以能力培养为导向改革大学物理实验教学

刘军山，邢红宏，苏学军，张纪磊

（海军航空工程学院 基础实验部，山东 烟台 264001）

大学物理实验是工科学员进入大学后所接触的第一门系统的、完整的实验课程，该课程要求学员了解常用的物理实验方法，掌握基本物理量的测量方法及常用的实验技术，体会物理理论和实验之间的关系，感受物理实验体现出的科学实验的共性，在培养学员的工程意识、技术素质、创新能力等方面具有不可替代的作用［1－2］。但是现有的大学物理实验教学在教学内容、教学方法、教学评价等方面对学员能力培养不够突出，偏重于知识传授，难以适应新形势下对人才的培养要求。近年来我院调整了人才培养方案，修订了课程标准，大学物理实验将以能力培养为导向，把学员基本实验能力和科学素养的提升作为目标，贯彻以学员为主体、教员为主导的教育理念，将目标和理念贯穿于整个教学过程，提高了教学效果。

1 将以能力培养为导向作为大学物理实验教学改革的牵引

大学物理实验作为学员的必修实验基础课，是学员接受实验知识、培养操作技能、提高全面素质的重要环节［3－4］。进行教学改革就要突出大学物理实验对学员实践能力培养的特点，在实施教学过程中要把培养学员过硬的实践动手能力作为出发点和落脚点，调整教学重点，加强教学的针对性。教员应明确课程的教学定位，为学员的专业学习打基础，传授物理实验思想、方法和技术，培养实验设计能力、实践探索精神、创新意识和创新能力，为后续专业实验课和专业实习培养扎实的实验基本功及严谨的实验工作作风。以紧贴课程加强基础、服务专业、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质为指导思想，突出实践性课程教学特点。在课程内容上侧重于实验方法的运用，降低理论知识所占的比例，强调基础教学服务、服从于专业教学和专业技能培养的原则，将教学重点放在实践知识的学习上，突出实践能力培养的主体地位。

2 当前大学物理实验教学的现状

2.1 重理论知识灌输，轻实践能力培养

在实验课教学过程中，往往只重视理论知识的灌输，将重心放在学员知识的获取，忽视了对学员知识运用能力的培养。尽管大学物理实验是一门独立设课的实践课程，但很多教员，甚至是实验教员，本身没有理清理论课和实验课之间的关系，认为实验课是依附于理论课，是为理论课服务的，在教学方法、教学内容、培养目标等方面理论课的痕迹比较明显，偏离了实验课本身的培养方向和培养目标。大学物理实验课的一个目的是通过实验加深学员对一些物理概念和规律的理解，但更重要的是教会学员如何运用已有的知识和仪器设备来选择合适的实验方法和手段解决实际问题，这是对学员能力和素养的培养。实验教学是理论与实践相结合的重要手段，与理论教学不存在主辅之分，它们互为基础，是高校教学中不可分割的两个有机组成部分［5］。

2.2 实验课教材偏理论，针对性不强

大学物理实验教材是实验教学的重要工具，关系到实验教学质量的高低［6］。但现用的大学物理实验教材大多理论性偏强，与实际结合的内容不足。大学物理实验的实验原理部分包括理论原理和测量原理，通常理论部分比较复杂，涉及到大量的公式推导。我院学员大学一年级下学期开始大学物理实验的学习，学员的数学基础不能支持其弄懂那些过于复杂的推导过程，其实是想通过原理的说明给学员介绍实验方法，尤其是对工科学员来说，更应该注重的是方法的应用。另外，过程罗列在教材中占了很大的比重，教材中应用性的内容反倒不多［7－8］，而且大学物理实验教材中和理论课中的物理知识重叠得也比较多，缺乏对实验思想、实验方法、实验技术有针对性的介绍，没有体现出实验教材应重视学员实践能力培养的特点。

2.3 重视教员的作用，轻学员的参与

大学物理实验教学方法比较单一，以课堂讲授为主，以教员为中心。教员讲解实验目的、实验原理，对照实验仪器设备介绍它们的结构和使用方法，进而讲解实验步骤、注意事项和实验数据处理。尽管每个实验项目内容不同，但实验流程基本一致，学员是在被“抱着走”。通常教员从安全和在给定的课时内完成实验的角度出发，会把实验过程中可能出现的问题以及处理和解决的方法一并告诉学员，没有给学员分析、思考、探索留下机会，学员根本没有参与其中，体会不到运用知识分析解决问题的乐趣和成就感，不能调动学员的积极性，培养学员的能力［9］。

3 以能力培养为导向改革大学物理实验教学模式

3.1 编写体现实践特点的大学物理实验教材

教材要充分体现大学物理学实验更注重对学员实践能力培养的特点，无论是从教材内容上还是结构上，都要把握这个原则。要充分考虑学员的整体理论水平及与理论课的呼应，对已在物理课中学习过的公式推导部分减少篇幅，加大实验相关的应用专题的介绍，突出有关实验思想、实验方法以及实验技术。

实验课与理论课不同，实验课必然涉及仪器设备，只有了解实验所用仪器才能正确使用它们，才能完成有价值的测试，也才能实现有价值的实践认知。实验方法的选择、实验思想的实现都是建立在实验仪器设备的性能之上的，因此教材要对常用仪器的特性、功能、使用方法作出适当介绍［10］。物理实验教学要贴近实际，更应该时刻面对科学技术和生产技术的发展更新仪器设备，相应地，教材也要及时更新，将当今科学实验和军事技术的热门领域的新理论、新技术充实到教材中，使学员从中体会时代和技术的进步，激发学员的学习热情与强烈的求知欲，开阔学员的眼界和思路，培养他们的动手实践能力和自主创新精神，满足专业学习以及学员未来职业发展的需要。

3.2 以能力培养为导向，优化教学内容

大学物理实验分阶段教学，教学阶段由低到高，循序渐进，各有侧重。实验基础理论模块通过课堂讲解大学物理实验课程的特点、学习任务、学习方法及考核方式，介绍物理实验的基本方法和实验基础理论知识，使学员掌握测量误差和不确定度的基本概念、有效数字的定义及运算规则，以及实验数据处理的常用方法，使学员了解实验现象分析、实验数据记录、实验数据处理和实验报告撰写的基本要求。基础实验模块涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理等各个领域的内容，主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本测量方法、数据处理的理论与方法，加强学员基本实验能力的训练。在夯实基础的前提下，在综合性实验和设计性实验阶段应充分考虑学员的专业和任职需求，从传授知识转变到侧重培养学员解决实际问题的能力。需根据学员的专业特点，开设贴近军事应用及与专业结合紧密的实验项目，将物理知识在军事中的应用融入实践教学，拉近知识与应用的距离，提高学员的学习兴趣和积极性。学员在学习过程中紧抓实际，既能帮助学员理解并掌握相关的物理知识，还能拓宽学员的视野，具备一定的用物理方法解决实际问题的能力。

由于综合性实验和设计性实验的教学内容、授课方式与基础、基本实验相比有很大的不同，这两类实验在培养学员理论联系实际、分析问题、解决问题方面具有无法比拟的优势［11－12］，因此应精心选择和安排综合性和设计性实验项目。不同阶段的教学过程中，教员贯彻以学员为主体、教员为主导的教育理念，提倡自主学习，采用多样化的教学方式，根据学员的理论知识和操作技能水平以及实验项目特点，灵活采用集中讲解、重点演示、讲练结合、个别指导等方式。

3.3 推进实验室开放，提高实验教员的业务水平

实验室开放和创新实践活动是实验教学课堂的延伸，能最大限度地利用实验室资源，提高仪器设备利用率，充分发挥实验室在实施素质教育中的重要作用，为学员提供自主发展和实践锻炼的空间，对增强学员的实践能力和创新意识，全面提高学员的综合素质，促进实验教学改革具有重要的理论和现实意义。

学员开放实验的内容和参加各种创新竞赛不局限于课内项目，对实验教员的要求更高，不仅要有很强的责任心和管理才能，还要有很宽的知识面和丰富的实践经验，因此应以开放为契机，加强实验教员的思想品德和职业道德修养的教育，增强服务意识，提高实验室管理的能力，做到管理科学化、标准化、规范化。加强专业技术知识和实验教学技能培训，通过选派人员外出进修学习、参加学术交流、考察等，学习先进的实验技术和理论，对实验教员进行定期和不定期业务培训，拓宽知识面，掌握本学科最新的专业基础知识和相关的实验理论和实验技能，促进实验教学队伍整体综合素质的提高［13－15］。

3.4 改革评价方式，将创新实践活动计入考试成绩

大学物理实验考试是检验学员实验能力的重要方法，采取行之有效的考试方法可以提高学员的动手能力、创造性和积极性［16］。大学物理实验教学培养目标的重心放在对学员实践能力培养方面。为了适应对学员素质、能力考核的要求，在进行大学物理实验课程教学改革时，要逐步改革评价内容与方法，除了将平常成绩及笔试、实做考试按比例计入总成绩外，还应将能体现学员实践能力和创新意识的自主创新实践活动加入到评价体系中。像学院每年组织的“四小活动”和全军的军队院校学员物理科技创新竞赛，学员参与这些实践活动取得的成果也可按一定比例计入实验成绩，这样能够调动学员参加创新实践活动的积极性，使课堂教学得到延伸，学员的能力得到更好的锻炼，实验教学的效果得到强化。

4 结束语

大学物理实验作为我院本科学员第一门必修实验课，是其接受系统实验方法和实验技能训练的开端，教学效果的好坏势必会影响到学员后续课程的学习，应以人才培养方案和课程标准的修订为契机，及时转变教学理念，以能力培养为导向，在教学内容、实验教材、教学方法、评价方式等方面进行改革，强化大学物理实验的基础作用，突出学员能力培养，切实提高教学质量、提升办学水平。

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