新建地方本科院校基础物理实验教学内容探索——以“电磁学实验”为例

金成国 张 丹 李国静

（[1]宜宾学院材料与化学工程学部 四川·宜宾 644000；[2]四川省宜宾市第三中学 四川·宜宾 644000)

物理学是一门以实验为基础的学科，实验课程是提升物理学本科生实验技能和科学研究基本能力的主要途径。物理学本科专业的实验课程包括基础物理实验和专业实验课程，其中，基础物理实验由普通物理实验（力学、热学、电磁学、光学实验）和近代物理实验组成。[1-2]由于生源、经费收入和师资水平等因素的限制，新建地方本科院校基础物理实验课程在教学模式、[3]教学效率、[4]教学质量[5]和教学内容[6]等方面都存在一些问题。

本文以新建地方本科院校基础物理实验课程为研究对象，分析基础物理实验的教学内容与教学对象、教学条件和课时数等方面存在的矛盾。同时，以“电磁学实验”为例，尝试从教学对象、教学目标和教学内容等方面着手对教学内容进行筛选和探索，有望为新建地方本科院校的实验课程教学改革提供一种思路。

1 新建地方本科院校基础物理实验教学内容存在的问题

1.1 教学内容与教学对象不匹配

在基础物理实验的教学内容选择上，由于新建地方本科院校的办学条件有限，故在实验内容选择时，直接参照“双一流”等重点高校是最简单，也是最常用的方法。

新建地方本科院校和“双一流”等重点高校的办学定位不同，生源的质量存在不小的差距，学生的知识基础和学习能力的均值相差较大。[7]“双一流”等重点高校的生源质量好，学生的学习能力和认知水平的相对较高。因此，适合于“双一流”等重点高校的实验项目，未必适合于新建地方本科院校，还可能会出现“水土不服”现象。因此，如果新建地方本科院校基础物理实验课程的教学内容选择不当，将会导致“学生学得辛苦”和“老师教得辛苦”，达不到教学目标。

1.2 教学内容与教学条件不匹配

虽然已“升本”20余年，但与双一流高校和省会重点高校相比，新建地方本科院校的经费收入更依赖于财政拨款和学费收入，经营收入和捐赠收入等其他方面的资源渠道明显不足，[7]因而其基础差和底子薄的情况并未得到明显的改善。

《高等学校物理学本科指导性专业规范》中要求物理学专业基础物理实验和专业实验课程的总学时数应不低于192学时，因此物理学专业的实验课程需要较大的资源投入。

由于经费所限，新建地方本科院校一般很少会购买原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子谱仪等大型仪器设备。对于热分析仪、光谱仪、干涉仪等中小型教学实验设备，也不会购买太多。在数量不足的情况下，基础物理实验的教学实验设备还普遍存在利用率不高的现象。由于新建地方本科院校物理学专业的就业情况并不是很乐观，一般仅开设1~2个教学班。基础物理实验是仅为物理学类专业开设的实验课程，每年修读的学生一般不会超过100人，所以基础物理实验设备的使用次数较少，[8-9]部分专用设备甚至每年仅使用几次。

同时，新建地方本科院校的师资队伍还普遍存在数量不足和结构失调的情况。[10-11]因此，新建地方本科院校在教学经费和师资不充裕的情况下，不太可能会在基础物理实验上有太多的资源投入，所以在基础物理实验教学内容选择时，经常会出现“缺设备”“缺场地”和“缺人”的情况。

1.3 教学内容与课时数不匹配

《物理学类教学质量国家标准》指出：普通物理实验应不少于128学时，其中力学、热学、电磁学和光学实验均不少于16学时，近代物理实验不少于64学时。《高等学校物理学本科指导性专业规范》还为基础物理实验课程推荐了121个实验。如果实验数目稍多，或者实验耗时过长，则在有限的教学时间内完成不了实验，最后只能是浅尝辄止，敷衍了事，导致没有教学效果。因此，从课时数考虑，也需要对基础物理实验的实验项目进行严格筛选。

2 新建地方本科院校基础物理实验教学内容的选择

新建地方本科院校基础物理实验教学内容的选择，必须结合自身情况，形成自己的特色，方能实现教学目标。针对新建地方本科院校物理基础实验的教学内容与教学对象、教学条件和课时数之间存在的矛盾，本文具体以“电磁学实验”为例，尝试从了解教学对象、明确教学目标和优化教学内容等三个方面着手，明确3W（Who，Why，What），探索新建地方本科院校基础物理实验课程教学内容的改革（见图1）。

图1 新建地方本科院校基础物理实验教学内容选择路线示意图

2.1 了解教学对象：准确定位，因材施教

基础物理实验的教学内容选择前必须要了解教学对象，准确定位教学对象，弄清楚到底是谁学？准备教谁？（Who）。

新建地方本科院校的生源质量处于普通高等本科院校中的最末位，明显差于“双一流”院校、省部共建院校和一般本科院校，仅优于高职高专院校。

开设有物理学专业的新建地方本科院校大多是由地方性师范高等专科学校在1999年以后升格或合并为本科学校，[12-13]所以，新建地方本科院校的物理学专业多数仍然属于师范类，其开设目的是为地方中学，尤其是乡镇中学培养物理学科的师资。所以，新建地方本科院校物理学专业学生的可定位为：学习能力处于中等水平，毕业后多数成为中学物理教师，少数攻读研究生继续深造。

因此，新建地方本科院校在基础物理实验的教学内容选择时，应该正视教学对象的知识储备和接受能力，选择难度和深度相对合适的实验项目，方能做到有的放矢，因材施教。同时，在满足培养计划的前提下，对教学内容进行适当调整，控制难度，适当拔高，做到满足多数人，兼顾少数人。只有根据学生接受能力合理选择教学内容，才能实现“学生学得好，老师教得好”。

2.2 明确教学目标：有的放矢，注重效果

在了解教学对象后，基础物理实验教学内容选择前还需要明确教学目标，弄清楚学生要为什么学？教师为什么教？（Why）。

以“电磁学实验”为例，它主要使学生掌握基本的电磁学实验方法，熟悉基本电磁学仪器的使用，掌握电磁学中常见物理量的测量和数据处理方法。一般来说，“电磁学实验”的教学目标为：通过实验预习、仪器使用、实验现象、数据分析等过程，用实验方法进一步加深和巩固学生所学的电磁学理论知识；引导学生熟练地掌握交流电桥、惠斯通电桥、电位差计和各种电表的使用方法，培养学生的创新意识和开拓能力，进一步培养学生分析与解决问题的能力以及理论联系实际的能力。

由于新建地方本科院校物理学专业的毕业生主要从事中学物理教学工作，所以“电磁学实验”的教学目标应该服务于中学物理的课程教学。普通高中物理课程由必修课程、选择性必修课程和选修课程构成。[14-15]“电磁学”相关内容在高中物理课程中占据较大的权重，约占必修课程内容的1/3和选择必修课程内容的1/3。

高中物理课程中涉及“电磁学”的教学内容很多都需要借助课堂演示实验的辅助来开展。课堂演示实验通过直观的实验现象，把抽象问题形象化，可以帮助中学生更加容易地理解所学的知识，[16]很好地配合了传统的课堂讲授法教学。所以，新建地方本科院校“电磁学实验”课程的教学目标应该包括培养学生熟练利用课堂演示实验进行中学物理教学的能力。

此外，高中物理课程中学生必做实验有21个（其中：必修12个，选择性必修9个），涉及“电磁学”的实验有6个。一般的乡镇中学物理实验室的条件相对较差，如果加之物理教师的实验动手能力太差的话，学生必做实验被取消或减少的可能性很大，也就很难期望中学生的实验动手能力能得到良好的培养。因此，通过对新建地方本科院校学生的实验兴趣、动手能力和实验设计能力的培养，还可以间接地提高地方中学生的实验动手水平。

2.3 优化教学内容：合理选择，学而能用

在了解教学对象和明确教学目标后，新建地方本科院校基础物理实验的教学内容需要根据生源特征、学校经费收入和课时数等因素，量力而行，合理选择实验项目，明确要学生要学什么？教师要教什么？（What）。同时，教学内容最好能够与中学物理的课程内容进行衔接，能够直接服务于学生们毕业后的教学工作。

同样以“电磁学实验”为例，《高等学校物理学本科指导性专业规范》推荐了“电子比荷（荷质比）的测定”、“直流电桥”“非线性元件的伏安特性”和“交流电桥”等15个电磁学学实验。“电磁学实验”的课时一般为16课时，且每个实验需2~3个学时，故一般仅能开设6~8个实验。

由于新建地方本科院校的办学条件有限，故“电磁学实验”的教学内容不可能面面俱到。由于高中物理“电磁学”部分的教学内容和学生必做实验偏重于电学方面，磁学方面的内容相对较少。其中，电学方面的教学内容集中于电场、电路和电表的使用，磁学方面的教学内容集中于磁场的描述和电磁感应现象。为了兼顾教学对象、教学条件和课时数等因素，并与普通高中物理课程进行衔接，我们在实际教学过程中选择了“静电场的描绘”“制流电路与分压电路”“伏安法测电阻”“用惠斯通电桥测电阻”“电表改装与校准”和“霍尔效应”等6个实验，其中，每个实验3课时，共计18课时。

所选择的实验项目以电学实验为主，其中电学实验5个，磁学实验1个。所选择的实验项目涉及的内容可以较好地与高中物理课程的必修内容“静电场”“电路及其应用”和“电磁场与电磁波初步”，以及选择性必修内容“磁场”进行衔接，可以让学生在学习和掌握后，能运用到以后的教学工作中。

从实验内容的难易程度来看，所选择的6个实验中，只有“电表改装与校准”的难度稍高，其余实验的难易程度居中，基本上与新建地方本科院校学生的认知水平相适应，做到了难易结合，可以实现满足多数人，兼顾少数人，适当拔高的目的。同时，大部分学生可以在规定的3个课时内较好地完成实验内容，教学效果和教学反馈较好。

从实验仪器设备的购置成本来看，除霍尔效应实验仪的单价稍高外（≈1万元），其余实验设备的价格均较低。其中，除电表改装与校准实验仪外，其余设备均可在“大学物理实验”课程中使用，[17]有效地提高了设备的利用率。

3 结论

新建地方本科院校在选择基础物理实验课程的教学内容时，存在着教学对象定位不清、教学条件差和课时数少等现象。新建地方本科院校基础物理实验教学内容的选择，必须结合自身情况，形成自己的特色，明确教学中的3W（Who，Why，What）。新建地方本科院校物理学专业的毕业生主要从事中学物理教学工作，基础物理实验课程教学内容应该与学生的认知水平相适应，并服务于中学物理的课程教学，最好与中学物理的课程内容进行衔接。