地研究和实施开放，不仅仅限于提高物理实验开放平台利用率，而是要让学生受益为宗旨。实践证明只有在时间、空间、内容和教学手段上全方位面向全校学生开放，并采用相应的教学模式、方法，最大限度地为学生提供自由空间，广泛地调动学生学习的积极性、创造性。同时，提高和调动指导教师的积极性，就一定能够实现成果殿放。浙江大学城市学院物理实验开放平台，经过2 个学期面向全校学生试开放，硕果累累，获得浙江省大学物理实验竞赛6 名学生中有5 名曾在开放平台训练过，有20 多名学生在其中做过毕业设计，参加杭州市市属高校大学生创新成果二、三等奖各1 名，发表论文2 篇。

6 结 语

为了充分实现创新平台的开放效果，我们正在考虑将开放平台与第三轮26 个综合实验项目进行整合，进一步开发Pasco 光学实验组合、微波与等离子体实验，进一步面向学生全面系统地开放和横向拓展，实现从内容的深度和广度上面向全校学生开放。为了调动教师的教学积极性和主动性，制订相应的激励政策，经常性地组织教研活动，凝聚团队智慧、新思维模式和创新意识，通过教学经验的不断丰富和积累，保持视野宽广和思维敏捷，增强上进、开拓创新;循序渐进地促使理论与实验的连贯性和相互融合，实现实验技术与创新设计新突破;坚持物理实验平台持续开放，有针对性地不断探索适合开放平台的新教学方法，解决实验教学中所遇到的疑难、疑惑问题，以及开放过程中遇到的新问题，克难攻坚，勇攀高峰。

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