【摘 要】筆者根據(jù)多年來物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)地方院?；A(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，提出了現(xiàn)實(shí)可行的改革途徑，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn) 仿真 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

基金項(xiàng)目：陜西省教育廳項(xiàng)目（09JK806）；咸陽師范學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目(201402011)； 咸陽師范學(xué)院專項(xiàng)科研項(xiàng)目(12XSYK018, 11XSYK308)。

引 言

對(duì)于理科和工科的大學(xué)生而言，基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課是一門必修的基礎(chǔ)實(shí)踐課，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后在實(shí)驗(yàn)思想、方法、技能諸方面接受較為系統(tǒng)、嚴(yán)格訓(xùn)練的開始，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、為后續(xù)課程及科學(xué)研究打好基礎(chǔ)的第一步[1,2]。因此，基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生能力方面起到了其他課程不可替代的作用。深化地方院校基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，有利于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)、動(dòng)手操作能力，從而實(shí)現(xiàn)新形勢(shì)下基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)。

目前基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.傳統(tǒng)的授課方式存在弊端

傳統(tǒng)的普通物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)可以歸納為兩類模式[3]：一類是“包辦”模式，即教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?nèi)容及注意事項(xiàng)，甚至操作示范實(shí)驗(yàn)過程，占用大量實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在剩余有限的時(shí)間里，學(xué)生為了完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，多數(shù)選擇遵循教師講的內(nèi)容按部就班地去操作、記錄數(shù)據(jù)，照抄教材中的實(shí)驗(yàn)原理，最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一方法導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣僅僅停留在完成實(shí)驗(yàn)測(cè)量的層面，因此收獲并不大。另一類是“放羊”的模式，這一模式中，對(duì)于簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)學(xué)生尚可摸索，但是對(duì)于復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)就會(huì)無從下手。這兩種常見的教學(xué)模式都難以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的戰(zhàn)略目標(biāo)。

2.課程內(nèi)容體系存在局限性

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容幾乎都是按照力、熱、電、光、近代物理實(shí)驗(yàn)的順序進(jìn)行，很少體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的難易程度，也很少涉及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的正逐步從驗(yàn)證走向研究，由訓(xùn)練學(xué)生的基本操作能力發(fā)展為訓(xùn)練學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，如果實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅僅停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)上，就很難實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

3.課程的成績(jī)考核存在局限性

實(shí)驗(yàn)課程考核機(jī)制有利于檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。目前主要有兩種考核方式[4]：

第一，利用平時(shí)成績(jī)考核。對(duì)于基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程非獨(dú)立設(shè)課的專業(yè)而言，實(shí)驗(yàn)課程不單獨(dú)進(jìn)行考試，實(shí)驗(yàn)成績(jī)通過平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定。而平時(shí)成績(jī)則往往根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來給出。這種評(píng)定方法導(dǎo)致學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)課程，甚至于出現(xiàn)抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。

第二，綜合評(píng)定方法考核。對(duì)于獨(dú)立設(shè)課的專業(yè)來講，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)Q于平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)兩部分。這一考核辦法明顯比前一種更具有科學(xué)性，但依然不能很好地反映出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作過程及實(shí)驗(yàn)完成等情況。

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路

1.構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)課程體系

通過多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)往往難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，因此構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)課程體系勢(shì)在必行。適當(dāng)壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，增加綜合性、設(shè)計(jì)性、演示性等不同層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是一個(gè)可行的方法。同時(shí)在條件允許的情況下可以增開開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)訓(xùn)周，為樂于探索的學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地。

2.引入“問題主線”教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性

所謂“問題主線”模式就是以“問題”貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，多被用于理論課程的教學(xué)中。筆者嘗試將這一模式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過提問題的方式引導(dǎo)學(xué)生完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的能力和學(xué)習(xí)的興趣。這一模式尤其適用于原理簡(jiǎn)單、內(nèi)容相對(duì)枯燥、學(xué)生又具有一定基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如單擺測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在動(dòng)手動(dòng)腦解決問題的同時(shí)激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。該教學(xué)模式的關(guān)鍵是問題的提出與引導(dǎo)，問題的過難或者過易都不利于這一模式的開展。筆者在單擺測(cè)重力加速度、液體表面張力系數(shù)的測(cè)定以及磁場(chǎng)的描繪等實(shí)驗(yàn)中均嘗試過使用這一教學(xué)模式，教學(xué)效果良好。

3.引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法不能緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，比如用圖解法處理數(shù)據(jù)，雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但是很多學(xué)生并沒有按照嚴(yán)格的作圖規(guī)范進(jìn)行制圖，甚至于連直尺都不曾用到，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差很大。相比于圖解法，最小二乘法處理數(shù)據(jù)更科學(xué)，但由于這一方法過于復(fù)雜，在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中常常不被采用。隨著科技的發(fā)展，大量的數(shù)據(jù)處理軟件被開發(fā)，如Excel、Origin、Matlab等，這些軟件能夠很好地處理基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并可以擬合曲線、給出不確定度(誤差棒)等，提高了實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度的同時(shí)，降低了原始數(shù)據(jù)處理的難度。

4.建立科學(xué)的考核方式

對(duì)于獨(dú)立設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課程，就要涉及課程的考核方式。要使考核具有全面性，就應(yīng)在每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)上考評(píng)，而且必須具有一定的可行性。對(duì)于基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)?cè)u(píng)定方式可以分為五個(gè)環(huán)節(jié)，即課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、原始數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末考試。每個(gè)環(huán)節(jié)都給出定量的成績(jī)?cè)u(píng)定比例作為實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)，前四個(gè)環(huán)節(jié)均在教學(xué)過程中完成，雖然這樣的考核方式在一定程度上增加了教師的工作量，但是卻能夠更加全面地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平。筆者建議實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)可以由實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%和期末考試占70%的評(píng)定方式細(xì)化為課前預(yù)習(xí)占10%，實(shí)驗(yàn)操作占20%，原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄占10%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%，期末考試成績(jī)?yōu)?0%。這一評(píng)定方式也可以作為非獨(dú)立設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課程的參考。

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