新时期大学物理实验教学改革的思索与探求

岳 鹿 张文惠

（盐城工学院新环保重点实验室，江苏 盐城 224051）

0 引言

大学物理，是大学理工科类的一门重要的基础课程，是研究自然界物质的结构、性质、相互作用及其运动的基本规律的学科，工科专业以力学基础和电磁学为主要授课对象。作为一门基础自然科学，大学物理的概念、理论或方法，根植于人类的生产、生活实践中，深刻地影响着人们的思维、判断，为人类社会的发展奠定了不可磨灭的贡献。大学物理实验是大学物理发展的基础，是验证物理现象、理论、推理或假说的重要工具。物理实验教学对于深远学习大学物理而言是有举足轻重的重要性的。首先，物理是一门以实验为基础的学科，实验在物理教学中具有十分重要的作用。各种类型的物理实验，具体形象地展示了物理知识的形成和发展过程，强化了学生的感知并纠正在感知中形成的错觉，从而达到丰富学生头脑中感性材料的储存及发展智力、培养能力的目的。其次，有些大学物理实验，曾在物理学史或自然科学史上发挥着重要的作用，学生通过学习这些实验能增强学生对物理发展史以及前沿领域的深刻了解，从而激发学生的创造力和创造性思维。再者，在新时期下，各个国家都在大力发展科技，通过开展大学物理实验教学能极大提高学生的动手能力，为科技创新和培养高科技专业技术领域的人才奠定基础。本文就新时期大学物理实验教学的发展方向和大学生培养模式进行探索。

1 当前国内大学物理实验教学现状

根据当前不同大学的发展情况，目前的大学物理实验教学主要分为大学物理课程老师跟班负责制和专任大学物理实验老师负责制两种。大学物理课程老师跟班负责制好处明显，如大学物理老师对本班级教学的学生熟悉，能够在大学物理理论课开设结束后就进行相关的大学物理实验，能使学生在理论的指导下，亲身体验实验对理论的验证，从而加强对该章节的认识和理解。但同样存在的问题是学生会放松对基础物理实验的预习，容易依赖老师，自主实验能力培养力度不够。同时，学生会以事先知道相应的理论或结果为暗示，人为去假定正确的结果，忽略了对实验过程细节的体会和领悟。该模式下，学生们易于去注重结果，注重报告或最终的成绩，而忽略过程培养的重要性。

专任大学物理实验老师负责制是指由非大学物理授课的教师专门负责几个或者更多班级专门进行实验教学的模式。该模式的优点是，专任老师一般实验教学经验丰富，时间安排充裕，能很准确的判断实验教学过程中学生的问题，快速帮助学生纠正实验教学中的错误。同时，由于专任教师对实验教学的熟悉程度更深，能够及时地维护实验仪器，避免学生因为误操作而大幅的损坏仪器设备，从而能在源头上实现教学中的开源节流。但相伴的问题是，由于专任老师与学生学习的大学物理课程相脱节，对各个学生对基础物理理论的掌握程度不熟悉，容易出现误以为学生都知道或都不会的情况。该模式下，不利于学生理论与实践的紧密结合，不能充分发挥大学物理实验对于大学物理的系统论证和有力的支持。

2 当前国内大学物理实验教学模式现状

当前大学物理实验教学的模式或教学过程主要分为两种情况：传统式教学和缺乏性教学。

传统式教学主要是指实验老师按部就班的部署，课前预习、课上指导以及课后批改的形式传统安排大学物理实验教学。该模式的优点是学生能大多数完成实验教学，完成实验报告；缺点是学生容易养成墨守成规的习惯，缺乏兴趣的培养和基本素质的提高。这种模式不能让学生养成积极主动学习和带着浓厚兴趣探索的科学精神，容易忽视物理现象背后深刻的含义，学生主观能动性不足，不利于大学生发散性思维的发展。学生还会形成大学物理实验只是一门课，上实验课只是为了得到报告成绩或学分绩点思想，养成应试教育的习惯。

缺乏性教学是指由于课程设置或者由于学校基于现有的仪器设备只针对能开展的实验进行开设课程，并不注重与大学物理教学课程的发展而相辅相成的开设相应的课程。同时，由于经费的不足，某些大学对大学物理实验教学的投入力度不够，造成仪器设备陈旧或者某些课程老化，不能跟得上大学物理课程的发展。或者是，由于某些学校对大学物理实验重要性认识程度不够，开设的实验教学环节较少。这些问题都严重制约了大学物理实验对大学生的培养。部分积极性非常高的同学或因为这些问题而放弃对实验的预期，或者放弃对物理现象积极探索的主观能动性。由于仪器或者课程设置的问题，会造成对大学物理实验课程环节的严重压缩，严重影响了实验教学的效果。

3 对大学物理实验课程教学改革的必要性和重要性

大学物理实验对工科大学生知识体系培养、对大学生逻辑思维能力培养以及对动手能力培养具有非常重要的作用。物理学科就是用来解释事物本质现象和规律的，是最基础的学科，学生能通过对大学物理实验的学习，系统地去理解和接受这些基本的物理现象背后的规律性的知识体系。只有让学生去带着兴趣去探索、去求证，才能最大程度上激发他们对于自然科学的热爱，培养他们的执着的探索精神。近代社会的发展离不开物理学科的发展，物理学科的发展也同样受益于物理实验的发展。因此，在新时期下，对大学物理实验课程教学改革的必要性和重要性不言而喻。通过教学改革，进一步激发他们对于物理学科的热爱，有助于培养他们勇于对于自然科学的奥秘探索的坚持不懈的开拓精神。

4 新时期大学物理实验教学模式的探求

4.1 开设高科技的教学模式

随着5G大数据时代的来临，目前VR技术（虚拟现实3D技术）已实现在视觉和听觉非凡的体验阶段。大学物理实验中非常多的原理、规律和现象可以借助这些高科技的3D技术实现现场浸入式教学，通过720°的真实场景展现，让学生能身临其境的沉浸在在线教学中。比如，牛顿万有引力定律发现的瞬间场景、波粒二象性的呈现、全息照相，衍射光栅、光电效应等教学中，都可以利用这些技术。这样的沉浸式+交互式的学习教育，比目前的常规教学生动、具体，能让学生在课堂上有非凡的体验。开设高科技的教学模式，不仅能够优化教育资源和过程，模拟处理复杂困难的物理实验过程，能更加有效地控制教育教学的成本，同时降低教育风险，教学效果能实现翻倍的超越。

4.2 讨论式教学

让学习变为主动是提高任何科目教学效果的重要手段。讨论式教学强调在代课老师的精心准备和组织下，预先设立多个深刻的问题，同时在课堂上启发同学们对这些问题进行深入的讨论和研究，用以调动和培养学生的独立思考问题的能力和开拓精神。在大学物理实验课堂上，可以通过设立分组模式，让学生主动去探讨，提出问题，能极大的激发学生的学习和实验的积极性。以往的常规教学中，学生按部就班完成听—做—写报告的模式，使得学生逐渐丧失学习的积极性和主动性，学习的目的最后退化为仅仅是完成报告和拿学分。实现讨论式教学的课堂模式，能迅速让学生主动地去思考，在思考中体验物理的原理和规律，再通过亲手实验去验证结论，从而极大的激发学生对物理学科的兴趣。讨论式教学能充分调动学生的积极性，极大的开阔学生的视野，在课堂上学生既是问题的发起者，又是问题的解决者。同时，同学们通过课堂的互动，还能很好地锻炼自己的口头表达能力。通过讨论教学的方式，代课老师也能充分掌握个体和集体对知识点的掌握程度，能及时的改变教学策略，加强和改进实验教学的针对性和目标性。同学们也能在讨论教学中，取长补短，共同进步，也有利于同学们之间以及教师之间的良好的关系的确立。

4.3 在线教学

在线教学又称为网络学习或网络教育，是一种基于互联网的远程教学方式。随着信息技术的发展，特别是移动互联网的发展，教学形式不再拘泥于固定场所的课堂教学，教与学可以不受限于时空和地点，知识的获取方式和途径变得多样化。特别是2020年开始的新冠肺炎疫情，使得在线教学变得异常重要。新冠肺炎疫情使得出行受限和居家隔离成为目前的常态化，不得不使人们充分重视在线教育，同时实现居家学习和办公。在疫情下，全国的高校都出现不能按时开学和高风险地区不能按时课堂教学的情况。大学物理实验可以通过教师直播、录播或者慕课的形式实现课前预习和课后解答。学生通过电脑或者手机上的会议软件加入在线直播讲课，实时观看老师的电脑屏幕内容，收听老师的授课语音；在课中互动环节，可以通过云会议的麦克风实时语音回答问题；通过学习通软件参与课程互动环节，完成课后作业、在线考试等。通过在线教学的方式能轻松实现隔离教学、及时答疑等情形。在线教学虽是新形势下的教学方式，但其可以跨越因地域等方面造成的教育资源分配不平等，使教育资源共享化，降低了学习的门槛。

4.4 设立教授或者专家教学模式

专家和教授一般在学术、教研等方面有比较高深的造诣，通过设立教授或者专家教学模式，可以让这些专家或教授在讲授大学物理实验课程时，多结合自身的体会和经验，为学生解答深层次的问题，引领学生进行前瞻性思考，对于开阔学生的眼界和培养学生的科学精神具有重要的现实意义。教育部最近发布的“新时代高教40条”中也明确指出“完善教授给本科生上课制度，实现教授全员给本科生上课”。但目前的实际情况是，很多教授或者科研专家们在自身工作量满足的情况下，不愿意去课堂上去上课。因为，上课需要花费大量的时间去准备，会用掉他们一部分的宝贵的科研时间。再者，有些学校还没有足够的重视这些问题。在新时代下，教学同样面临着重大的发展机遇，只有学校和老师们足够重视这些基础课程的重要性才能真正的培养好下一代，让他们有更好的发展。因此，学校要真正立足于基础学科的发展，充分的鼓励教授和专家教学，通过加大奖励机制和严把管理机制，才能把基础教学的课堂抓好。一线的物理专业发展，要有一线的物理课程教学，因此必须要有一流的物理教师队伍，最终才能培养出一流的物理方面人才。专家和教授们同时也需要自省和思考，要站在足够的高度去研究和认识这个问题。基础物理实验的课堂教学和科研同样重要，要两手都要抓，同时两手都要硬，因为下一代不仅是未来物理学科发展的开拓者，也是未来祖国科技发展的开拓者。

5 结语

大学物理实验是大学物理教学的重要实践环节，让大学生学好大学物理实验课程，这对培养他们的科学家精神具有重要的指导意义。在新形势下，科技发展迅速，大学物理实验的教学模式不能一成不变，要能因地制宜地跟得上时代的发展。通过发展多元教学模式，利用好科技产品或技术，把课堂变得生动起来。让学生能主动地学习和探究物理现象背后的美。通过设立在线教学课堂等方式实现全国大学物理实验教育的均衡性，轻松应对隔离教学和实现及时答疑的情况。通过设立教授或者专家教学模式，为学生解答深层次的问题，引领学生进行前瞻性的物理规律的思考。通过教学改革，学生对大学物理实验展现出了浓厚的学习兴趣，极大地提高了教学效率。