蘇春燕，高譚華，葉靖瑩，展德會(huì)，劉雪梅

(武夷學(xué)院，福建 武夷山　354300)

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新建本科院校工科專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革——以大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)為例

蘇春燕，高譚華，葉靖瑩，展德會(huì)，劉雪梅

(武夷學(xué)院，福建 武夷山354300)

摘 要：結(jié)合新建本科院校工科專業(yè)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)及“90”后學(xué)生的時(shí)代特征，以大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)為例，揭示基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的不足。針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式與新建本科院校培養(yǎng)目標(biāo)的矛盾，提出改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、將“微課” “大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的教學(xué)模式改革并分析其必要性。

關(guān)鍵詞：新建本科院校；工科專業(yè)；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式改革

1新建本科院校工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的基本矛盾

1.1傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與新建本科院校人才培養(yǎng)目標(biāo)的矛盾

新建本科院校，以武夷學(xué)院為例，人才培養(yǎng)的思路為“圍繞一個(gè)主題、堅(jiān)持兩個(gè)面向、培育四會(huì)人才”。即：1.培養(yǎng)應(yīng)用型人才；2.面向地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，面向?qū)W生成長(zhǎng)成才需求；3.培育會(huì)做人、會(huì)學(xué)習(xí)、會(huì)應(yīng)用、會(huì)創(chuàng)新人才。根據(jù)人才培養(yǎng)的思路，應(yīng)用型本科院校實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)著重考慮培育學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主創(chuàng)新的能力，讓學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中，更好的鍛煉發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由于諸多因素的限制，常常采用封閉式教學(xué)。為了讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)老師不得不詳細(xì)的為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，大多數(shù)學(xué)生因此，“依葫蘆畫(huà)瓢”，快速的完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，卻對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造，實(shí)驗(yàn)的原理及實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁饬x全然未知；由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)的限制，多數(shù)情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)人均一套實(shí)驗(yàn)儀器的教學(xué)模式，這些都極大的限制了學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下實(shí)現(xiàn)的教學(xué)效果，無(wú)疑是對(duì)學(xué)生和老師時(shí)間和精力的極大浪費(fèi)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)后，學(xué)生的收獲幾乎為零。例如：武夷學(xué)院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是關(guān)于長(zhǎng)度測(cè)量的訓(xùn)練，期間用了3個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)老師的講解后，讓不同工科專業(yè)的學(xué)生利用游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)、讀數(shù)顯微鏡對(duì)不同物體的長(zhǎng)度測(cè)量進(jìn)行訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，學(xué)生能夠按時(shí)的完成測(cè)量并準(zhǔn)確讀出物體的尺寸。然而，若干個(gè)星期之后，在進(jìn)行“楊氏模測(cè)定”實(shí)驗(yàn)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，有一大部分同學(xué)在測(cè)量鋼絲直徑及長(zhǎng)度時(shí)，無(wú)法根據(jù)儀器的精度進(jìn)行準(zhǔn)確的估讀，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)極大誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與新時(shí)代下學(xué)生特點(diǎn)的矛盾

隨著時(shí)間的推移，中國(guó)發(fā)生了翻天覆地的變化，從過(guò)去科技落后的時(shí)代，變成了如今的信息化數(shù)字時(shí)代，人們無(wú)論在物質(zhì)上還是人文觀點(diǎn)上，都發(fā)生著巨大的變化，教育，毫不例外也受到了很大的影響。當(dāng)代本科生，多以90后為主。這是伴隨著信息化成長(zhǎng)起來(lái)的一代，在信息技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代里成長(zhǎng)起來(lái)的他們，能隨時(shí)隨地接觸到各種新鮮事物，因此，每天接受到的信息量也越來(lái)越大，且信息特點(diǎn)多數(shù)呈現(xiàn)“碎片化”的形式，如“微博”、“微信”、“微電影”?；谶@樣的時(shí)代特點(diǎn)，當(dāng)代學(xué)生已習(xí)慣利用課間時(shí)間，借助手機(jī)、平板等智能移動(dòng)媒體，時(shí)時(shí)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)信息，他們對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的依賴感，也很難長(zhǎng)時(shí)間靜下心來(lái)學(xué)習(xí)。而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，多數(shù)均采用以班級(jí)為單位，由老師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解、演示和指導(dǎo)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中按照教師的指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。每次實(shí)驗(yàn)，教師講解的時(shí)間約占實(shí)驗(yàn)課1/3，然而大部分學(xué)生并沒(méi)有在這段時(shí)間里把握住教師講解的重點(diǎn)，卻必須在更短的時(shí)間里得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，于是不得不照老師的演示按部就班，甚至有部分同學(xué)直接坐等其他成員的數(shù)據(jù)進(jìn)行抄襲，這極大的影響了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

1.3大學(xué)物理傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與工科專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)的矛盾

首先，傳統(tǒng)普通物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，主要分為熱、力、光、電等幾個(gè)獨(dú)立部分。由于受到諸多因素如：教學(xué)經(jīng)費(fèi)短缺等的影響，該部分實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期沿襲使用陳舊的教學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也是經(jīng)久不換。縱觀20世紀(jì)以來(lái)的各項(xiàng)科技成果，很少能在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容中有所體現(xiàn)。而新建本科院校工科專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是成為應(yīng)用型人才，他們?cè)谔と肷鐣?huì)之后，將第一時(shí)間面臨各種先進(jìn)儀器?？墒窃趯W(xué)校里接收到的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的內(nèi)部邏輯聯(lián)系卻沒(méi)有得到統(tǒng)一，學(xué)生在陳舊的儀器上面，只是“走過(guò)場(chǎng)”式的測(cè)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并沒(méi)有真正打開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀器的“黑匣子”蓋，不明白儀器構(gòu)造和原理，使他們很難在步入社會(huì)后較好的熟悉并應(yīng)用嶄新的儀器。其次，陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏與工科各專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)之間的聯(lián)系，在學(xué)生看來(lái)，這樣的實(shí)驗(yàn)似乎沒(méi)有意義。在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)常有學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)操作此類實(shí)驗(yàn)的意義提出：“做這個(gè)實(shí)驗(yàn)有什么用啊”，“我只不過(guò)測(cè)出了一組數(shù)據(jù)而已”，“沒(méi)有技術(shù)含量的機(jī)械重復(fù)挺浪費(fèi)時(shí)間的”等質(zhì)疑。

2大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的幾點(diǎn)建議

針對(duì)以上矛盾，我們實(shí)驗(yàn)室對(duì)如何改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量展開(kāi)了討論，提出以下幾點(diǎn)建議。

2.1改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，吸引學(xué)生興趣，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，武夷學(xué)院基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)室在高譚華教授的帶領(lǐng)下，針對(duì)武夷學(xué)院理工科專業(yè)特點(diǎn)，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行編著，全書(shū)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)10個(gè)，綜合性實(shí)驗(yàn)8個(gè)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)9個(gè)，研究性實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容全面涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理，并系統(tǒng)介紹了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理方法。其主要目的有：1.對(duì)于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，剔除內(nèi)容陳舊，對(duì)工科學(xué)生實(shí)際應(yīng)用影響較小的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(如天平的使用及密度的測(cè)量等)；精選能夠提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，且在?shí)際生活工作中極有可能用到的類似實(shí)驗(yàn)(如：用集成霍爾元件測(cè)定亥姆霍茲磁線圈磁場(chǎng)等)。2.對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)，結(jié)合了武夷學(xué)院地方性、應(yīng)用型新建本科院校的辦校特點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)了8個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，旨在提升學(xué)生應(yīng)用知識(shí)，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力。3.對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要目的是讓各專業(yè)的學(xué)生，在基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成。如：導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定。土木建筑專業(yè)的學(xué)生可在完成綜合性實(shí)驗(yàn)《材料導(dǎo)熱系數(shù)和膨脹系數(shù)測(cè)定》的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)土壤的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。期間要求學(xué)生根據(jù)測(cè)量?jī)x器特點(diǎn)，對(duì)土壤樣品的制備及如何減小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的熱損失，如何控制含水率、孔隙率等因素對(duì)土壤導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定的影響進(jìn)行全面考慮，極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的自主性，且與學(xué)科特點(diǎn)緊密結(jié)合，很好的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣和積極性。

2.2更新教學(xué)手段，將“微課”引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中

結(jié)合新時(shí)代下學(xué)生與網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系的特點(diǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)空間已從固定、封閉的形式走向靈活、多元。為了讓學(xué)生能夠借助手機(jī)等智能移動(dòng)媒體，更好的將碎片化的時(shí)間應(yīng)用于學(xué)習(xí)，將“微課”引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中是十分必要的。

碎片化學(xué)習(xí)指的是學(xué)習(xí)者根據(jù)自身學(xué)習(xí)需求，利用零散的時(shí)間及分布式的空間，利用多樣化學(xué)習(xí)媒體，學(xué)習(xí)零散知識(shí)的一種學(xué)習(xí)方式。碎片化學(xué)習(xí)是微型、隨時(shí)隨地發(fā)生的，相對(duì)于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，具有學(xué)習(xí)時(shí)間短，內(nèi)容少，學(xué)習(xí)活動(dòng)短小的特點(diǎn)[2]，很好的滿足了當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，而“微課”剛好能夠達(dá)到碎片化學(xué)習(xí)的條件。它是一種基于教學(xué)模塊的學(xué)習(xí)微視頻，每個(gè)視頻時(shí)常約15分鐘，具有突出的主題。其應(yīng)用載體一般基于智能手機(jī)，平板電腦等智能移動(dòng)媒體，是當(dāng)代學(xué)生高頻率使用的媒體設(shè)備。將“微課”引入大學(xué)物理教學(xué)，有利于提高教學(xué)的靈活性，滿足學(xué)習(xí)者自步調(diào)學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)課程的可用性和再生性。為了提高我校工科專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，本實(shí)驗(yàn)室以高譚華教授主編的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》教材為依托，將10個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)拍攝成微視頻的形式上傳到服務(wù)器，并以此替代每次實(shí)驗(yàn)課前1/3之一的講授時(shí)間。微視頻的內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄五大部分，其中以實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作為視頻拍攝重點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生可利用教學(xué)“微視頻”對(duì)當(dāng)次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，并利用間隙時(shí)間，針對(duì)有疑惑的地方進(jìn)行反復(fù)觀看，如此一來(lái)，省去了課上老師講授的時(shí)間，還能加深學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，大大提高學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)操的效率。

2.3改變教學(xué)模式，引進(jìn)大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

在將“微課”引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，能夠很好的解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前的預(yù)習(xí)問(wèn)題，幫助學(xué)生高效率的完成實(shí)驗(yàn)操作，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是，在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中，由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)的限制，存在部分同學(xué)沒(méi)有獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，而是幾個(gè)人合作完成。這將導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理沒(méi)有完全掌握。不僅如此，很多儀器在使用的過(guò)程中，學(xué)生只“知其然而不知其所以然”，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造并不十分清楚，只是機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)而已。比如在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)“電子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究”時(shí)，很多學(xué)生能夠根據(jù)電路圖快速的連接電路，調(diào)節(jié)旋鈕，不到半個(gè)小時(shí)的時(shí)間便可將偏轉(zhuǎn)電壓Vd(磁偏電流I)大小及其對(duì)應(yīng)的電子束光點(diǎn)移動(dòng)距離D讀出，完成數(shù)據(jù)記錄。但是對(duì)偏轉(zhuǎn)電壓(磁偏電流)如何影響電子束運(yùn)動(dòng)，電子束偏移何時(shí)沿縱向(y軸)何時(shí)沿橫向(x軸)并不十分理解。總而言之，這樣的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生真正弄懂實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上能夠所有創(chuàng)新從而真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的是十分不利的。要想改變這種狀況，必須發(fā)揮信息化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將實(shí)際實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，借助仿真平臺(tái)，讓學(xué)生能夠打開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀器的“黑匣子”蓋。于是，本實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)中國(guó)科技大學(xué)的“大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，營(yíng)造多元化教學(xué)模式。該團(tuán)隊(duì)研制了國(guó)際、國(guó)內(nèi)第一套計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)[3]，開(kāi)創(chuàng)了新的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生極大的影響。近幾年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)又創(chuàng)建了“基于組件的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)”，我校已將該軟件引入，以創(chuàng)造多元化教學(xué)模式。該實(shí)驗(yàn)將儀器作為組件，調(diào)用于不同的物理實(shí)驗(yàn)或調(diào)用于同一實(shí)驗(yàn)的不同方案，組建為不同的實(shí)驗(yàn)。這能夠進(jìn)一步為學(xué)生營(yíng)造良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，徹底打破模仿式的教學(xué)模式，為學(xué)生實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)性、研究型、開(kāi)放性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)造了新條件。

4結(jié)論

信息化社會(huì)，智能移動(dòng)多媒體的普及，使人們更加容易獲得豐富的教學(xué)資源。傳統(tǒng)的教師講授模式已經(jīng)無(wú)法吸引學(xué)生的興趣，多媒體的利用將成為輔助學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主流。為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，不斷探索并研究新的教學(xué)模式是每一個(gè)實(shí)驗(yàn)老師任重而道遠(yuǎn)的永恒主題，我們必將為此不懈努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求[M].北京：高等教育出版社，2010.

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Teaching Model Reform of Basic Experiment in Engineer New University——Take Physic Experiments for Instance

SU Chun-yan,GAO Tan-hua,YE Jing-ying,ZHAN De-hui,LIU Xue-mei

(Wuyi University,Fujian Wuyishan 354300)

Abstract：Combining the characteristic of engineer students and the trait of post-90s,taking physic experiments for instance,we open out the deficiency of teaching model in basic experiment.Aiming for the contradiction between traditional teaching model and train objective in New University,we present a new method of innovating Basic Experiments’ contents,meanwhile,putting Microlecture and Simulation Experiments into the process of experiment teaching.In addition,we analyses the necessity of these teaching model reforms.

Key words：new university；engineering course；physic experiments；teaching model reform

中圖分類號(hào)：G 642.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.001.037

文章編號(hào)：1007-2934(2016)01-0137-03

基金項(xiàng)目：福建省實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目(Sj2013004)；福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目(JA15517)；武夷學(xué)院科研基金項(xiàng)目(XL201406)。

收稿日期：2015-09-05