周文真

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試論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化

周文真

（湖南科技學(xué)院 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，湖南 永州 425199）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)激發(fā)和培養(yǎng)大學(xué)生的觀察力、想象力、創(chuàng)造力、動(dòng)手能力起著非常重要的作用，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式和手段很難適應(yīng)信息化時(shí)代的要求。必須從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容等有關(guān)課堂教學(xué)及學(xué)生課堂學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估、考核、總結(jié)等方面進(jìn)行信息化改革，來(lái)達(dá)到信息化時(shí)代大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和要求。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革；信息化

1 問(wèn)題的提出

“做實(shí)驗(yàn)確實(shí)非常重要，因?yàn)槿魏卫碚摏](méi)實(shí)驗(yàn)證明是沒(méi)有用的，實(shí)驗(yàn)可以推翻理論，理論絕對(duì)不能推翻實(shí)驗(yàn)。”（丁肇中）大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的課程，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的觀察、想象、創(chuàng)造能力有著其他課程不可替代的作用。引導(dǎo)學(xué)生深入觀察各種自然現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立開(kāi)展科學(xué)研究工作的素質(zhì)和能力[1]。通過(guò)對(duì)儀器設(shè)備的調(diào)試、操作，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、對(duì)多種儀器設(shè)備的操作技能、理論聯(lián)系實(shí)際的能力等都會(huì)得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。更重要的是，通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使大學(xué)生能夠真正地正確體會(huì)、理解和掌握不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中那些精妙的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)原理和獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方法，并在今后的工作中與相關(guān)的專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，就可能有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造。[2]大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的作用是顯而易見(jiàn)的。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然重要，但當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀并不值得樂(lè)觀，在許多高校普遍存在以下方面的問(wèn)題：一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，60%以上來(lái)源于經(jīng)典物理，反映當(dāng)代物理發(fā)展的新趨勢(shì)、新方向的內(nèi)容較少；二是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類型缺乏新意，現(xiàn)行的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)大多是一些驗(yàn)證性、仿效性的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)型的、創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)很少，這既不不利于激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，更難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的能力；三是考試考核方式方法落后，目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核辦法基本上是沿襲傳統(tǒng)方法——統(tǒng)一時(shí)間，讓所有學(xué)生做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在根據(jù)學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告給予評(píng)分，既不重視學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，也不看重學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)思想、能力，因此，考試難以做到客觀準(zhǔn)確；四是教學(xué)管理落后，多數(shù)高校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理仍停留在傳統(tǒng)的教學(xué)管理模式和水平上，未能充分利用信息技術(shù)革新的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生只能按照學(xué)校的課程計(jì)劃一成不變地去做實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致大量的實(shí)驗(yàn)資源（儀器設(shè)備、師資）閑置，未能發(fā)揮應(yīng)有效益，開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)形同虛設(shè)，致使許多有興趣、有天賦潛能的學(xué)生的要求難以得到滿足。凡此等等，我們必須認(rèn)真思考并回答——當(dāng)今大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)向何處去？

2 信息化是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化就是以計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)手段帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效益的過(guò)程；它是將現(xiàn)代信息技術(shù)與先進(jìn)的管理理念相融合，轉(zhuǎn)變大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式方法、師生教學(xué)互動(dòng)模式、管理模式、成績(jī)?cè)u(píng)定模式，重新整合大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、提高大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和科研能力的過(guò)程。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理的精髓是信息集成，其核心依托計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)及其網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)把實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的選擇、方案的設(shè)計(jì)、時(shí)間地點(diǎn)的安排、儀器的配置與準(zhǔn)備、指導(dǎo)老師的選擇、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)與收集、實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)集成起來(lái)，形成師生及管理者共享資源、信息，實(shí)行最優(yōu)化原則來(lái)提高現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的利用效率，充分發(fā)揮教師的能動(dòng)性和積極性，同時(shí)在尊重大學(xué)生的自主性的基礎(chǔ)上，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣、發(fā)掘其學(xué)習(xí)潛能，從而使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得良好的教育、教學(xué)效果。

相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化具有二大特征：一是改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)管理模式，實(shí)行立體全方位管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)教師、實(shí)驗(yàn)課堂、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、學(xué)生全面管理的管理目標(biāo)。就得要求對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理進(jìn)行深化改革，在現(xiàn)有信息資源共享的基礎(chǔ)上，使教師與學(xué)生、教師之間、實(shí)驗(yàn)教學(xué)部門(mén)與理論課教學(xué)部門(mén)之間以及負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的部門(mén)與學(xué)校相關(guān)部門(mén)之間交流和溝通更直接，從而大大提高管理效率，降低管理成本。二是運(yùn)用信息技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)流程和環(huán)節(jié)（如教師、學(xué)生、教學(xué)過(guò)程、作業(yè)批改、成績(jī)?cè)u(píng)定等）實(shí)行有效控制和管理，實(shí)現(xiàn)各種要素配置最優(yōu)化、各個(gè)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合而達(dá)到最合理化，即能實(shí)現(xiàn)資源共享，又可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控。是故，信息化是當(dāng)代大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)。

3 加大教改力度，實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化

實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，至少應(yīng)進(jìn)行以下幾方面：第一，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)選擇信息化改革；現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)（物理學(xué)更甚）發(fā)展日新月異，作為物理學(xué)的基礎(chǔ)課程——大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容的選擇必須與時(shí)俱進(jìn)，體現(xiàn)現(xiàn)代科技發(fā)展變化的時(shí)代風(fēng)貌，反映其時(shí)代特征。要開(kāi)設(shè)好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（既適合本校學(xué)生的實(shí)際，又要體現(xiàn)現(xiàn)代科技發(fā)展要求），就要充分利用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，搜集國(guó)內(nèi)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的情況，通過(guò)網(wǎng)上調(diào)查，確準(zhǔn)了解、把握本校學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)等實(shí)際情況，確定開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并隨著情況變化而不斷調(diào)整，以確保大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的有效貫徹。第二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的信息化改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理信息化可分為三個(gè)層次：最高層次是學(xué)校層次，中間是教學(xué)系部層次，最后是實(shí)驗(yàn)管理員和任課教師層次。傳統(tǒng)意義上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理僅僅集中或注重中間層次，學(xué)校很少掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有關(guān)數(shù)據(jù)、信息，對(duì)開(kāi)設(shè)了些什么實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、是誰(shuí)主講、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、進(jìn)度等等很少過(guò)問(wèn)，這往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)缺少頂層設(shè)計(jì)與指導(dǎo)，降低該課程教學(xué)目的的全局性、前瞻性；傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理也不太重視最低層次的管理，導(dǎo)致管理難以做到具體化、精細(xì)化。[3]由于信息技術(shù)的進(jìn)步，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理實(shí)行全面化、三層次協(xié)同化提供的技術(shù)支持，充分利用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)平臺(tái)，學(xué)校從宏觀上進(jìn)行設(shè)計(jì)、指導(dǎo)，系部進(jìn)行具體規(guī)劃管理，將學(xué)校的意圖、指導(dǎo)思想傳達(dá)給授課教師，并將教師反映的信息數(shù)據(jù)匯總存檔保存，同時(shí)向?qū)W校有關(guān)部門(mén)報(bào)備；教師與實(shí)驗(yàn)管理員合作，收集授課對(duì)象——學(xué)生的有關(guān)信息數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)具體的、切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)劃，制成電子文檔，發(fā)送給系部管理者。如此，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理既可宏觀調(diào)控，又能具體、精細(xì)到人，甚至到每一節(jié)課、每一個(gè)實(shí)驗(yàn)。第三，實(shí)行教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容等有關(guān)課堂教學(xué)信息化；[4]實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的雙邊活動(dòng)，教學(xué)能否取得預(yù)期效果（使學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)、發(fā)展能力等）其關(guān)鍵在于教師的所作所為。教師的基本能力素養(yǎng)是比較穩(wěn)定的，難以短時(shí)間內(nèi)得以提高，但課前準(zhǔn)備工作（主要包括教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方案）可以做得盡可能的完善完美。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方案進(jìn)行信息化，能產(chǎn)生兩個(gè)方面的良好效果：其一，科學(xué)合理的教學(xué)計(jì)劃、適用完善教學(xué)方案公諸于網(wǎng)上，可供同行學(xué)習(xí)、參考，提高學(xué)習(xí)者的教學(xué)水平；其二，教學(xué)新手或教學(xué)水平較差的將其教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方案公諸于網(wǎng)上，可以得到同行或水平較高者的幫助指導(dǎo)，再改進(jìn)自己的計(jì)劃與方案，快速提高自己的教學(xué)能力和水平。第四，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作信息化改革；[5]現(xiàn)代教學(xué)理論研究指出，現(xiàn)代課堂教學(xué)方式正向大眾化和個(gè)別化方向發(fā)展。利用計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作實(shí)行信息化，教師可以輕松地監(jiān)控整個(gè)課堂或多個(gè)課堂（主要是開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)）情況，盡可能地實(shí)現(xiàn)教學(xué)大眾化，克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受場(chǎng)地和人數(shù)限制的缺點(diǎn)；另一方面，學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)和視頻設(shè)備與指導(dǎo)老師直接對(duì)話，接受一對(duì)一的個(gè)別幫助與指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的個(gè)別化。第五，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估、考核、總結(jié)信息化；評(píng)估、考核是檢驗(yàn)教學(xué)效果的方法手段。對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核實(shí)現(xiàn)信息化，即學(xué)生在裝備計(jì)算機(jī)和視頻監(jiān)控設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室完成考試考核，教師既可以得到學(xué)生考試的結(jié)果如實(shí)驗(yàn)報(bào)告，又可以了解掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程，綜合二者的情況，給出的成績(jī)會(huì)更加科學(xué)合理；同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)試卷進(jìn)行評(píng)判，可以減少人為因素，使之更為客觀、高效，使教師從繁重枯燥的閱卷工作中解脫出來(lái)。每個(gè)學(xué)期或每門(mén)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束，教師寫(xiě)好總結(jié)與心得，電子文稿存檔匯總，既可做考評(píng)依據(jù)，又可與同行或他人進(jìn)行相互交流，或提高自己，或幫助他人。

信息化是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和方向，是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的工作。需要我們不斷地研究、探索、嘗試，不停地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)才能逐漸地走向成熟、完善。

[1]胡成華,史玲娜.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式的探索與實(shí)踐[J].物理與工程,2012,(1):44-46.

[2]王素紅.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的嘗試[J].工科物理,1998,(6):32-33.

[3]黃英群,王秀娥,趙佳,劉漪.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)研究[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2007,(4):115-117.

[4]林琦.計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2013,(1):108-110.

[5]李堅(jiān),姜向東,王敏.利用信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)資源的有效合理利用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2003,(2):110-113.

（責(zé)任編校：宮彥軍）

2016－04－26

湖南省教育廳普通高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（湘教通[2012]142號(hào))。

周文真（1968－），女，湖南永州人，湖南科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)殡娮有畔W(xué)與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

G642.0

A

1673-2219（2017）06-0034-02