郭子蘭

(合肥學(xué)院,安徽 合肥 230022)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索
——談“少臺(tái)套大循環(huán)”教學(xué)模式與管理

郭子蘭

(合肥學(xué)院,安徽 合肥 230022)

教學(xué)改革的最終目標(biāo)都是為了有益于學(xué)生的全面發(fā)展以及實(shí)踐能力的提高。以大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革為例,介紹了“少臺(tái)套大循環(huán)”的實(shí)驗(yàn)改革與教學(xué)管理方法。經(jīng)過(guò)兩年多“少臺(tái)套大循環(huán)”的運(yùn)行,這種改革不僅提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力,而且在教學(xué)資源有效配置方面探索出一種可行的運(yùn)行模式。

少臺(tái)套大循環(huán);實(shí)驗(yàn)操作能力;實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理;設(shè)備利用率

1 目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀

目前多數(shù)工科院校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)都是在大學(xué)物理課程教學(xué)的框架下,完成相應(yīng)的必修實(shí)驗(yàn)。教學(xué)過(guò)程是老師先講解,隨后學(xué)生一起做,采用多臺(tái)套設(shè)備模式。整個(gè)過(guò)程基本上是在實(shí)驗(yàn)老師的全程指導(dǎo)下完成的。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與新時(shí)代對(duì)大學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)的要求,以及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的終極目標(biāo):進(jìn)一步理解物理理論、提高實(shí)驗(yàn)技能、啟迪創(chuàng)新思維之間都存在一定的矛盾。

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ脚c現(xiàn)實(shí)培養(yǎng)目標(biāo)之間的矛盾,合肥學(xué)院自2008年九月起,對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大膽改革嘗試,即“少臺(tái)套大循環(huán)”的教學(xué)模式,一方面切實(shí)提高學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能;另一方面,大大提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率,探索出一條可行的改革之路。

2 少臺(tái)套大循環(huán)的運(yùn)行模式

所謂的“少臺(tái)套”就是利用少量的實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)滿足實(shí)驗(yàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。我院的少臺(tái)套大循環(huán)源自德國(guó)應(yīng)用科技大學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。其?shí)歐洲的眾多大學(xué)皆采用這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。一方面因?yàn)榈聡?guó)的在校大學(xué)生人數(shù)相對(duì)較少;另一方面,有些教學(xué)(科研)實(shí)驗(yàn)設(shè)備確實(shí)價(jià)格不菲,因?yàn)樵谖鞣絿?guó)家,最好的設(shè)備往往都在科研(院)所。優(yōu)化教學(xué)資源配置最好的方法就是提高設(shè)備的利用率。德國(guó)應(yīng)用科技大學(xué)的學(xué)生循環(huán)使用教學(xué)(科研)設(shè)備的方法,無(wú)疑給了我們重要的啟迪。

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)一般分為兩個(gè)學(xué)期,每個(gè)學(xué)期完成8～10個(gè)實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn),如按標(biāo)準(zhǔn)班45人計(jì)算,分成兩組,至少23臺(tái)套實(shí)驗(yàn)設(shè)備,依據(jù)我院理工科學(xué)生1300人左右計(jì)算,設(shè)備使用次數(shù)56次,基本上半個(gè)學(xué)期就完成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)的大循環(huán),隨后設(shè)備要閑置到第二年。采用少臺(tái)套大循環(huán)后,設(shè)備投入顯著降低,利用率明顯提高。如果每個(gè)實(shí)驗(yàn)投放12套設(shè)備,使用次數(shù)變?yōu)?12次。目前我院大學(xué)物理一個(gè)實(shí)驗(yàn)投放6套設(shè)備,設(shè)備使用率就大大提高了。

所謂的“大循環(huán)”就是指全院實(shí)驗(yàn)學(xué)生輪流實(shí)驗(yàn)。這就要求實(shí)驗(yàn)室在開放前,必須制定一個(gè)科學(xué)合理的大循環(huán)計(jì)劃,學(xué)生要在計(jì)劃的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理與考核的改革

少臺(tái)套大循環(huán)在教學(xué)運(yùn)行過(guò)程中可以大大降低設(shè)備的投入,提高設(shè)備利用率,但也不可避免地存在:循環(huán)周期長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)安排難度大、教師指導(dǎo)難度大以及時(shí)間長(zhǎng)等諸多問(wèn)題。為保證改革的順利實(shí)施,提高學(xué)生素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、克服少臺(tái)套大循環(huán)的缺陷,我院在實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、教學(xué)形式、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行了全面的改革:

3.1 教學(xué)管理模式的改變

為順應(yīng)“少臺(tái)套大循環(huán)”的實(shí)驗(yàn)改革,我院的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理由過(guò)去計(jì)劃管理變?yōu)楝F(xiàn)在的教學(xué)過(guò)程管理。過(guò)去是以專業(yè)/班級(jí)為單元制定試驗(yàn)計(jì)劃,一切按照老師的安排與要求完成教與學(xué)的任務(wù)?，F(xiàn)在,在新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较?為確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)有序,以全院理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大循環(huán)計(jì)劃為基礎(chǔ),立足于每個(gè)實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)的過(guò)程管理。為此,學(xué)院建立了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng),并采用學(xué)生實(shí)驗(yàn)信息卡制。學(xué)生可以利用校園網(wǎng)的公共平臺(tái),經(jīng)身份確認(rèn)后,就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)選擇和預(yù)約。

3.1.1 學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程管理

我院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)信息卡制,要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前,必須對(duì)選擇的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自學(xué),全面掌握實(shí)驗(yàn)的要求與內(nèi)容,了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的知識(shí)以及具體的操作規(guī)范。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程包括:自學(xué)→預(yù)習(xí)測(cè)試→實(shí)驗(yàn)仿真練習(xí)→實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約→實(shí)驗(yàn)室操作→實(shí)驗(yàn)報(bào)告→實(shí)驗(yàn)考試等過(guò)程。

(1)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)預(yù)約

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),專門配合少臺(tái)套大循環(huán)實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)建造的。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)權(quán)限由實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心教師控制,并發(fā)布每學(xué)期的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這套系統(tǒng)分為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)預(yù)約三個(gè)模塊。實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生必須先自學(xué),認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容,明確選定實(shí)驗(yàn)的目的、任務(wù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、操作過(guò)程等內(nèi)容,然后才可以進(jìn)入預(yù)習(xí)機(jī)房完成預(yù)習(xí)測(cè)試,測(cè)試合格后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)仿真模塊進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),最后才能夠完成實(shí)驗(yàn)預(yù)約。預(yù)習(xí)測(cè)試的內(nèi)容采用隨機(jī)試題,每次登錄,題目都不同。因此,實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)只是完成實(shí)驗(yàn)的第一步。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)約分為集體預(yù)約和網(wǎng)上學(xué)生單獨(dú)預(yù)約兩種形式。集體預(yù)約是指教學(xué)系部與實(shí)驗(yàn)中心的預(yù)約。預(yù)約系要以教學(xué)班級(jí)為單元,對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組,每組學(xué)生做相同的實(shí)驗(yàn),分組數(shù)依據(jù)實(shí)驗(yàn)中心開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)而定;網(wǎng)上學(xué)生單獨(dú)預(yù)約是指那些因種種原因沒(méi)能在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生設(shè)計(jì)的,學(xué)生可以通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)約,當(dāng)預(yù)約學(xué)生數(shù)滿足最少臺(tái)套數(shù)實(shí)驗(yàn)要求之后,學(xué)生就可以去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。

(2)學(xué)生實(shí)驗(yàn)信息卡

我院的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)信息卡登記制。信息卡包括學(xué)期(年)的必修實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目以及每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程等相關(guān)記錄,學(xué)生每完成一步或者完成一個(gè)實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)教師都會(huì)在相應(yīng)位置簽字確認(rèn)。當(dāng)學(xué)生完成所有實(shí)驗(yàn)之后,實(shí)驗(yàn)信息卡要回收到教學(xué)管理部門進(jìn)行復(fù)核,并作為學(xué)生成績(jī)考核的一個(gè)部分。

(3)實(shí)驗(yàn)期末考核制

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程中,除了保證設(shè)備一人一臺(tái)套的要求外,每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生獨(dú)立操作完成,在全部實(shí)驗(yàn)完成后,期末還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)抽考,作為期末成績(jī)?？己说男问接泄P試、口試以及實(shí)驗(yàn)操作。

3.1.2 教師教學(xué)的過(guò)程管理

(1)教師業(yè)務(wù)能力的崗前培訓(xùn)與管理

少臺(tái)套大循環(huán)的實(shí)驗(yàn)形式要求實(shí)驗(yàn)老師每次指導(dǎo)多個(gè)實(shí)驗(yàn),徹底改變了過(guò)去一個(gè)老師每次指導(dǎo)一個(gè)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。這就要求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師一方面要業(yè)務(wù)非常熟悉,另一方面還要能夠快速地從一個(gè)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)切換到另一個(gè)實(shí)驗(yàn)。我院實(shí)驗(yàn)中心在實(shí)施少臺(tái)套大循環(huán)之前,就對(duì)所有實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行了業(yè)務(wù)培訓(xùn),規(guī)范了在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過(guò)程中的講解、操作?、實(shí)驗(yàn)報(bào)告批閱等方面的統(tǒng)一要求,并制定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)管理規(guī)定和要求。

(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程檢查

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)過(guò)程中,我院實(shí)驗(yàn)中心每學(xué)期都對(duì)教師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行定期和不定期的教學(xué)檢查,并依據(jù)教學(xué)管理的相關(guān)規(guī)定,對(duì)教師教學(xué)過(guò)程進(jìn)行業(yè)務(wù)考核。一方面要檢查實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過(guò)程,從實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告批閱、實(shí)驗(yàn)考試等多方面進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控。另一方面還走訪學(xué)生了解具體的教學(xué)效果。

(3)不斷提升教師業(yè)務(wù)水平

為提高教師業(yè)務(wù)水平,我院實(shí)驗(yàn)中心還定期組織教師進(jìn)行業(yè)務(wù)交流、外出參觀學(xué)習(xí)、業(yè)務(wù)進(jìn)修等,并積極開展各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教研活動(dòng)。

3.2 教學(xué)形式的改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式從原來(lái)的教師講學(xué)生做,變?yōu)閷W(xué)生獨(dú)立完成。由于采用了實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng),學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前,就已經(jīng)掌握了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所涉及的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用和實(shí)驗(yàn)的整個(gè)操作過(guò)程等,從而減少了教師在實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)的講解指導(dǎo)過(guò)程,使學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)練習(xí)與操作。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師成為了學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的協(xié)助者、答疑者和啟發(fā)者。

3.3 教學(xué)時(shí)間的保證

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室全天候開放是保證“少臺(tái)套大循環(huán)”教學(xué)改革的時(shí)間保障。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備循環(huán)次數(shù)的增加,導(dǎo)致設(shè)備使用的時(shí)間也大大增加,為保證教學(xué)任務(wù)的完成,我院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室采用了開放式管理,每周包括周末在內(nèi),每天開放12小時(shí),確保學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)約不會(huì)出現(xiàn)擁堵想像。

3.4 教學(xué)內(nèi)容的改革

作為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革的一個(gè)方面,我院的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)課,并進(jìn)行學(xué)分制管理。但大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)畢竟是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),應(yīng)服務(wù)于專業(yè)教育的需要。因此,我院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容選材上,立足于專業(yè)需求,進(jìn)行模塊化教學(xué),不同的模塊適合于不同的專業(yè)。此外,大學(xué)物理還重新開發(fā)了一些新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,增加了一些綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于過(guò)去那些因臺(tái)套數(shù)少而不能做的實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在也都可以發(fā)揮了作用。目前我院大學(xué)物理可開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多達(dá)20多個(gè)。學(xué)生在完成必修實(shí)驗(yàn)之外,還可以繼續(xù)選修選做其他感興趣的實(shí)驗(yàn)。

3.5 學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核形式的改革

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課,我院也采用了“N+2”學(xué)生成績(jī)考核辦法,要求學(xué)生不僅要完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,還要養(yǎng)成良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度,一方面注重(“2”)實(shí)驗(yàn)期末考試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績(jī),另一方面還非常注重過(guò)程考核(“N”),其中包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律等諸多方面,從而培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。

4 實(shí)驗(yàn)改革的效果

我院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)通過(guò)兩年多的少臺(tái)套大循環(huán)的教學(xué)實(shí)踐,得到了廣大師生的一致好評(píng),而且這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谖以阂驳玫搅艘欢ǖ耐茝V,具體效果如下:

(1)學(xué)生的自學(xué)能力和實(shí)驗(yàn)技能得到了提升。在試驗(yàn)中學(xué)生的主導(dǎo)性和獨(dú)立性得到了充分的體現(xiàn)。

(2)大大降低了數(shù)據(jù)抄襲和混實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)象。由于實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立操作以及一個(gè)實(shí)驗(yàn)室多個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)開設(shè),對(duì)于那些“懶惰”學(xué)生而言,自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都必須要去親自操作才可以得到,從而使每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度得到了端正,培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精神。

(3)更加有效地利用了實(shí)驗(yàn)空間,做到了一室多用,無(wú)形中放大了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源的價(jià)值。

(4)大大提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率,提升了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的價(jià)值,有效降低了教學(xué)成本的投入。

(5)大大加快了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新率,確保實(shí)驗(yàn)設(shè)備是用壞了,而不是放壞了。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新日新月異,新設(shè)備的出現(xiàn)無(wú)疑會(huì)對(duì)大學(xué)物理教育起到積極的作用。在已有設(shè)備尚可使用的情況下購(gòu)置新設(shè)備也是對(duì)教學(xué)資源的浪費(fèi)。

(6)目前我院五個(gè)工科系的部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)以及金工實(shí)習(xí)(實(shí)訓(xùn))等也在實(shí)行少臺(tái)套大循環(huán)的教學(xué)模式,并且都收到了良好的教學(xué)效果。

5 存在的問(wèn)題與分析

5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞和維護(hù)難度加大

由于采用了這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,在大大提高了設(shè)備的利用率同時(shí),也直接導(dǎo)致了設(shè)備的損傷,這就要求實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要不斷地進(jìn)行維護(hù)和修復(fù),保證教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)刻處于良好運(yùn)行狀態(tài)。

5.2 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師工作量倍增

過(guò)去一個(gè)實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)教師可能一次或者兩次就指導(dǎo)完畢,現(xiàn)在采用了少臺(tái)套大循環(huán),指導(dǎo)教師的指導(dǎo)次數(shù)明顯增加,另外,由于采用實(shí)驗(yàn)室開放,教師還要根據(jù)學(xué)生的預(yù)約情況對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作出適時(shí)調(diào)整,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的在崗時(shí)間也大大增加。因此,在新的教學(xué)模式下,對(duì)教師工作量也需要作出一個(gè)科學(xué)的評(píng)估,以便于進(jìn)一步調(diào)動(dòng)教師的工作積極性。

[1]樂(lè)永康.德國(guó)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況介紹[J].物理實(shí)驗(yàn),2001,21(3).

[2]方康年.淺談開放式實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理[J].合肥學(xué)院學(xué)報(bào),2008(1).

[3]吳詩(shī)芬.借鑒德國(guó)“少臺(tái)套、大循環(huán)”運(yùn)行模式的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與探索[J].中國(guó)電力教育,2009(8).

[4]閆友房.高等工科院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].新西部,2008(8).

Experiment Teaching Mode and Management on a Small Quantity of Equipment with Big Cycle of Experimenters

GUOZi-lan

(Hefei University,Anhui,Hefei 230022)

The final aim of any teaching reformation is beneficial tOstudents’all-sided development as well as tOenhancement of their practical abilities.As an example in experiment reformation of university physics(ERUP).A small quantity of equipment with big cycle of experimenters and experiment teaching management are introduced in the text.After twOyears’running of ERUP,the reformation not only improves students’operational abilities in experiments,but alsOfinds out a feasible running mode in efficient use of teaching resource.

A small quantity of equipment with big cycle of experimenters;Experiment operational ability;Experiment teaching management,;Experiment equipment using rate

G642

A

1007-2934(2010)06-0096-04

2010-06-07