面向大工科和国际化背景下大学物理实验课程的探索

摘 要：大学物理实验是高等院校面向理工农医等学科的学生开设的一门基础课程，具有理论与实践并重、综合性强的特点。针对我校面向大工科专业的学生和来华留学生开设该课程，传统的教学内容、模式和思维，老旧的教材和实验项目及器材，已经不能适应培养创新型人才的需要，作者经过多年教学实践，从教学内容、教学方法和考核方式等多方面提出了一些改进措施，提高了该课程的教学质量和学生动手能力及创新能力。

关键词：大学物理实验；教学改革；课程质量

一、 引言

大学物理实验是对高等院校学生进行科学训练的一门重要的基础课程，是理工农医等学科的学生进入大学后最开始接受的基本实验方法和技能训练，是其接受与所学专业有关的其他实验训练的基础。

大学物理实验课的开设，不仅要让学生受到基本的物理实验技能训练，锻炼他们的动手能力，更要培养学生热爱科学、理论联系实际，以及团队合作和创新精神。因此，大学物理实验课在培养学生的综合素质的过程中起着重要的引领作用，是学生做好专业实验的基础。

扬州大学是一个专业门类齐全的地方性综合性大学，为提高人才培养质量和素质，学校要求我们物理科学与技术学院实验中心面向全校理工农医各专业开设大学物理实验课程，而且近年来随着我校留学生的逐渐增多，各留学生培养单位也要求我们针对一些工科留学生也开设大学物理实验课程。

针对不同专业学生基础的差别和留学生的特殊性，如何上好大学物理实验课，对我们而言是一个挑战。经过多年的实践，我们逐渐摸索到了一些规律和经验，也引发了我们如何进一步改进大学物理实验课教学的一些思考。

由于大学物理实验课程涉及力、热、声、电、光等多个物理学分支、综合性强，面向的应用型工科专业学科背景差异很大而且学生基础参差不齐，采用传统的教学模式和思维已经不能满足培养创新型人才的需要。

存在的问题主要表现在这几个方面：教学方法单一，学生按部就班做实验，动手动脑能力得不到锻炼；学生学习主动性不高；学生自主设计实验等方面的需求不能满足，创新条件不足，创新能力较弱；学生以敷衍了事的态度撰写固定格式的实验报告等。

因此，更新教学理念和思维，采用适应现代教育和科技发展需要的教学方法才能解决这些问题，以达到因材施教，开阔学生眼界，拓宽学生思路，真正培养学生的实际动手能力和创新能力。

二、 教学改进措施

（一） 优选好的教材或自编针对性强的讲义

一本好的大学物理实验教材或讲义要求概念准确，原理正确简洁，图形图片精美清晰，直观形象，实验内容的编排翔实有序，逻辑性强，学生接受度高和可操作性强。对实验教材而言，没必要像理论课教材那样对原理性内容阐述得严谨细致，面面俱到，但一定要正确简洁，不要让原理性的内容占据过多的篇幅，让学生看后还不知所云。

虽然编写实验教材的老师大多并非某个科研领域的大家，但是做到上述几点并不是一件难事，这也是一本好的大学物理实验教材或讲义的基本要求，这方面我们可以借鉴一些国外经典普通物理实验教材和国内优秀大学物理实验教材的编写方式。

每个学校针对的学生的基础和专业不同，购买成套或自制的实验装置也不同，实验项目差别很大，多数采用自编的教材或讲义，针对这样的情况，实验内容的编排，特别是实验步骤描述的逻辑连贯性要好，文字的可读性强，尽量要让学生能够按照教材或讲义独立自主操作。

（二） 课堂教学方法的改进

大學物理实验课的上课模式一般为老师先讲授与本次实验密切相关的理论基础知识，接着详细讲授本次实验用到的实验器材的操作方法及注意事项，然后是学生自己动手做实验，老师在实验过程中会不断巡视，帮助学生解决实验过程中遇到的问题。

尽管大多数的老师都会要求学生在做实验之前，需要预习本次实验的内容，但大部分学生在实验之前从来没有接触过实验装置，懂一些原理性的知识，但具体怎么操作并不知道，也有一些学生在实验过程中不愿意静下心来仔细看实验教材或讲义上的内容，或动手能力不强，或不愿去思考，遇到问题就找老师，而老师为了图省事，就简单地去直接帮助学生完成操作。

学生在实验过程中遇到问题是常态，老师应该多采取一些引导学生思考的方法，尽量让学生自己去解决问题，而不是直接代替学生操作。

作者建议把大学物理实验课的上课模式由老师主导改为由学生主导。老师只讲一点原理性的内容和关键操作，少动手，尽量让学生多动手，多动脑。培养学生的动手能力和解决问题的能力，在时间和条件允许的条件下，尽可能地让学生独立完成实验内容，让学生体会到独立完成实验的成就感，培养他们面对困难的勇气和自信心，培养他们对科学的兴趣。

给一些喜欢实验的学生提供一定的自由发展的空间，在保证实验安全的前提下，让学生自己设计实验方案，自己选择实验仪器，在工作日全天开放实验室，让学生根据自己的专业、兴趣、时间来做实验，学会应用一些计算机软件，如MATLAB，Origin，Excel等处理实验数据和绘图，独立撰写实验报告，从根本上改变传统大学物理实验教学模式中教师主导，学生被动，时间固定，内容一成不变，只重结果，不重过程，不顾个人兴趣的弊端。

（三） 网络及多媒体的应用

纸质教材只用文字和简图描述原理、设备和步骤等，学生读起来感觉枯燥乏味。而多媒体课件融图形、文字、动画、视频等为一体，容易把抽象的知识形象化，学生接受程度高，让教学变得轻松和生动。

此外“微课”“慕课”等新型网络教学工具的出现也弥补传统教学模式的不足，让学生在课前课后观看，不受时间、空间、重复次数的限制。比如“拉伸法杨氏模量的测量”“示波器的使用”等实验，都可以从优酷网上找到相应的视频材料。

当今世界，科技日新月异，大学物理实验教学要能跟上科技的进步。因此，大学物理实验的内容要能够在一定程度上体现出现代科技的发展，开设一些紧跟当前科技热点的、能充分吸引学生学习兴趣的实验项目，淘汰一些老旧的实验项目。

限于高校的条件有限和经费不足，无法及时购置一些反映新型科技成果的实验，但我们可以从网络上下载一些视频资料，集中播放给学生看，这些资料还可以上传到实验室的网络上，方便学生随时下载和观看。这些措施成本极低，增加学生对实验的兴趣，激发学生的学习热情，也利于提高教学效果。

（四） 考核方式的改进

大学物理实验课程传统的考核模式是某次实验完成后，学生把实验数据交给老师检查，老师查看数据是否合理，签字确认（如果数据有问题，老师会要求学生重新进行实验直到数据合理为止）。

课后学生根据固定的实验报告模式，处理数据，撰写实验报告，老师根据学生的实验报告给出实验成绩。但实验报告并不能完全反映出学生在实验过程中的动手操作能力和对具体实验的掌握情况。因此，这样的实验考核方式不合理，不利于学生动手能力的培养。

而采用多环节综合评判，包括预习情况、实验过程中的操作情况、回答问题及讨论情况、实验报告（包括数据处理和绘图）、开放和自主实验完成情况、期末考试等，可以促进大学物理实验教学。

我们每年都会发现有些学生存在伪造实验数据，抄袭别人实验数据或实验报告的行为。对于这样的行为，我们总是坚决要求学生重做实验或重新撰写实验报告，因为这是涉及学术道德的问题。对出现学术不诚信行为的学生，我们给予口头警告，并告知他们这样的行为在欧美国家会导致退学的严重后果。

（五） 面向留学生的大学物理实验课程

随着我校留学生规模的逐渐扩大，越来越多的专业要求我们针对留学本科生和研究生开设大学物理实验课程，以提高他们的实验动手能力。这些留学生大部分来自南亚和非洲国家，生源质量参差不齐，没有中文基础，存在沟通障碍，而且国内很难找到合适的英文版大学物理实验教材，如何针对留学生开好大学物理实验课程，对我们而言是一个挑战。

我们采取自制英文实验讲义、在仪器关键位置贴英文标签、精选实验题目、减少实验内容、改变考核方式等措施。针对由于语言问题引起的沟通不畅，我们选用在英语国家具有2年以上留学经历的教师，采用小班制的follow me教学方式，针对实验中的具体操作问题一个一个手把手教，主动跟留学生交朋友，在生活上与他们互动，这些措施发挥了不错的功效，得到了留学生的认可。

在课堂管理上，针对一些留学生时间观念不强，有不来上课和迟到等行为，我们采取让每一个国家的留学生自选一个召集人的方式，请召集人敦促他们按时来上课。这些来自不同国家的留学生大部分都还是很活跃的，有很强的求知欲望，实验课的教学形式与理论课比较起来很生动灵活，大部分人非常珍惜這样全面的动手能力训练的机会。

针对留学生的成绩考核，由于他们都不是物理专业，要求他们按照一般工科专业的学生一样撰写固定格式的实验报告存在很多问题，我们一般要求他们在做完实验后并不马上离开实验室，而是留下来现场处理实验数据，针对存在的问题，我们可以很快予以纠正，帮助他们提高数据处理与绘图能力。

综上，针对我校面向大工科和留学生的大学物理实验课程存在的一些问题，作者进行了一些尝试性的改进，几年的结果证实，改进后的大学物理实验课程教学效果良好，师生互动明显得到加强，有助于学生快速掌握科学实验的基本知识、方法和技巧，提高了学生的动手能力和综合素质，帮助他们树立学术诚信的观念，为他们的专业课实验奠定了基础。

三、 结束语

作者在大学物理实验课程教学中，对教学内容、教学方式和考核方式进行了改进，积极引入新的教学的理念和现代教学方法，提升了教学质量和效果，提高了学生的动手能力，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，创新能力和综合素质。大学物理实验教学的改革需要广大教师和学生共同努力，是一个需要不断探索、不断反思、不断实践的过程。

参考文献：

[1]周岚.大学物理实验[M].苏州：苏州大学出版社，2010.

[2]尹亚玲，王博文，柴志方，等.混合教学模式在大学物理实验课程教学中的应用[J].物理实验，2017（37）：41-47.

[3]吴海英.《大学物理实验》改革的几点建议[J].大学物理实验，2015（28）：101-103.

[4]朱红，王伟，原所佳.大学物理实验课程考核方式的探索和实践[J].实验科学与技术，2011（9）：108-111.

作者简介：

余华光，江苏省扬州市，扬州大学物理科学与技术学院。