工科院校“开放—自主式”物理实验教学模式探讨

蒋治国 樊洋

【摘要】物理实验是工科院校一门公共基础课程，在实际的教学中依然存在许多问题，建立“开放-自主式”教学模式是解决问题的有效方法。

【关键词】物理实验 教学改革 开放-自主式 教学模式

【中图分类号】O4-33 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0180-02

一、引言

实验教学是工科院校现代化教学过程中的重要教学手段，也是加快学生素质教育和创新教育所依托的一种重要的教学模式，在对学生多层面、多角度、全方位的综合素质培养中发挥着重要作用。如何充分利用实验教学，培养学生的创新精神和创新能力，成为当前物理实验教学中面临的挑战之一。

二、物理实验教学中存在的问题

1.地位不高，重视不够

马克思说：“理论来源于实践，实践是检验真理的唯一标准”。说的就是物理理论知识来源于实验，实验又用来检验物理理论知识。可见，实验教学和理论教学在院校教学中应该处于同样重要的地位，它们相互转化，互为基础，相互依存，具有很强的相关性。但是事实上，由于受传统教学观念的影响，在许多院校实验教学一直处于辅助教学的地位，甚至狭隘地把实验教学局限于验证某些理论。

实验教学的地位没有得到应有的重视，实验教学条件比较差，实验教员的作用得不到尊重，实验教员始终处于教学辅助的地位。受这些因素的影响，院校实验教学改革相对滞后，不能突出在培养创新人才中的作用，限制了学员走进实验室的热情和主动性，也使参与实验教学的教职工的主动性和创造性受到打击，达不到预期的实验效果。实验教学已不能完全满足院校“培养具有创新精神和实践能力的专门人才”的根本要求[1]。

2.教师重科研，轻教学

高等院校作为教育机构，其主要任务是育人，是培养学生，教学应该是所有工作的中心和重心，实验教学也包括在内。然而，当前大部分高校的政策导向和考评机制的重心却主要在科研上，科研成果比教学能力更重要，例如在关系到教师切身利益的评职称、定岗位、聘任等方面强调的几乎都是科研成绩和论文数量。这种评价体制导致高校教师们越来越偏重科研，而很少潜心教学，甚至许多教师把教学当做一种负担而应付了事。这些教师一心想着申请科研项目和发表论文，不重视教学基本功的训练，缺乏动手实践能力，不善钻研教学改革，上课只会照本宣科，对教学内容一知半解，实验仪器也不能规范操作。这些客观上都助长了实验教学日益边缘化和形式化的倾向。

3.教学资源建设多，利用率低

目前，许多工科院校为了发展壮大，不断加大对教学硬件建设的投资，这其中就包括实验室的建设。大量的投资为实验室修建了豪华宽敞的教学大楼，购置了许多高科技实验设备，这些本应该会大大促进实验教学水平的提升，但是事实上却并非如此。由于这些院校的实验教学缺乏促使学生在实践能力的培养上获得同步增长的教育机制，缺乏促使教师推进其科研成果转化为教学生产力的奖励机制，甚至为了方便管理和降低维护修理实验设备费用，许多实验室没有真正对学生全方位开放。这些因素就导致学生进入实验室的时间和机会少，实验设备的利用率很低，很多昂贵的实验设备基本没怎么使用。因此，虽然教学资源建设多，但是实验的实际教学水平和学生的动手实践能力并没有得到相应的提高。

4.课程内容单一，学生学习兴趣不高。

多年来，由于受到高考的指挥棒作用的影响，受到教学条件、教学环境和师资水平的限制，许多工科院校的物理实验教学总体上仍然还是以传统方式为主。这些院校的教学体系陈旧落后，教学模式与教学方法传统单一，教学内容设计缺乏科学性（比如，验证性实验多，设计性和研究性少），实验仪器也日益智能化。这些因素很大程度上造成了学生对物理实验课兴趣的下降，也不利于学生动手创新能力的培养，实验教学应有的教育功能正在逐步减弱。另外，由于缺乏有效的激励机制、评价机制以及受到社会环境的影响，许多学生的求学动机和目的不端正，不能树立远大理想，读大学混文凭找工作的观念比较流行。这些学生进入实验室后，抄袭数据和报告现象比较严重。

物理实验教学中存在的这些问题如果不能及时有效地得到解决，后果将是十分严重的，那么具体该如何解决这些问题呢？通过多年的实际教学，本人认为建立“开放式-自主式”实验教学平台是当前最有效的措施之一。

三、“开放-自主式”实验教学平台的建设

“开放-自主式”实验教学平台是一种全新的教学模式，这个平台的建设主要包括下面几个方面：

1.改革教学方法，改变教学模式

在实验教学中，很多院校依然采用传统的教学方法——教师讲学生听，具体教学模式是：首先教师花大量时间讲解，从实验原理讲到步骤，要测量哪些数据，数据如何处理，应得到什么样的结论，实验过程中的注意事项，并详细介绍实验仪器。这种教学模式所带来的弊端是学生不需要动脑筋，重复教师的演示就可以完成实验。而且只追求测量结果的正确性，忽略实验过程本身的意义，学生的主动性没有得到发挥，实际动手能力得不到有效提高[2]。传统的教学方法可以改变为以学生为主体教师为主导，重心在学生的新方法。具体模式为：首先教师提出问题引导学生课前预习，课堂上教师抽点学生们讲解实验原理，教师可适当提出一些问题鼓励学生自由争辩与讨论，让学生提出最佳实验方案，最后教师做总结并强调重点注意事项。实验过程中，完全以学生为主体，学生如碰到问题，教师应该引导学生认真分析问题，查阅教辅系统上的资料，自己动手解决问题。

2.更新教学内容，开设研究性课程，开展创新实践活动

教学内容是一门课程的核心部分，物理实验的教学内容要以巩固基础技能训练、强化综合知识应用、营造智力发展环境、培养开拓创新能力为教学目的。借鉴国外工科院校物理实验的教学特色[3]，可将整个物理实验课程分为四个层次，即：基础型物理实验、基本型物理实验、研究型物理实验、创新实践活动。实验内容由低到高，可分别设置为：实验理论基础、半定量实验、演示实验、技术基础实验、验证型实验、综合型实验、自主型实验、虚拟实验、研究型实验、创新实践活动。

其中，研究型物理实验和创新实践活动是物理实验教学的最高层次。在研究型物理实验中，教师布置一些与专业结合密切的专题实验供学生选择，由学生在指定的时间内进行实验方案的设计、仪器的选配、结果的分析和对实验问题的进一步研究。学生也可以小组的形式进行这一实验，这有利于提高学生的团队协作意识。对于动手创新能力较强学生可以进一步给予各方面的帮助与指导，引导其设计开发出创新作品，并推荐参加全省、全国等各类创新竞赛活动。

4.加大实验室开放力度，提高教学资源利用率

实验仪器数量越来越多，越来越先进，固然是好事，但是如果不能充分利用，而仅仅成为摆设的话，那就失去了实际意义。要想提高实验设备的利用率，实现学生实验动手能力的同步提高，除了要建立教学的优先投入保障和资源充分利用体制以外，最重要的具体措施是加大实验室开放力度。

促使实验室真正全方位开放，关键是要建立一种能推动“教师为学生进实验室进行主动设计”的运行机制，这种机制要充分保障学生的自主选择和教师的主动设计。学生的自主选择体主要现在：（1）课程层次：构建多层次的课程体系以满足不同学生的需要。（2）实验项目和内容：学生可以根据自己的具体情况进行选择。（3）实验方案、仪器和操作时间：学生可以主动设计方案并选择仪器和实验时间。教师的主动设计主要体现在课程设计、教学环节的安排、项目、方案、路线、手段和配置的设定等方面。全方位的实验室开放主要包括下面几个方面的开放：时间、空间、课程、项目、仪器设备、指导模式、现代管理手段（门禁系统）等，以满足学生自主学习的要求。实验教学管理改革的关键是将实验室开放管理，方便教师和学生进入实验室，促进其精力投入到实验的教与学中。

5.改革实验考核模式，实验过程与结果并重

传统的实验考核方式过于注重实验结果而忽视实验的过程，对学生的主动创新能力也没有进行科学、有效的评估。结合我们实验教学不断发展的特点，必须改革传统的考核方式。新的考核模式将以平时各个实验项目考核为主，基础理论考试、课程总结和课程小论文为辅，考试总成绩由平时总成绩和期末考核成绩两部分组成，平时总成绩采用各实验项目平均成绩与所做实验项目数加权平均方式进行评定，考核成绩的评定可采用理论测试、口试和操作性考核相结合的方式进行，注重实验操作过程中的科学性和规范性，加大考试题目中自主设计题型所占比重。此外，鼓励学生参加各种科技创新活动并纳入平时成绩，以激发学生的积极性和主动性。

另外，实验室可以通过开设演示实验、建设学术走廊、举办物理文化节等活动营造学习的外在氛围，激发学生的学习兴趣。各级管理部门要改变观念、提高实验人员地位与待遇，以提高实验教学的地位，加强对实验人员的培养，并组织定期考核，以加强实验教学队伍的建设。

参考文献：

[1]柳景超，宋胜锋.深化实验教学改革培养创新型人才[J].海军院校教育，2009，12： 71-72.

[2]李霞，杜华月，陈磊.大学物理实验教学的探讨[J].海军院校教育，2012，02 145-147.

[3]陈冬颖 任红 袁玲析.发达国家工科大学物理实验教学特色研究[A].合肥工业大学学报（社会科学版），2008，22（6）：129-132.

作者简介：

蒋治国，1977年6月10日，男，汉族，湖南永州人，文职5级，讲师，在读博士，主要从事《大学物理》、《大学物理实验》教学工作。