地方院校应用转型中大学物理实验项目的构建模式研究

盖双旗，陈伟华，曾福军

(梧州学院，广西 梧州　543002)



地方院校应用转型中大学物理实验项目的构建模式研究

盖双旗，陈伟华，曾福军

(梧州学院，广西 梧州543002)

摘 要：针对地方院校转型需要，基于提高学生的应用能力，提出了依托学生实验中发现问题设置设计性实验课题、引入近现代物理实验拓展实验体系、应用实际工程测量技术提升实验品质、加入计算机技术辅助提高学习价值、从生活出发设计实验项目增强学习兴趣等构建大学物理实验项目的模式。

关键词：地方院校；应用能力；大学物理实验；构建模式

近年来，在借鉴国外成功经验的基础上，国内许多高校对大学物理实验课程进行了不断的改革和创新，其中一些做法得到了普遍的认同，如建立逐级提高的多层次实验教学体系，增加“综合性”和“设计性”实验，以网络为平台建立开放实验教学模式等[1]。对于地方院校而言，虽然有应用转型的迫切需要，但由于经费、人员、场地等诸多方面的限制，很多学校对大学物理实验项目基本没做太大的调整和改进，开设的“综合性”和“设计性”实验也未达到预期的效果，学生的兴趣和应用能力并未得到有效提高[2]。

1对于地方院校大学物理实验教学的一些认识

1.1地方性本科院校学生的学习目标

地方性本科院校一般作为“应用型大学”，首先要适应当前社会发展的需要，所以其培养学生的目标应该是能适用于当前社会的复合型、技能型和应用型人才。这不单单是社会的现实需求，更是绝大部分学生对学习目标的认知和学习意图的体现。因此他们会对大学物理实验产生诸如理论陈旧、手段落后、应用价值低、与科技发展脱节等等片面看法就不难理解了。

1.2验证性实验是大学物理实验的主体

验证性实验是大学物理实验的主体部分，其中的一些经典实验是应该坚持开设的[3]。我们不能过分贬低验证性实验的作用，这些经典实验有助于学生理解物理学的基本概念和基本理论。特别是大学物理实验主要针对低年级学生开设，地方院校的学生水平又参差不齐，从认知规律出发，也不能过分强调实验的设计和创新[4]。

1.3充分利用现有的实验室资源

对于任何一个国家的基础物理实验室来说，筹集建设资金都是一大难题，特别是对地方院校而言尤为困难。我们不必过于强调实验仪器的更新换代，实验项目的改头换面，在充分利用好学校现有物理实验室资源的基础上，提高认识，克服困难，也可以达到改革大学物理实验的目的。

2地方院校大学物理实验项目构建的设计思想

2.1增强大学物理实验的内涵

现行大学物理实验项目的设计基本上是为了验证某个物理学理论、某个物理学定律的正确与否。而学生总在潜意识中已经认定这些理论、定律是“一定正确且毫无疑问”的，让学生单纯为验证而实验是提不起学生兴趣，发挥不了学生的主动性和创造性的。我们要扩展大学物理实验的内涵，要通过实验指明物理学理论大厦是怎样建立在实验基础之上的，让学生真正懂得怎样通过实验去认识真实的物理世界，即物理世界不象理论上描述的那么简单，事物也不象理论上分析的那么纯粹。

2.2大学物理实验要更多体现科技发展和科技进步

考虑到有很多非物理专业的学生要做大学物理实验，我们不能总拿一些十九世纪内容的物理实验来满足他们，可以把一些具有近现代内容的物理实验引入到大学物理实验中[5]。可针对不同专业学生的专业特点选择相应的近现代物理实验项目予以引入，并根据这些学生的知识水平和专业特点修订实验内容。

在传统的大学物理实验中，可以精选保留一部分经典的实验项目，更新一些实验内容或测量方法与现代科技发展严重脱节的实验项目。可以把相关的新技术、新工艺渗透到大学物理实验项目中，增加新的实验内容，提升其实验档次[6]。这样大学物理实验与现实生活、科学技术结合得更加紧密，能够激发学生对物理实验的兴趣，并感到能学以致用。

现代科技的发展离不开计算机技术的作用，计算机应用能力已成为当代大学生的一种必备能力。计算机的投入是构建大学物理实验项目的一个重要组成部分，其作用一方面可以用来进行繁琐的数据运算，提高实验效率；更可以考虑将传感器、单片机、计算机组合起来，组成实验数据的采集、传送、计算、分析、打印的一体化系统[7]。

2.3增强大学物理实验的趣味性

增强实验的趣味性，是指在原有的大学物理实验项目基础上，保留基本的实验原理不变，从学生感兴趣的生活现象和工程应用入手，通过改变实验器材、实验结构、实验内容、实验要求等来重新构建实验项目。这样实验就带有了一些研究性质，内容比较新颖，学生自由度较大，并能培养学生积极的学习态度。

3地方院校大学物理实验项目的构建模式

针对地方院校特点，为提高学生的应用能力，在高效利用现有实验室资源的基础上，通过师生交流、合作、创新，我们总结出一些行之有效的构建大学物理实验项目的模式。

3.1依托学生实验中发现问题设置设计性实验课题

该模式基本操作流程为：“学生实验发现并提出问题” →“教师分析问题价值” →“教师设置新实验要求” →“学生进行实验设计” →“学生实验解决问题”。

学生在进行大学物理实验的过程中会发现各种各样的问题，教师可注意收集学生发现的具有普遍性和研究价值的问题，以此为基础设置设计性实验课题让学生开展研究、探索。这种开展设计性实验的方式是在原有验证性实验的基础上进行，即可以拓宽学生对原有实验原理的认识和提高了实验仪器的利用率；又可以保证学生有充足的兴趣进行科学探究，达到设计性实验的目的，可谓一举两得[8]。

根据我们的实践经验，只要鼓励学生在实验中去发现和提出问题，每个大学物理验证性实验都可以开设出相应的设计性实验课题。如其它力学实验，测量杨氏模量实验中的“微小伸长量测量方式的研究”；测量转动惯量实验中的“不规则物体转动惯量的测量研究”等等[8]。

3.2引入近现代物理实验拓展实验体系

该模式基本操作流程为：“专业特点分析”→“教师选择实验项目” →“教师修订实验内容” →“学生实验” →“学生反馈信息收集”。

随着科学技术的飞速发展和科技产品对人们生活品质的不断提升，一些原属于近现代物理实验的内容现在已成为大学物理实验范畴，如光电技术、传感器技术、现代通信技术等等[9]。特别是对于不能进行近代物理实验的非物理专业的学生而言，将近现代物理实验项目引入大学物理实验中，促使原有的大学物理实验与近现代物理实验间的重组与融合，拓展实验体系尤为必要。

教学实践表明，这些引入的近现代物理实验由于和学生专业较吻合，现代气息浓厚，又具有较强的应用性，修订后的实验内容适合未学习过近代物理的非物理专业学生，因此比较受到学生的欢迎。

3.3应用实际工程测量技术提升实验品质

该模式基本操作流程为：“工程仪器收集” →“教师选择实验项目” →“教师编写实验内容” →“学生实验” →“学生反馈信息收集”。

学生对现行的大学物理实验项目一个很大的诟病就是没有实用价值，虽然这个看法有些片面，但我们却不能不重视。其实很多验证性的实验项目都和实际工程技术应用有着千丝万缕的联系，我们要做的只是把其发掘出来，添加到实验中去，提升实验品质。

此类与大学物理实验项目相关的工程测量仪器有很多，仪器可依托校外合作单位和校内专业实验室来获得，引入到适合的大学物理实验中，并结合理工科学生的专业特点制定实验内容。

3.4加入计算机技术辅助提高学习价值

该模式基本操作流程为：“选择实验项目” →“教师设置计算机辅助装置” →“学生编写数据处理软件” →“学生实验” →“学生反馈信息收集”。

在物理实验教学上，计算机的广泛使用正是我国和发达国家的最大差距，美国大学的大学物理实验中约1/3-1/2 使用计算机辅助[11]。有些实验教师有种误解，认为计算机技术投入大学物理实验会降低学生的分析、处理、解决问题的能力，他们认为越是一体化、智能化的实验系统越不能达到培养学生、提高学生素质的实验目标。我们则认为，计算机只是一种辅助工具，计算机投入实验能让实验进行的更加便利，省下大量调试仪器、采集数据、计算处理的时间，而能让学生把精力放到理解原理、发现问题和解决问题等更有意义、更有价值的学习中去。

为把计算机技术顺利引入到大学物理实验中，可从师生两方面入手。在学生方面，首先对一些计算机编程能力较强的学生提出要求，即让他们分组编写各个大学物理实验的数据计算和处理程序软件，目标是要达成实验数据的自动化处理和图表显示。然后把这些程序安装到实验室计算机中，让做大学物理实验的学生操作使用并提出反馈意见，加以修改后重复这一过程，以求最终获得界面明晰、操作简单、结果准确的程序软件。在教师方面，借鉴其他高校的经验，我们选取了几个有代表性的实验，使用计算机辅助改进实验手段，使实验变得简单直观。如“牛顿环干涉实验”中利用CCD成像系统对其进行改进；“分光计实验”中在望远镜的目镜上安装了视频摄像工具帮助理解。

以计算机技术辅助构建实验一体化系统，完成实验数据的采集、传送、计算、分析、打印，这是大学物理实验引入计算机技术所要达成的的最终目标。

3.5从生活出发设计实验项目增强学习兴趣

该模式基本操作流程为：“趣味实验资料收集”→“选择实验项目” →“教师设置趣味性实验” →“学生实验” →“学生反馈信息收集”。

生活是最好的老师，对于一些和日常生活现象联系较紧密的大学物理实验，可在保持实验基本理论知识不变和主要实验仪器不变的前提下，从应用型、趣味性出发重新设计了实验内容和实验要求。如对光学实验中的“薄透镜焦距的测量”进行了重新设计后，可改变为“用薄透镜模拟眼睛配近视和远视眼镜”。

这类趣味性大学物理实验在国外开发的较早，现在国内外都有许多成熟的案例可供借鉴[11-12]。

这种贴近现实生活的实验难度不高，充满趣味，是很受学生们欢迎的。其可根据各校实验室的实验仪器配备情况，联系生活实际，转换实验方式，发挥教师的创造性，力争能开出更多此类实验。

4结论

对于学生水平参差不齐，财政基础薄弱，转型需要迫切的地方院校而言，以上大学物理实验项目的构建方式具有投入成本低，实用有效，操作性强的优点。经过几年的教学实践，发现参与学生和指导教师在自主创新能力上都有了明显的改变。学生方面是充分利用了实验时间，激发了其积极主动性：以前许多学生做实验是草草测完数据后就无所事事，现在这些重新构建后的实验项目让学生总能发现一些自己感兴趣的，想要深入研究下去的内容，课堂实验时间不够用，就利用课外时间进行主动的学习和探讨。教师方面是形成了一种教学传承：每个创新的实验设计、每个引入的实验器材、每个自编的实验项目指导书都是凝聚了参与师生心血而成[12]，这是一种厚重的传承资本，不断更新和改进的自编校本实验教材更可窥见学校的师生传承历史。而一个高校没有传承就没有基础，没有传承就没有发展。

参考文献：

[1]王慧琴，吴庆丰，梁晓军，等．以应用为导向的大学物理实验改革的探讨[J]．实验技术与管理，2012，29(9)：148-149．

[2]陈晓莉．普通物理实验教学现状调查及对策研究[J]．西南师范大学学报：自然科学版，2005，30(3)：586．

[3]金恩培．浅谈美国、加拿大几所大学物理实验教学情况[J]．物理实验，2002，22(1)：46．

[4]沈元华．美国大学物理实验教学考察报告[J]．实验室研究与探索，2001，20(1)：89．

[5]沈元华．基础物理实验教学的与时俱进―复旦大学物理实验课程改革介绍[J]．大学物理，2002，21(12)：43．

[6]龚小华．独立学院大学物理实验教学改革的探讨[EB/OL]．2001-02-01，http://www.17net.net/Article/edulink/11281.html．

[7]柳闻鹃，李建设，陈光伟，等．物理实验平台的研究与探索[J]．实验技术与管理，2008，25(12)：171．

[8]盖双旗．关于“气垫导轨实验中光电计时系统误差研究”实验的探索[J]．大学物理，2011，30(6)：26．

[9]吕斯骅，段家怟．全面改革物理实验教学体系与内容,培养有坚实基础的创新人才[J]．大学物理，2003，22(1)：34．

[10] 盖双旗．利用便携式热流计测量不良导体导热系数[J]．物理实验，2015，35(3)：25-27．

[11] 沈元华．访美归来谈物理实验的教学改革[J]．物理实验，2001，21(6)：43-45．

[12] 傅昭铭．由台湾大学普通物理及实验教学改进—兼谈台湾普通物理教学概况[J]．物理与工程，2008，18(4)：8．

[13] 于涛.当代大学物理实验教学方法改革探析[J].大学物理实验，2015(1)：33-34.

[14] 张晓鹏.大学物理实验教学改革方案设计与实践[J].大学物理实验，2015(3)：12-13.

The Construction of the Project the Students Ability of Application on the University Physics Experiment

GAI Shuang-qi,CHEN Wei-hua,ZENG Fu-jun

(Wuzhou College,Guangxi Wuzhou 543002)

Abstract：According to the characteristics of local colleges,improve the ability of students is put forward based on,relying on students' experimental problems found in design experimental project,introduction of modern physics experiment system,expand the application in practical engineering technology means to improve the experimental quality,joined the computer technology aided method to improve the value of learning,designing the experiment projects from life to enhance interest in learning to construct university physics experiment project.

Key words：application ability；university physics experiment；construct

中图分类号：G 420

文献标志码：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.001.030

文章编号：1007-2934(2016)01-0115-04

基金项目：广西高等教育本科教改工程B类项目( 2015JGB387)；梧州学院教改项目(Wyjg2013A009)

收稿日期：2015-09-06