劉扭參，李俊青

(河南工程學(xué)院數(shù)理科學(xué)系，河南鄭州 451191)

開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐

劉扭參，李俊青

(河南工程學(xué)院數(shù)理科學(xué)系，河南鄭州 451191)

在分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端的基礎(chǔ)上，結(jié)合河南工程學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心在開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作中的探索，綜合闡述了開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本內(nèi)涵，探討了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)方面的實(shí)踐效果，并根據(jù)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作的進(jìn)一步開展提出幾點(diǎn)建議.

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);開放式;創(chuàng)新能力;實(shí)驗(yàn)改革;實(shí)驗(yàn)室管理

0 引言

實(shí)驗(yàn)課程的根本目的是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并最終解決問題的能力.然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，多遵循“按部就班”的原則，即要求學(xué)生在規(guī)定課時(shí)內(nèi)使用規(guī)定器材完成既定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這一做法極大地限制了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力［1－3］.因此，為彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的不足之處，可增設(shè)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的［4－5］.

1 開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜述

開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念是相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言的，傳統(tǒng)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由實(shí)驗(yàn)教師確定，實(shí)驗(yàn)時(shí)間由校方統(tǒng)一安排.學(xué)生要在指定學(xué)時(shí)內(nèi)，依照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)步驟，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剿腊褰┗?，學(xué)生被動(dòng)接受，極大地限制了其主觀的創(chuàng)造性思維.開放實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方式、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和時(shí)間進(jìn)行全面開放.

1.1 開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

目前，全國幾乎所有高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本都由實(shí)驗(yàn)教師安排決定，學(xué)生不能根據(jù)自己的專業(yè)和興趣自由選擇.這樣的教學(xué)方式極大地限制了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，壓制了學(xué)生的創(chuàng)新性思維.近年來，不少高校為克服這一弊端，不斷嘗試各種手段進(jìn)行改革，如根據(jù)專業(yè)不同把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為必做和選做，如此一來學(xué)生在一定程度上可以自由選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而一定程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性.但這些做法依然具有相當(dāng)大的局限性，學(xué)生可選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目十分有限，更不可能進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn).開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就是要在實(shí)驗(yàn)設(shè)施允許的條件下，全面開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生可依據(jù)自己的實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容.在條件具備的情況下，允許學(xué)生根據(jù)自己的需求在一定限度中改進(jìn)或自制實(shí)驗(yàn)器具，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì).

1.2 開放實(shí)驗(yàn)方法

傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)方法主要是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及指導(dǎo)教師講解按部就班地完成指定項(xiàng)目.實(shí)驗(yàn)原理、思路及操作步驟均已事先確定.開放實(shí)驗(yàn)方法突破傳統(tǒng)教學(xué)思路的束縛，以激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新能力性、鍛煉學(xué)生實(shí)踐操作能力為首位，盡可能營造便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的開放環(huán)境.各部門可根據(jù)設(shè)備器材、指導(dǎo)教師人數(shù)、實(shí)驗(yàn)室容量及基本實(shí)驗(yàn)課程情況，安排實(shí)驗(yàn)室開放的相關(guān)事宜.具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，可由學(xué)生與指導(dǎo)教師商議后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件決定.

1.3 開放實(shí)驗(yàn)對(duì)象和時(shí)間

實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)設(shè)備要對(duì)全體教師和學(xué)生進(jìn)行全面開放，對(duì)象不僅包括相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，而且要在條件允許的情況下，盡可能滿足其他有這方面興趣的學(xué)生的需求.在條件具備的情況下，可一定程度上面對(duì)社會(huì)開放，這樣既可大大提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，也滿足了更多有意于此的人的需求.基本實(shí)驗(yàn)課程一般由教務(wù)處統(tǒng)一安排，實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)基本固定.將各時(shí)段閑置實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備器材統(tǒng)籌安排，在一定人員監(jiān)管下，開放給學(xué)生進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn).

2 開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初步實(shí)踐

在我?！皩W(xué)以致用，全面發(fā)展”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)教育觀念指導(dǎo)下，物理實(shí)驗(yàn)中心對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行了初步嘗試，并取得了一定的成果，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn).另外，我們目前已制定了配套的開放式實(shí)驗(yàn)管理制度，并在實(shí)踐中不斷完善修改.接下來，我們將逐步拓展開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和對(duì)象的范圍，增加開放實(shí)驗(yàn)時(shí)間，爭取最大限度地利用有限的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，滿足更多學(xué)生的相關(guān)需求.

2009年物理實(shí)驗(yàn)中心就進(jìn)行了開放實(shí)驗(yàn)的嘗試，把每周六、日作為實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間，將實(shí)驗(yàn)室中的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全天開放，開放的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)為20個(gè)，但由于受場(chǎng)地人員的限制，以及當(dāng)時(shí)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，所以真正意義上的開放實(shí)驗(yàn)還未建立.

隨著物理實(shí)驗(yàn)中心先進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的增加，2010年實(shí)驗(yàn)中心嘗試成立了開放實(shí)驗(yàn)室，以激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新能力、鍛煉學(xué)生實(shí)踐操作能力為首位，盡可能營造便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的開放環(huán)境.第一，實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間由每周末兩天，延長為每周五、六、日三天;第二，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放:目前，開放的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已達(dá)到32個(gè)，其中綜合性物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)近60%.這樣，除了規(guī)定的基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，還有其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可供選擇，不同層次的學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和所學(xué)專業(yè)自主進(jìn)行選擇;第三，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式開放，在實(shí)驗(yàn)課程中，教師負(fù)責(zé)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)條件，簡單講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)備使用要點(diǎn)、咨詢答疑及維持課堂紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)安全等.具體的實(shí)驗(yàn)步驟、儀器操作、數(shù)據(jù)測(cè)量記錄和處理等均由學(xué)生獨(dú)立完成.因此，開放式實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐操作技能要求較高.

近三年來的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐探索證明:開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)切實(shí)可行，且行之有效.在物理實(shí)驗(yàn)課程的改革實(shí)踐中，我們充分認(rèn)識(shí)到，教學(xué)實(shí)驗(yàn)必須“兩手抓，兩手都要硬”，一手抓基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，做好面廣量大的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，另一手更要重視學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，加強(qiáng)創(chuàng)新型研究人才的培養(yǎng).實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的核心就是激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，營造“創(chuàng)新型研究”的學(xué)習(xí)氛圍，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量.

3 開放實(shí)驗(yàn)的實(shí)際困難與解決方案

開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)較之傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，確實(shí)在培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力等方面具有極大優(yōu)勢(shì).但是在實(shí)現(xiàn)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐探索中，無法避免會(huì)遇到各式各樣的困難.具體情況如下:

(1)隨著開放實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)的增加，參與其中的學(xué)生人數(shù)不斷增加，這在加快開放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)程的同時(shí)，也無可避免地給實(shí)驗(yàn)室管理人員造成了極大的困難，設(shè)備的損耗也急劇上升.為解決上述問題，我們專門制定了相應(yīng)的管理制度.首先，參加開放實(shí)驗(yàn)的學(xué)生必須提前給實(shí)驗(yàn)室管理教師提交申請(qǐng)預(yù)約，確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間及所需設(shè)備，這樣一來，不僅能減少實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān)，也能盡量避免學(xué)生集中、設(shè)備供不應(yīng)求的高峰和學(xué)生稀少、設(shè)備閑置的低谷，提高開放實(shí)驗(yàn)室的有效利用率.此外，學(xué)生實(shí)驗(yàn)前須充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和所用到的儀器設(shè)備.同時(shí)，每一個(gè)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排專人管理實(shí)驗(yàn)器材，以盡量減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損耗.條件允許的情況下，學(xué)校若能設(shè)立各類開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目專項(xiàng)基金，將更有利于保障實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)、修理及更新工作.

(2)盡管開放實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^大地激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，但完成后學(xué)生并不能像其他課程一樣修得一定學(xué)分，而完全僅憑個(gè)人興趣.在進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)的過程中，一些學(xué)生僅完成了部分工作就因?yàn)閷?shí)驗(yàn)遇到困難、其他課程任務(wù)繁重或興趣轉(zhuǎn)移等緣故而半途而廢.為此，校方可對(duì)學(xué)生參與開放實(shí)驗(yàn)的完成情況進(jìn)行考核，據(jù)此獎(jiǎng)勵(lì)若干學(xué)分作為計(jì)入應(yīng)修學(xué)分或課外學(xué)分.對(duì)于完成具有獨(dú)創(chuàng)性成果的學(xué)生以及開放實(shí)驗(yàn)過程中表現(xiàn)積極突出的學(xué)生，經(jīng)指導(dǎo)教師推薦、綜合討論后，在獎(jiǎng)學(xué)金及其他相關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)的評(píng)定中可酌情給予加分，從而進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生參與開放實(shí)驗(yàn)積極性并增強(qiáng)堅(jiān)持到底的信心.

(3)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，開放實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)老師的工作量及重要性更為突出.但是開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)不計(jì)入實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的工作量，僅由教務(wù)處發(fā)給一定的工作量補(bǔ)貼.這種制度大大限制了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作中的積極性.對(duì)于這一問題，學(xué)校若能將實(shí)驗(yàn)教師在各開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的指導(dǎo)工作課時(shí)計(jì)入相應(yīng)的教學(xué)工作量，可以在較大程度上提高實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師配合開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作的積極主動(dòng)性.

另外，受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備種類及指導(dǎo)教師人數(shù)的限制，實(shí)驗(yàn)室可提供給學(xué)生選擇的開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多樣性嚴(yán)重受到制約，更無法滿足學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的需求.因此，在更進(jìn)一步挖掘?qū)嶒?yàn)室已有條件潛力的基礎(chǔ)上，需要盡可能爭取學(xué)校給予工作支持和資金投入，進(jìn)而更新補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)備、豐富實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并發(fā)展實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室各方人員的參與積極性，為進(jìn)一步開展開放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作做好準(zhǔn)備.

簡而言之，開放實(shí)驗(yàn)室是深化高等教育體制改革、加強(qiáng)高等院校素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力的重要手段之一.開放實(shí)驗(yàn)室不是簡單的場(chǎng)地設(shè)備的開放問題，而是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，涉及實(shí)驗(yàn)室的硬件軟件資源配置問題、實(shí)驗(yàn)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)問題、科學(xué)規(guī)范管理制度的制定等多個(gè)方面，同時(shí)還要與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、學(xué)習(xí)方法等方面的改革相輔相成，并結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況和條件制定具體計(jì)劃.開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)已在我校物理實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行了初步實(shí)踐，并取得了基本成功，但需改進(jìn)完善之處依然相當(dāng)多.在接下來的工作中，一方面要繼續(xù)加強(qiáng)開放實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的相關(guān)培訓(xùn)工作，完善實(shí)驗(yàn)管理人員的監(jiān)管職責(zé)，另一方面也要對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室配套的管理規(guī)章制度進(jìn)行進(jìn)一步完善.相信在開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的實(shí)踐進(jìn)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量必將得到全面提升，為教育培養(yǎng)出兼?zhèn)渚C合實(shí)踐能力與自主創(chuàng)新能力的創(chuàng)造型研究人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

［1］ 張艷亮.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)施探究式教學(xué)的探索［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2009，22(3):104－107.

［2］ 趙子珍，覃以威，李丹.普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2009，7(5):68－69.

［3］ 張立輝，朱春蓮，徐彬.開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與研究［J］.江漢大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，37(3):108－110.

［4］ 顧留華，夏海蘭，黨傳升.建立實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行機(jī)制的思考與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25(2):157－159.

［5］ 劉琴.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究現(xiàn)狀及展望［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010，8(4):81－82.

Exploration and Practice on Opening Mode of Physics Experiment Teaching

LIU Niu-can，LI Jun-qing

(Department of Mathematical and Physical Science，Henan Institute of Engineering，Zhengzhou451191，China)

Based on the analysis on disadvantages of traditional experiment teaching，the connotation of open experiment teaching is generally elaborated，combined with the case of open experiment teaching which has been practiced in the physical experiment teaching demonstration center of Henan Institute of Engineering.And how it works in fostering the students’comprehensive ability is discussed based on that case.Then some countermeasures for further work on the open laboratory construction are proposed according to the lessons learned in practice.

college physics experiment;opening mode;ability of innovation;experiment reform;laboratory management

G642.0

A

1007－0834(2012)01－0058－03

10.3969/j.issn.1007－0834.2012.01.019

2011－12－20

河南工程學(xué)院2011年度教學(xué)研究項(xiàng)目(JY201114)

劉扭參(1963—)，男，河南郟縣人，河南工程學(xué)院數(shù)理科學(xué)系教授，主要研究方向:物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).