大学物理实验教学改革与创新探究——以遵义师范学院为例

周庭艳，贾维海，李 平，黄海深，吴 波

（遵义师范学院物理与电子科学学院，贵州 遵义 563006）

1 大学物理实验课程的背景和意义

“实践是检验真理的唯一标准”，实验是普通高等院校基础和专业课程的重要部分，实验是检验学生对理论知识的理解和将抽象的理论知识形象化的具体形式，是理论与实践的有机融合，更是培养当代大学生动手操作能力的关键课程[1，2]。大学物理实验是普通高等学校理工科专业的公共基础课，开课年级较低，实验基础薄弱[3]。通过大学物理实验课程的学习，规范学生的实验行为习惯，提高学生的实验动手操作能力，加强学生对自然科学基础知识的理解，培养学生对自然科学的热爱和积极端正的科学作风，为后续学习专业实验课程奠定基础[4-6]。然而，传统的大学物理实验课程教学存在不少弊端。

以遵义师范学院为例，大学物理实验以前在很长一段时间内一直采用以教师讲授为主的教学模式，导致很多学生对大学物理实验的意义存在误解，认为这门课程学习“毫无意义”。在过去的教学中，大学物理实验课程由于实验仪器“老、旧、少”，将50人的教学班级分为四个组，每组12人左右，同一个实验，老师要讲授四次，传统的教学模式，需要老师讲解和指导更详细，才能完成一个班的教学任务。新校区综合实验楼的建成，新仪器新设备的增加，教室的扩大，同为50人的班级，只分成两个组，每组人数增加一倍，课时减少一半，教师依旧采用“教师讲授、演示，学生被动操作”的模式已经行不通。大学物理实验教学团队对课程进行改革，提出了“分级管理，四维评价”的教学改革方案。在规范的管理制度，完善的教学大纲，有效的组织形式，合理的课程安排下，经过三轮的教学运行，按平时评价60%(课前预习准入10%，课中实验操作50%，课后实验报告40%)和期末综合测评40%的多元评价机制，学生综合成绩很好地符合正态分布，课程目标可计算达成度85%，学生到课率99%，期末挂科率为0，合格率达到 100%。在 2020年的科学教育师范专业评估中，作为专家评估课程，我们的大学物理实验教学改革模式得到了专家的一致认可，目前已在全校理工科十几个专业，三十几个班全面推广，均取得不错的教学效果，基本满足了遵义师范学院应用型人才培养和课程发展的需要，为实验教学改革提供了一定的参考。

2 传统大学物理实验教学模式及弊端

随着教育改革的深入和素质教育的实施,国内高等学校的人才培养模式有了很大的改变[7，8]，由知识型人才培养转变为能力型人才培养模式。然而，大学物理实验教学过去以“教师讲解实验原理、目的、仪器，演示实验操作过程”的模式为主，学生“依葫芦画瓢”地被动开展实验。其主要弊端如下。

2.1 教师包揽全程，学生陪同性学习

学生课前对实验内容和原理没有提前预习，在课堂上，教师花大量时间讲解原理和仪器，演示实验操作过程，教师占主导地位，学生被动听取教师所授内容，按照演示的过程完成实验数据，课后根据提供的实验报告模版完成实验数据处理。

2.2 实验项目少而简单，缺乏综合设计性实验

实验项目多年不变，且多为验证性基础实验，综合性和设计创新性实验较少，学生没有创新的空间和机会，按部就班地完成实验项目和内容，导致实验枯燥乏味，加上学生实验基础薄弱，实验操作被动，最终实验数据和报告内容千篇一律。

2.3 实验评价不合理，过程性评价不受重视

“实验操作”是实验评价体系的核心，但是在传统教学模式下，实验评价体系不合理，对实验过程性评价不注重，实验成绩几乎来源于实验报告分析，学生的实验成绩由单一的一张实验报告来评定，缺乏预习、实操、小组协作等实验过程环节的评价。

当然，以前这些问题的存在，主要源于时代局限。首先，早些年网络通讯不发达，学生只能依赖书本和老师讲解，不能通过互联网等平台搜集和查询资料；其次，对实验的教学重视不够，实验仪器“老、旧、少”，不具备学生创新和综合实验的开展，教师在学生人数较少的情况下，以实验演示法完成教学。然而，现在互联网平台多样化，国家对实验室建设的投入加大，仪器设备完善，学生人数增多，课时数量压缩，教师依旧采取传统教学模式已经不能满足大多数学生的求知欲，因此，实验教学的改革必须进行。

3 “分级管理，四维一体”的教学模式改革

3.1 教学目标改革

大学物理实验的教学对象为理工科一年级、二年级学生，对实验教学还停留在高中时期的“听、说”状态，实验基础和技能较为薄弱，提高学生的实验操作技能，培养学生的实验素养和实事求是的科学态度是本课程所要达到的基本目的，也为后续专业知识的理解和专业实验的学习奠定基础[9]。本课程打破传统单一的“教师教，学生学”的实验教学方式，根据学生的实际情况，遵循以“学生的学习为中心，教师的教学为主导”的教学理念[10]，对实验教学进行“分级管理，四维评价”模式的改革，通过教学大纲，教学过程规范化建设，“必做+选做”的实验内容改革，以及“过程”为主体的教学评价体系构建，切实提高学生动手操作能力和创新能力，达到课程教学目标。

3.2 教学改革的内容

3.2.1 教学大纲的重新编订

教学大纲，是教学改革的根基和灵魂。2019年，物电学院组织对大学物理实验教学大纲重新进行了严格的修订，从教学目标设定，人才培养方案的编写，教材的选取，实验项目的选定（必做+选做，基础+综合+设计），课时和课程的设置都进行了全方位的编写和审核，再根据具体的专业和方向，给出不同的教学方法和思路。其中，最具创新特色的是以“过程”考核为核心的教学评价体系改革，将教学目标分为几个过程，课程要素、评价模式按百分比数值化，通过计算达成度计算出课程每个环节是否达到课程总目标。达成度的计算，是教学大纲中的核心所在，也是本轮实验教学评价模式改革的关键。

3.2.2 实验室的分级管理

“无规矩，不成方圆”，实验室是实验教学的平台，实验室的规范管理，是开展实验教学改革的首要条件。首先根据教学大纲，将实验室按“必做+选做，基础+综合+设计”所占比例的多少，分为四个等级，大学物理实验属于“二级”实验室，“必做”和“选做”实验所占比例为3:16，学生可选择性实验占必做实验的五倍之多；基础实验与综合创新设计实验比例为6:13，综合创新设计实验是基础实验的两倍多，实验室配有专职实验教师管理，保证实验仪器能够正常使用。

3.2.3 有效的“四维评价”教学体系

实验课程的核心是学生“动起手来”，如何让学生在实验课中多动手，能动手，敢动手，以“学生学习为中心，教师教学为主导”的新型教学理念，“四维评价”（即课前预习提问，课中实验操作，课后实验报告分析，期末实验考核）教学体系打破了传统单一的教学模式。第一，“课前预习提问”使得学生能够通过网络平台，教材，教辅资料，查阅跟实验项目相关的资料，对实验内容进行提前学习，拓宽知识面，加强对理论知识的理解。第二，“课中实验操作”锻炼学生的实验动手能力，对实验现象的观察、数据的记录、实验现象的解释，培养学生发现、分析和解决问题的能力。第三，“课后实验报告”的分析和撰写，培养学生对实验结果有明确的认识和分析。第四，“期末综合测评”的方式多样化，学生可以选择抽考实验，选择设计实验等完成，考核方式灵活多样。

3.3 教学改革的可行性分析

大学物理实验教学的改革，离不开规范的管理制度，完善的教学大纲，有效的组织形式，合理的课程安排，强大的师资团队，本课程能够得到实施和推广，具备以下可行性条件。

3.3.1 制度和经费的保障

领导班子极其重视实验教学改革，从教学大纲的制定，培养方案的编写，课程的合理设置等都是经过领导班子多次牵头讨论，多次实施推进，得到最有效的制度保障，例如：“院发〔2020〕10号实验教学改革”文件，给出具体的实验改革方向和方案，是实验课程改革最强大的制度保障；此外，实验室的仪器不断更新，实验耗材的及时补给，由实验中心统一调配，保障了课程的顺利运行。

3.3.2 实验平台的供给

学院共有实验室五十多间，其中大学物理实验室包含力、热、电、光四个版块，实验室八间，每个版块至少两个实验室，每个实验室至少三十余万元的仪器设备，且根据每年学生人数及开课数量多少，及时调整实验室的数量，能够保证全校十几个专业，三十几个班大学物理实验的开设。

3.3.3 实验仪器的匹配

每个实验项目按每组“12套+3套”的方案匹配仪器，保证实验项目能够有效地开展，其中12套（24人次每组）是最基本配套，3套是备用替补实验仪器；力、热、电、光实验室的“必做”实验和“选做”实验项目达到38项之多，学生的可选择性很强，实验仪器是课程改革可行性的最根本的保障。

3.3.4 强大的师资队伍

大学物理实验有专职实验教师8人，其中正高级1人，副高级3人，中级4人；兼职实验教师12人，其中正高级3人，副高级9人，能够有效地保障实验课程的顺利开展。

3.4 教学改革预期成效

大学物理实验教学改革的建设和推广，为提高应用型技术人才动手能力奠定基础，使得教学方法、教学资源、教学团队、教学平台、人才培养和社会声誉等方面得到了全面提升，最终建立了有效的实验教学评价体系，为全校实验教学改革提供参考和奠定基础[11]。

4 结束语

实验教学改革之路任重而道远，许多问题需要不断地探索和改进，尤其是学生和教师角色的变换，不仅是对学生的考验，也对教师职业技能和教师素养提出了更高的要求。首先，教师要紧跟时代的步伐，不断更新知识和教学理念，加强专业知识的学习，课前备好课，将科技前沿，思想政治教育有机融入实验教学中。其次，学生要转变观念，自己才是课堂的主角，课前做好充足的预习，带着问题走进实验室，通过实践、发现、分析和解决问题，学会沟通和协作，培养良好的实验作风和科学的态度。最后，完善的制度保障，规范的教学管理，充裕的仪器设备，强大的师资队伍等都是实验教学改革的后勤保障。此外，实验教学改革需要得到学校、各教学单位的大力支持和帮助，才能使实验改革走上一个新台阶。