應用型本科院校大學物理實驗教學改革初探的教育論文
摘要：物理實驗是科學實驗的先驅，體現了大多數科學實驗的共性，在實驗思想、實驗方法以及實驗手段等方面是各學科科學實驗的基
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物理實驗是科學實驗的先驅，體現了大多數科學實驗的共性，在實驗思想、實驗方法以及實驗手段等方面是各學科科學實驗的基礎。所以，大學物理實驗是高等學校理工科類專業對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程；是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端；是培養學生科學實驗能力、提高實驗素質的重要基礎。它在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用[1]。
應用型本科院校是以應用型為辦學定位，以區域經濟、社會需求和就業為導向，著力培養應用型人才，其教學體系建設體現“應用”二字，核心環節則是實驗實踐教學。因此，大學物理實驗課程對應用型人才的培養有著更加重要的意義[2]。
然而，從教學實踐中發現，多數應用型本科院校尤其是民辦高校，大學物理實驗教學還存在一些弊端，比如：課程學時減少，教學資源匱乏；忽略學生現狀，實驗設置不能體現學生個性化的需求；教學方法死板，教學模式單一等等。鑒于這種情況，有必要對大學物理實驗教學進行改革。本文基于《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》(以下簡稱《基本要求》)，結合大多數應用型本科院校大學物理實驗課程教學的現狀，針對應用型本科院校的辦學特點，立足我校理工科專業大學物理實驗的教學改革，對應用型本科院校的大學物理實驗教學進行研究與討論，構建應用型本科院校大學物理實驗課程教學的新模式。
一、分層次、模塊化教學
高考考試改革后,很多省份高考是自主命題,高考的模式也不盡相同,于是就出現了同樣是理工科的學生,他們在高中選修測試的科目也可以不同,即使是同一個專業學生，選修測試科目也不盡相同。對大學物理實驗課程而言,把物理作為選修測試科目的學生一般具有較好的實驗基礎技能、動手能力與數據處理能力，物理理論知識與物理實驗能夠得到較好的結合；而其他學生物理理論和實驗基礎相對薄弱。這種差異隨著應用型本科院校辦學規模的不斷擴大而愈發明顯。
因此，大學物理實驗課程的教學，必須要考慮學生實驗基礎的差異，進行分層次、模塊化教學。即實驗內容打破傳統的按力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等順序編排的方式，按照由淺入深、循序漸進的原則，考慮到不同學生的物理基礎和各專業物理實驗的需求，把實驗內容分成四個教學模塊[3]，分別是：預備性實驗模塊、基礎性實驗模塊、綜合性實驗模塊、設計或研究性實驗模塊。其中基礎性實驗模塊和綜合性實驗模塊為理工科學生必修，預備性實驗模塊、設計或研究性實驗模塊為選修。
預備性實驗模塊又可稱為“前導性實驗模塊”，主要面向實驗基礎較差的學生，給他們提供一個前期的實驗訓練平臺，盡快的適應大學物理實驗課程內容，比如：單擺實驗、測量物體的密度，測定重力加速度，測量薄透鏡的焦距，測定冰的熔化熱、測定非線性元件的伏安特性等。
基礎性實驗模塊主要學習基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能和基本測量方法、誤差與不確定度及數據處理的理論與方法等，可涉及力、熱、電、光、近代物理等各個領域的內容，比如：金屬線脹系數的測量，轉動法測定剛體的轉動慣量、液體比熱容的測量，示波器的使用，直流電橋測量電阻，霍爾效應及其應用、邁克爾遜干涉儀、分光計測量棱鏡的折射率，光柵衍射等。
綜合性實驗模塊是指在同一個實驗中涉及到力學、熱學、電磁學、光學、近代物理等多個知識領域，綜合應用多種方法和技術的實驗。此類實驗的目的是鞏固學生在基礎性實驗階段的學習成果、開闊學生的眼界和思路，提高學生對實驗方法和實驗技術的綜合運用能力，比如：密立根油滴實驗，聲速的測定，共振發測量彈性模量，音頻信號光纖傳輸技術試驗，夫蘭克-赫茲試驗等。
設計或研究性實驗模塊主要面向學有余力、對實驗有興趣的學生，根據給定的實驗題目、要求和實驗條件，由學生自己設計方案并基本獨立完成全過程的實驗，或圍繞基礎物理實驗的課題，由學生以個體或團隊的形式，以科研方式進行的實驗。通過設計或研究性實驗模塊能夠開發學生的智力，激發他們的創新精神以及分析問題解決問題的能力，逐步形成創造性思維，從而具備科學的實驗素養，比如自組顯微鏡、望遠鏡，萬用表的組裝與調試，電子溫度計的組裝與調試，非線性電阻的研究，非平衡電橋研究，音叉聲場研究等。
二、開放式實驗教學
開放式實驗教學給予了學生較大的自主空間，學生由單純的被動實驗變為積極主動實驗，為學生創造一個能夠發揮自身特長的教學環境，提高獨立解決實驗問題與實際應用能力，有利于學生個性發展、創新意識與創新精神的培養。同時，大大地提高了實驗室儀器設備的利用率，充分發揮了儀器設備的投資效益與使用效益，符合應用型本科院�！俺杀咀钚』c效益最大化”的原則。
按照《基本要求》，各高校應積極創造條件進行開放式物理實驗教學，在教學時間、空間和內容上給學生較大的選擇自由。結合分層次、模塊化教學，筆者認為預備性實驗模塊、設計或研究性實驗模塊應向學生完全開放。物理實驗基礎薄弱的學生可選修預備性實驗進行補差訓練，學有余力的學生可根據自己學習的需要自主選擇設計性實驗，或在教師指導下進行專題實驗研究，在時間、內容上不受限制，充分滿足優生優培的教學需要。但是，開放式實驗教學加大了教師的工作量，實驗室承擔的教學任務加重了，所以，必須培養與建設一支結構合理、愛崗敬業的物理實驗教師隊伍。
三、建立網絡虛擬實驗室
虛擬實驗是利用計算機及仿真軟件來模擬實驗的環境及過程，隨著信息技術的發展，虛擬實驗教學已經成為加強實踐教學、提高教學質量的重要手段。在大學物理實驗教學中引入虛擬實驗，將有效緩解很多應用型本科院校在經費、場地、器材等方面普遍面臨的困難和壓力，而且開展網上虛擬實驗教學能夠突破傳統實驗對“時、空”的限制，讓學生充分利用課余時間進行實驗前的預習和實驗后的復習有助于提高大學物理實驗教學的效率。另外，對于一些實驗儀器結構復雜、設計精密且價格昂貴的實驗，可以通過仿真軟件來實現，讓學生在虛擬的環境中，接觸更多的現代化設備和科學實驗方法，能夠大大的開闊視野和思維，提高學生的綜合能力。但虛擬實驗替代不了真實的實驗操作，而是作為傳統實驗的有效補充，因此,應該把傳統實驗和虛擬實驗這兩種教學模式有機地結合起來，揚長避短。
四、以學生為主體，靈活運用多種教學方法
傳統教學方式往往是老師先把實驗儀器調整好,課上詳細講解實驗原理和操作步驟,指出實驗中應注意的問題和要求，甚至做出實驗演示，學生只要被動地按照教師演示的步驟機械地重復實驗操作,就能順利的完成實驗并得出結果，甚至有的實驗不做也能推導出實驗結果。這就導致學生在思想認識上對大學物理實驗課程不夠重視,課前不認真預習,實驗操作都是按部就班的應付了事。這種傳統灌輸式教學方式在一定程度上限制了學生的主動性和積極性,難以激發他們對實驗課的.興趣,抑制了學生的創新意識、創新思維和創新能力的發展，更是偏離了應用型本科院校對人才培養的目標和要求。因此,我們必須確立學生的主體地位,靈活運用啟發式、引導式、交互式等多種課堂教學方法，充分調動學生的積極性和創造性[4]。
�。ㄒ唬﹩l式教學
在大學物理實驗課堂教學中，教師提出思路和方向，啟發學生積極去思考實驗設計思想、實驗方法、操作技術、數據處理的可靠性以及與工程實際的結合點，以問題激發學生的主動思維，目的是使學生從知識的被動接受者轉變為知識的主動探索者，激發學生學習的積極性，培養學生的應用意識、創新意識和探索精神。
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根據大學物理實驗的多樣性特點，一些綜合性、研究性的實驗，內容會涉及到其他學科的知識，學生僅僅具備物理學的知識、采用傳統的實驗方法是完不成的。所以，在實驗教學過程中，教師要引導學生從多方位來審視、分析、判斷問題，引導學生突破物理學科的界限，應用多學科的知識來解決問題。如測量半導體P-N結的物理特性實驗，教師要引導學生了解電子學、材料學、固體物理學、光學等方面的知識；從激光全息照相、核磁共振等實驗，引導學生主動了解現代科技發展前沿及研究動態，使學生意識到大學物理實驗在科學研究領域的重要地位，對學生科學素質的培養有一定的促進作用。
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交互式教學，就是讓學生在充分預習的基礎上，積極參與課堂教學實踐．比如實驗前教師隨機抽幾名學生講解實驗原理、介紹儀器使用方法、演示操作過程及實驗現象，同學們可以相互討論或提問，教師適時給予補充或發問。交互式教學擯棄了傳統教學模式的弊端，弘揚了“以學生為主體、教師為主導”的教學思想，這種物理實驗教學方式為學生主體價值的自我實現提供了平臺，是人本主義教育觀點的具體體現。實踐證明，交互式教學大大地激發了學生的學習興趣，培養了學生理論聯系實際、靈活運用知識和技能解決實際問題的能力，提高了實驗教學效果。
參考文獻：
[1]教育部高等學校物理基礎課程教學指導分委員會理工科類大學物理實驗課程教學基本要求[Ｍ].北京:高等教育出版社,2010.
[2]縱榜峰.基于應用型人才培養的大學物理實驗教學的思考[J].宿州學院學報,2012,27(8):113-115.
[3]高潭華,劉雪梅.地方性應用型理工科院校大學物理實驗教學體系的構建[J].大學物理實驗,2014,27(1):105-107.
[4]王鐵云.基于基本要求的新建本科院校大學物理實驗教學模式研究[J].物理與工程,2012,22(3):12-15.
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