大學物理實驗教學及考核體系探討

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一、大學物理實驗教學存在的問題

調研發現[1-3]，全國絕大多數地方本科院校大學物理實驗教學或多或少都存在以下問題。一是實驗項目設置不夠合理。大學物理實驗存在“重理論、輕實踐”現象，實驗項目缺乏探究性，沒有考慮到學校優勢和特色學科發展的需要。以菏澤學院為例，開設的大學物理實驗項目共包括長度的測量與數據的處理、牛頓第二定律的驗證、動量守恒定律的驗證、滴水起電演示實驗、剛體轉動慣量的測定、固體密度的測量、模擬法描繪靜電場、分光計的使用等8個實驗項目。這8個實驗項目全是驗證性的項目，沒有涉及設計性、綜合性、研究性的實驗項目。設置的實驗項目過于簡單，極大地限制了學生綜合素質的提高和實踐能力的培養。二是網絡資源嚴重不足，實驗平臺建設緩慢。大學物理實驗方面的網上課程的開發力度不夠，在線資源相對較少，沒有形成課前預習、課后復習、網上答疑、在線反饋等全方面、多層次的教學體系。學校建立的所有精品課程只針對理論課課程，很少有資金和項目投入到實驗類課程的建設中。學分制的實施更是使得矛盾日益突出，大學物理理論和實驗嚴重脫節。三是對學生不能實現因材施教，考核方式過于單一。隨著學校招生規模的不斷擴大，來自不同地域的學生所受的基礎教育有所差距，物理知識儲備程度也有所不同，物理實驗基礎更是相差巨大。教師在進行物理實驗時仍根據自編實驗講義進行講解，缺乏對實驗的創新性、突破性教學。教學方法基本沿用的還是高中的教育教學模式，先給學生演示，學生根據演示過程進行實驗并上交實驗報告。學生只是被動地按照給定的實驗方法完成實驗項目，限制了其創新型思維的形成。學校對學生成績的評價只有實驗操作成績和實驗報告成績兩部分，不考慮實驗結束后學生對實驗內容和方法的自主創新等因素。實驗報告也沒有統一的評判標準，隨機性很大，實驗成績并不能全面衡量學生的能力。四是實驗室開放程度不高。由于實驗室管理體制不夠健全、實驗耗材經費不足等諸多原因，大多數大學物理實驗室都沒有對學生開放。學生在課下很難進入實驗室進行獨立自主研究，學生的實驗操作也僅限于有限的課堂時間。這就直接導致了學生的實踐能力差，也不能得到良好的科研訓練。而且，由于教學安排過于集中，實驗班級和人數較多，造成某個時間段內實驗儀器設備使用次數較多，超負荷運轉，設備得不到正常的維修。其它時間段內，儀器一般處于閑置狀態，不能充分地進行利用。這不利于促進學生動手實踐能力的提高。

二、改革與探索

(一)實施分專業的多層次化教學體系。我校的大學物理實驗主要面向物理學類、電子學類、數學類、機電類、土木類、園藝類、化學化工類、食品科學類、自動化類、機械類等理工科專業而開設的。各個專業對大學物理知識、實驗方法和實驗技能的需求也各不相同。因此，實驗項目的設置要充分考慮到專業的差異，要能夠滿足不同專業的需求，要充分注重實驗內容的先進性，要使其與當代生產、科研具有一定的關聯，滿足各個專業的學生在未來生產、科研中的需要。因此，我們在教學中要對不同專業實施不同的實驗項目，逐步拓寬學生的視野，培養學生的科學素養。我校注重以菏澤學院的優勢學科為導向，為不同學科提供各有所側重的實驗項目方案。實驗項目方案的制定考慮到層次區分，能夠為優秀的學生提供實驗條件，切實實現因材施教的教育理念，充分重視學生對物理現象的理解掌握，為我校各專業學生在未來的工作中打下堅實基礎。基于此，我們結合多年的大學物理實驗課教學經驗，在對各專業學生開設的大學物理實驗中，分別針對學生知識能力水平及課程特點，實施了各具特色的實驗方案和課程評價體系。根據實驗難易程度建立了分層次的教學內容體系，初步將大學物理實驗課程分成基礎性實驗、綜合和設計性實驗、應用性實驗等三個層次[4]，突出了實驗項目的層次區分和因材施教原則。我們通過不同層次的實驗訓練過程，逐步增強學生的自我創新能力、自主探索能力和創新意識，提高了學生的科技創新能力，為后續的研究性學習打基礎。大學物理實驗課程分別采用不同的考核方式進行考核，使之突顯出實驗課程的實踐性、基礎性和漸進性，并最終實現了對學生創新型科學素養的全方位考核。同時，我們還注重大學物理實驗課與理論課之間進行整合協調，充分重視學生對物理現象的理解掌握，為學生在未來工作中的應用創新做準備。我們研究理論課與實驗課教學內容、知識體系和教學難點之間的相互關系，優化知識體系結構。從開展科學研究的思路和角度出發，我們重新審視課程中各個實驗項目的內容和要求，最終形成了綜合考慮理論課與實驗課內容體系、兼顧開放性和研究性、具有地方本科院校特色的較為完善實驗內容體系。(二)通過智能化教學平臺建立全過程、多方位的考核體系。隨著高校招生人數的擴招，傳統的實驗教學方式已不滿足互聯網+新形式下的發展要求。菏澤學院實驗類的網上資源尚開發不足，沒有建立起完備的學習體系。我們憑借校內互聯網為媒介，建立了網上實驗教學平臺。實驗的授課教師可以將簡要的課程介紹(實驗案例、多媒體課件、照片等)、預習要求和實驗演示的視頻提前在教學平臺上，在課前讓學生獨立自主地思考學習實驗目標、實驗原理、熟悉實驗儀器的使用方法和注意事項等知識。教師可以根據學生是否進行了課前預習和課前預習的時長對學生的預習情況有初步的了解。該措施可大大縮短課上教師對實驗原理等基本知識和演示實驗的時間，留出足夠的時間讓學生進行實驗操作。在實驗進行過程中，應以學生為主導，通過集體討論或者小組合作的方式來完成實驗，教師可從旁適當地進行指導。在做完實驗后，教師還可以在教學平臺上作業，學生可通過登錄自己的學號提交作業。學生借助平臺對實驗現象進行充分討論，并展現個性化視角和觀點，并將此作為成績評價體系的重要部分。課后，學生對有疑惑的地方也可及時在該平臺上與教師進行交流。網絡教學平臺的建立，豐富了大學物理實驗教學資源，增加了師生互動，提高了學生的學習積極性。同時，網絡教學平臺的建立也有利于探索“互聯網+”新形勢下優質課程教學資源建設的機制和模式，有利于積極推進與強化基于實驗技術、實踐能力、信息技術平臺為一體的優質課程教學資源建設與共享，切實提高教學質量。(三)建立高素質實驗教師隊伍，提高實驗室開放程度。實驗教師是實驗室建設與管理的重要力量，是發展菏澤學院優勢學科平臺的中堅力量，是切實提高實驗教學質量的重要保障。我們大力引進和培養高素質、高學歷實驗技術人才，積極爭取國家、省市立項和配套基金。實驗教師要做到人人有項目，人人有經費，爭取給學生最大的資助，為大學生參加科技競賽活動、開展大學生科技訓練計劃、畢業設計等提供服務。保證實驗室開放時間，除去基礎課和實驗課的正常教學外，實驗室全天候開放。學生可通過校園的智能管理系統對空閑實驗室和進行實驗所需器材進行提前預約，實驗室管理人員及時根據預約情況對實驗室和器材進行安排，保證學生預約的實驗設備正常運轉。實驗室開放可以使學生更合理利用時間，自行安排實驗計劃，滿足不同層次學生的學習需求[5]。

三、結束語

大學物理實驗教學研究團隊根據菏澤學院學生的學習特點，通過對實驗內容體系、教學方法及考核方法等進行全面的拓寬、發展和完善，突出了課程多元化、創新性和實踐性的特點，形成了具有菏澤學院特色的分層次、多模塊、理論和實驗有機結合的大學物理實驗教學體系，為學校的實驗類課程改革起到了很好的輻射和示范作用。改革的成果是豐碩的。據不完全統計，近五年，通過大學物理實驗室訓練的學生共取得了128項省、市級各類科技創新獎勵。通過改革，我校的大學物理實驗室得到了有效利用，節約了資源。學生的科技創新能力也得到了進一步提升。本文針對菏澤學院的探討對于地方本科院校提高大學物理實驗教學質量具有很好的借鑒作用。

參考文獻：

[1]張新，丁晰.地方本科院校大學物理實驗教學分析[J].白城師范學院學報，2018，32(6)：89-91.

[2]彭勇宜，何軍，孫克輝.大學物理實驗教學改革[J].高等教育，2019，(4)：138-140.

[3]彭華，吳世春.大學物理實驗能力培養模式的改革與探究[J].大學物理實驗，2012，25(3)：112-114.

[4]王國友，戴柯銘.戴圣偉等.大學物理實驗教學方法改革探討[J].教育教學論壇，2018，32：275-276.

[5]袁婷.大學物理實驗開放式教學的思考[J].科技經濟導刊，2019，27(1)：143-145.

作者:李玉山 劉紅艷 單位:菏澤學院物理與電子工程學院