大学物理实验课程改革的探索与研究

王兴福，葛智勇，毛巍威

（南京邮电大学理学院，江苏南京210023）

大学物理实验课程改革的探索与研究

王兴福，葛智勇，毛巍威

（南京邮电大学理学院，江苏南京210023）

本文分析了大学物理实验课程教学中普遍存在的问题，为了有效培养学生的科学研究精神，提高实验动手能力，具体探讨了分层次实验教学模式，编写满足不同层次教学的实验教材，建立实验室开放教学体系，进一步整合现代化教学手段，并完善科学的考核评价体系，从而达到培养学生实验动手能力和激发学生创新意识的教学目的，取得了较好的实验教学效果。

物理实验教学；开放实验；分层次教学；现代化教学手段

《大学物理实验》课程是大学课程中首次对学生进行科学系统的实验训练的实践性课程，是正确培养学生科学实验习惯的先导课程，对学生动手实践能力、科学研究能力的提高和科技创新意识的建立，有着举足轻重的作用。然而，从这几年实际的教学过程来看，虽然实验教学仪器不断的更新和换代，但是教学内容、教学方法、教学模式和教学理念却依然沿袭传统，没有大的改变。学生应付式的跟着老师的教学计划，失去了其学习的主体地位，只是简单的被动接受，导致实验教学效果每况愈下。

一、大学物理实验课程教学中存在的问题

1.课程安排分立。几乎所有高校的物理实验课程安排都是按着力学、热学、光学、电磁学和近代物理实验等顺序进行。这种安排秉承循序渐进的原则，突出了各部分内容之间的连贯性，却忽视了他们之间的相互融合与联系，学生往往会觉得只是做了一些相互没有关系的实验，缺乏对实验课程体系的整体感知，不能有效的建立起科学的物理思想。

2.验证实验过多。课程内容大多以验证性实验为主，这些实验规定了实验内容、实验仪器和实验方法，甚至连实验结论都限制死了。学生在实验中只能被动接受，并容易养成“对数据”的坏习惯，不能有效培养其正确的实验态度和科学的实验精神。

3.教学手段形而上。现代教育技术手段应用大多停留在播放PPT课件的形式上，学生不能做有效的记录，缺乏深入思考，只是被动接受，更别谈主动探索，大大抑制了学生的实验热情，降低了实验积极性。

4.教学课时不足。迫于课时压力，课堂教学中学生独立思考的时间严重不足，教师代替学生进行思考，完全变成了“填鸭式”教学。同时，学生也只关心在规定时间内能否完成实验，测量结果是否正确，只重视“量”，而忽视“质”，完全失去了实验本身的意义，容易养成学生的思维惰性。

二、应采取的方法

为了有效提高学生科学研究和实验动手能力，对现有的物理实验内容进行重新整合，对教学方法、教学手段进行改革，重新修订教学计划，合理安排课时和教学进度，完善学习成绩考核体系，使学生能在有限的课时内圆满完成实验。采取如下方法：

（一）编写特点鲜明的实验教材

充分调研国内各高校物理实验开展现状和教材使用情况，结合本校实际和专业特点，改进实验内容，编写实验讲义，同时要考虑各专业后续课程的开设，迎合学生发展的需要，满足分层次教学的要求。

1.突出物理思想和实验思路。例如在“十一线电位差计测电动势”的实验中，要从可变电源和滑线变阻器的关系上，说明设计“电位补偿法”的本质属性，并可依据该基本原理和思想实现多种电路的电与非电量的测量。

2.迎合不同层次教学的需求。增加实验教材中“趣味实验”的内容，激发学生探索学习的兴趣；同时增加“基础性预备实验”内容，让物理水平相对较低、动手能力相对较弱的同学能及时补缺，不致对课程失去学习的动力；着重编写“基础性必做实验”内容，以满足绝大多数同学学习的需要；对“综合性实验”，“设计性实验”只提出相应的实验要求，提供一定的实验仪器范围，和简单的实验提示或参考方法等，给学生充分发挥创造力的空间，培养学生的科学实验创新意识。

3.公式推导可做取舍。教材中如涉及到已在大学物理课程中学习过的实验理论依据或公式的推导，一般不作安排或少安排篇幅，只作为结论直接引用。但是，如果是测量公式中的假设或近似等条件等要给予分析，以使学生充分理解实验过程。

4.仪器介绍详略得当。对教材中涉及通用类或相似性的实验仪器，在绪论或相关特定章节作共性介绍；对非通用或某领域专用仪器作特别详细介绍，例如，对调节步骤较多、难度较大的“分光计”实验则安排一定篇幅的介绍和分。

（二）建立分层次实验教学模式

分层次教学是突出学生主体地位，实践因材施教的必然举措。实验教学内容的安排应该打破传统、加强融合、有效整合，把大学物理实验内容分成几个不同的层次，各层次的实验要求不同。结合物理实验的特点，主要分为以下四个层次：

1.趣味性实验：该层次内容多为高中物理知识的延伸，以趣味性为主，如“鱼洗”和“静电感应”等实验。这类实验不需要记录实验数据，通过学生的自我摸索，激发学生对实验的兴趣和对知识的渴求。

2.基础性实验：该层次内容主要让学生学习基本的测量，熟悉基本仪器的使用，掌握数据记录和处理方法，正确分析实验结果，为进行下一层次的实验打下坚实的基础。

3.综合性实验：在上一层次的基础上，着重要求学生加强对物理原理的深入理解，注重培养学生建立科学的物理思想和科学画面，提高学生对物理知识的综合运用能力。

4.设计性实验：该层次为物理实验课程的最高层次，学生根据实验要求，自行设计实验方案，选取所需的实验仪器。通过查阅资料、设计方案、动手实践并解决实验中出现的问题，从而有效培养学生分析问题、解决问题的能力，达到较好的实验效果。

根据专业特点，大学物理实验教学可分为A、B两个层次进行。A层次是较高层次，适用于通信工程、电子信息等专业，宜多开设综合性，设计性试验内容；B层次是较低层次，适用大部分理工科专业，宜多开设基础性试验内容。两个层次的实验学时是相同的，实验个数可以不同，把学生可获得的学分做相应调整，以满足不同层次学生的需要。

（三）形成实验开放教学体系

实验开放教学体系包括实行实验室开放制度和科研平台开放模式两部分。实验室开放是实验仪器时间与空间的开放，学生可根据自身的实际情况，对实验时间、实验内容进行主动的选择，不再受制于课时的限制。只要学生勇于探索、积极创新，就给学生创造相应的实验条件，实验内容不只限于课本和教材。实验室开放的目的是为学生创造主动学习的环境，变“被动学习”为“主动探索”，增加学生使用实验仪器的时间，提高学生参与实验的兴趣，同时也提高了实验仪器的使用率。当然，实行实验室开放教学绝不是放任学生，而是需要特定的老师认真组织、全程参与引导，建立健全实验室开放的各项规章制度，对实验室仪器和学生实验进行严格管理。实验开放教学还包括科研平台开放模式，通过该平台的开放，建立科学研究开放教学体系。每个有科研项目和科研条件的老师，可以申请成为本科生的科研导师，吸纳优秀学生进入研究团队。在科研导师的指导下，学生结合物理实验的相关内容，进行一定数量的科研探索。在此基础上，借助各级各类学科创新竞赛平台，学生可以申请学校及省部级创新项目。

（四）整合现代化教学手段

1.建立大学物理实验课程的教学网站。首先，网站可进行实验教学通知的及时发布，让学生能在第一时间获知实验室的相关教学动态；其次，实现网络优质教学资源的共享，把课程教案、习题解答、实验指导、教学课件和授课录像等进行网络发布，学生可免费访问，使其能进行有效的独立自主学习；最后，可增加教师在线及时互动系统，学生可在规定的时间内进行在线提问，网络值班教师应在第一时间对学生提出的问题给予解答，高效便捷。

2.建立大学物理实验仿真实验室。通过计算机软件，动态模拟实验仪器及操作。学生可通过电脑进行虚拟的实验操作，测量数据的实时显示，为学生调整实验方法做出参考。同时，学生也可根据测量结果进行有效分析，实现更加灵活的操作和更加逼真的实验体验。

3.引进实验课程选课系统。开课前在教学网站公布本学期可选的实验内容，实验的开设时间和所能容纳的学生人数等信息，实验学生可根据自己的专业、兴趣和个人时间安排，选出适合自己的必做实验和选做实验，做到因材施教，因人施教，个性充分发展。

（五）完善科学的考核评价体系

大学物理实验课程与其他理论课程相比，更应注重平时的实践过程，提高实验操作占总评成绩的比重，充分调动学生参与实验的主动性，有效完善科学的实验考核评价体系。打破以考试成绩评定学生实验能力的传统考核方式，把考核的环节充分拓展到每次的实验操作中。在课堂实验进行时，任课教师根据学生现场操作情况，给出每次实验的操作分数。同时，教师可在学生进行实验时，对任意学生提出实验相关的问题，以评定学生的实验预习情况和对实验原理、实验步骤的掌握程度。实验结束时，教师除了对每个学生的实验数据进行审核外，还要对学生的整体操作情况做出相总结性评分。同时，这种方法也使得学生不得不主动参与到实验的每个环节中，课前认真预习，课堂独立实验，课后深入总结。

大学物理实验课程改革虽然已经取得了一些成绩，但是还存在一些问题，如学生的创新意识、自主性还有待提高。今后，需进一步在教学实践中思考、分析教学规律，收集其他任课教师和学生的相关建议，作及时的改进和修改，总结出一套行之有效的改革模式和方法，逼得学生们积极主动的参与到实验中来，并从中获得满足感和成就感，从而达到培养其创新精神、创新意识和研究能力的目的。同时，该项教学探索研究活动对其他专业的实验教学改革，也能起到一定示范和借鉴作用。

[1]谌宝菊，谌雄文，卢德华，夏春华.大学物理实验分层次教学模式的构建[J].西昌学院学报·自然科学版，2008，22（1）.

[2]杜义林.高校物理实验教材建设实践与思考[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2010，27（1）.

[3]李林，施芸城，钟宏杰.物理实验课不同考核方式的改革与实践[J].大学物理，2010，29（2）.

G 642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）50-0153-02

南京邮电大学实验室工作研究课题（2014XSG17）

王兴福（1981-），男，江苏省泰州市人，实验师，硕士，主要从事物理实验教学和实验室管理方面的研究。