韋 維 張 霆 羅 樂(lè) 郭慧爾
(合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院 安徽 合肥 230009)
工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與改革探索①*
韋 維 張 霆 羅 樂(lè) 郭慧爾*
(合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院 安徽 合肥 230009)
為了提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量,充分發(fā)揮大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力方面的重要作用,針對(duì)目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核制度等方面存在的問(wèn)題與不足,對(duì)工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀做了一些闡述與分析,并結(jié)合合肥工業(yè)大學(xué)的教學(xué)實(shí)際,提出相應(yīng)的改革對(duì)策與措施.
物理實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革 課程設(shè)置
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校理工科專業(yè)學(xué)生所開(kāi)設(shè)的一門必修基礎(chǔ)課程.該課程覆蓋面廣,涉及的內(nèi)容包含豐富的物理學(xué)知識(shí)和思想、物理實(shí)驗(yàn)方法和手段,并能提供綜合性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,且在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)等方面具有其他課程不可替代的作用[1].然而如此重要的一門課程在高校的非物理專業(yè)學(xué)生中,卻普遍存在學(xué)生不夠重視,教學(xué)效果不甚理想的現(xiàn)狀.這其中的原因值得每一位物理實(shí)驗(yàn)教育工作者認(rèn)真思考.如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量,充分發(fā)揮大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)活動(dòng)中的重要地位,是物理實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)盡的責(zé)任,也是一個(gè)值得深入研究的課題.
通過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐和調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn),難以激起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性,造成教學(xué)效果不盡如人意的因素很多,本文主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)分析討論.
2.1教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題
2.1.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目陳舊 缺乏新型實(shí)驗(yàn)
在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大部分是偏重于經(jīng)典和基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),缺少與現(xiàn)代科技新發(fā)展、與工程技術(shù)相結(jié)合的綜合性提高實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性研究實(shí)驗(yàn)[2].在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,各種新知識(shí)和新技術(shù)相繼涌現(xiàn),各個(gè)專業(yè)都在不斷更新新知識(shí)和開(kāi)設(shè)新課程以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程如果不及時(shí)更新拓展一些與各工科專業(yè)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,縮短與科技發(fā)展的差距,必然會(huì)使學(xué)生認(rèn)為該課程缺乏挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性,不能開(kāi)闊學(xué)生視野,造成學(xué)習(xí)興趣下降.
2.1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容籠統(tǒng) 沒(méi)有針對(duì)性
對(duì)于工科專業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程,仍按照傳統(tǒng)的做法,從物理專業(yè)的力、熱、光、電實(shí)驗(yàn)中各抽出幾個(gè)來(lái)組合,對(duì)于不同專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)的項(xiàng)目和要求完全一樣,由教師統(tǒng)一指定,沒(méi)有考慮各專業(yè)自身的專業(yè)特點(diǎn)和認(rèn)知結(jié)構(gòu),這顯然是不科學(xué)的,不能滿足大學(xué)生素質(zhì)拓展的實(shí)際需求[3].
另一方面,非物理專業(yè)學(xué)生來(lái)自不同的學(xué)院和專業(yè),物理基礎(chǔ)不盡相同,不同學(xué)生之間物理成績(jī)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力也往往參差不齊,對(duì)所有學(xué)生采用同樣的要求,勢(shì)必會(huì)造成有些學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)難以完成實(shí)驗(yàn),而有些學(xué)生又覺(jué)得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單.
2.2教學(xué)方式存在的問(wèn)題
2.2.1 教學(xué)模式單一
受傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響,諸如重理論、輕實(shí)踐,重理論知識(shí)的傳授、輕動(dòng)手能力的培養(yǎng)等[4],目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式基本還是以教師為主體的灌輸式教學(xué),即教師先詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)的原理、要求和操作步驟,然后學(xué)生按照教師的講解按部就班地做實(shí)驗(yàn),這種方法容易使學(xué)生對(duì)教師的講授過(guò)于依賴,不認(rèn)真預(yù)習(xí),不注重對(duì)物理實(shí)驗(yàn)思想的理解,不利于啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考以及培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新能力.
2.2.2 教學(xué)手段落后
從教學(xué)手段來(lái)看,在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)高度發(fā)展的今天,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仍然沿襲傳統(tǒng)的板書課堂教學(xué),學(xué)生只是在課堂上被動(dòng)地接受知識(shí).教學(xué)手段的單一落后導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視,缺乏興趣,這在一定程度上抑制了學(xué)生能動(dòng)性的發(fā)揮和個(gè)性的發(fā)展,不利于學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).
2.3考核制度存在的問(wèn)題
2.3.1 考核制度不完善
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的考核目的主要是檢驗(yàn)學(xué)生是否掌握基本的物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)儀器操作技能,重點(diǎn)考查學(xué)生在開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)際動(dòng)手能力[5].但是由于實(shí)驗(yàn)儀器臺(tái)套數(shù)以及師資力量有限等客觀因素,無(wú)法在全校多個(gè)工科專業(yè)實(shí)行大范圍的實(shí)驗(yàn)操作考試,因此對(duì)于學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定主要依據(jù)平時(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末的筆試考試.這在一定程度上導(dǎo)致了學(xué)生把大部分精力都放在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫上,而忽略了平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練,而實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能全面反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和技能的掌握情況,甚至出現(xiàn)個(gè)別學(xué)生平時(shí)不做實(shí)驗(yàn)期末也能拿高分的現(xiàn)象.這對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的培養(yǎng)也是一種損害.
2.3.2 考核標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一
在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的考核中,盡管會(huì)制定一些統(tǒng)一的規(guī)定,如一學(xué)期中曠課的次數(shù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告缺交的次數(shù)達(dá)到一定程度則期末成績(jī)不及格等,但是對(duì)于成績(jī)的具體評(píng)定,沒(méi)有一個(gè)規(guī)范細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn).平時(shí)成績(jī)一般依賴于實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)和學(xué)生平時(shí)的操作情況,而對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫和課堂上的實(shí)驗(yàn)操作,每位教師的要求可能會(huì)有所不同,這就導(dǎo)致了不同班級(jí)之間的成績(jī)沒(méi)有可比性.
在合肥工業(yè)大學(xué)這樣一個(gè)以工科學(xué)生為主的211高校中,如何在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上,優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,完善考核評(píng)價(jià)制度,以調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,充分發(fā)揮大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維方面的重要作用,顯得尤為重要.
針對(duì)上述情況,合肥工業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革探索,具體措施如下.
3.1課程設(shè)置科學(xué)化
3.1.1 分專業(yè)進(jìn)行模塊化教學(xué)
針對(duì)不同專業(yè)重新優(yōu)化組合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.學(xué)校每年開(kāi)設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的非物理專業(yè)有電氣、自動(dòng)化、土木和化工等約40多個(gè),我們根據(jù)各專業(yè)學(xué)科的特點(diǎn),將它們劃分為電子通信、機(jī)械自動(dòng)化、材料化工等幾個(gè)專業(yè)大類,按專業(yè)大類來(lái)配置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以適應(yīng)各專業(yè)學(xué)生發(fā)展的需要.每個(gè)專業(yè)大類的學(xué)生,除了必做一定數(shù)量的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以外,其余實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目則結(jié)合專業(yè)背景和專業(yè)知識(shí)來(lái)配置,形成模塊.做到在保證基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,按專業(yè)大類設(shè)置專業(yè)訓(xùn)練模塊,突出專業(yè)能力的培養(yǎng)[6].
3.1.2 分基礎(chǔ)進(jìn)行多層次教學(xué)
課堂上實(shí)行選課制度,把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為必做部分和選做部分,增加實(shí)驗(yàn)的選做內(nèi)容, 針對(duì)不同物理基礎(chǔ)水平的學(xué)生采用不同要求.學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛(ài)好、物理基礎(chǔ)和專業(yè)背景自由選擇相關(guān)實(shí)驗(yàn),對(duì)于物理基礎(chǔ)較差的學(xué)生,只需完成必做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,達(dá)到該實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的基本要求即可.而對(duì)于那些對(duì)物理實(shí)驗(yàn)感興趣,學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生,可以在必做實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上安排他們進(jìn)行選做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.通過(guò)這種多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排來(lái)滿足不同物理基礎(chǔ)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求[7].
3.1.3 拓展與專業(yè)結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)雖然是基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多,但也要與時(shí)俱進(jìn),以適應(yīng)學(xué)生由基礎(chǔ)向?qū)I(yè)學(xué)科內(nèi)容發(fā)展的需要[8].為此,我們更新引進(jìn)了更多與各學(xué)科專業(yè)緊密相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,讓學(xué)生有更大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇范圍,可以結(jié)合自己的能力和興趣自由選擇與他們專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn).除此之外,還結(jié)合工科不同專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和專業(yè)特點(diǎn),盡可能在原實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上引申它在工程技術(shù)中的應(yīng)用,做到物理實(shí)驗(yàn)與各工科專業(yè)的有機(jī)結(jié)合.
3.2教學(xué)方式多樣化
3.2.1 采用多樣化的教學(xué)模式
在傳統(tǒng)的板書課堂教學(xué)中,我們更加注重學(xué)生的主導(dǎo)地位,根據(jù)各實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),合理安排教師講課與實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)的時(shí)間,講解力求精辟簡(jiǎn)短,將更多的時(shí)間留給學(xué)生自己實(shí)踐,并注重啟發(fā)誘導(dǎo)[9].
除了改進(jìn)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)外,我們還以其他形式豐富課堂教學(xué),例如制作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、教學(xué)視頻錄像和多媒體課件等,在課堂上生動(dòng)形象地向?qū)W生展示各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)物理學(xué)史知識(shí),包括實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生原因,為了解決何種問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想,物理和數(shù)學(xué)的建模過(guò)程等,以此開(kāi)闊學(xué)生視野,增加知識(shí)面,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣.
此外,我們還設(shè)立了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,將一些有代表性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)儀器作為實(shí)驗(yàn)室提供的基本條件對(duì)學(xué)生全面開(kāi)放.在不同的專業(yè)班級(jí)中成立不同的實(shí)驗(yàn)小團(tuán)隊(duì),根據(jù)教師提出的實(shí)驗(yàn)課題或自己提出實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中處于主導(dǎo)型研究地位,包括實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)資料的查閱、實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)論文的寫作以及論文的交流與答辯等.實(shí)驗(yàn)教師在課程中主要起著引導(dǎo)作用,把握“開(kāi)放、指導(dǎo)、評(píng)價(jià)”3個(gè)原則.通過(guò)一些操作性、專業(yè)性和趣味性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的興趣和學(xué)習(xí)積極性.讓學(xué)生在自主實(shí)踐中獲得創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)創(chuàng)新能力.
3.2.2 引入現(xiàn)代化的教學(xué)手段
我們還建設(shè)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),為學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)提供良好的平臺(tái).拍攝教學(xué)視頻短片,制作電子教案,設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,建立實(shí)驗(yàn)試題題庫(kù)等,并把它們放到網(wǎng)頁(yè)上,讓學(xué)生可以在網(wǎng)上學(xué)習(xí)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的原理和操作規(guī)程,了解實(shí)驗(yàn)室的資源配置、最新實(shí)驗(yàn)技術(shù)和新實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)狀況等[10].利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)操作、教師指導(dǎo)和學(xué)生思考等環(huán)節(jié)有機(jī)融合為一體.還在網(wǎng)上開(kāi)設(shè)了物理實(shí)驗(yàn)討論論壇,讓學(xué)生之間有一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心得、經(jīng)驗(yàn)技巧和疑難雜問(wèn)的交流平臺(tái).教師也可以通過(guò)網(wǎng)站在不同地點(diǎn)組織各種實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的分散式教學(xué),回答學(xué)生的問(wèn)題.
3.3考核制度規(guī)范化
3.3.1 開(kāi)展理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)化考試
為了全面反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理方法,尤其是實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握,避免出現(xiàn)學(xué)生忽視實(shí)驗(yàn)操作,通過(guò)抄襲報(bào)告或篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也能得到較高成績(jī)的現(xiàn)象,我們加大了平時(shí)成績(jī)的比例,并且在平時(shí)成績(jī)中加入實(shí)驗(yàn)操作成績(jī),由教師根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作情況當(dāng)堂給出,還增加了實(shí)驗(yàn)口試成績(jī),即學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中,教師隨機(jī)對(duì)操作過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn),學(xué)生及時(shí)地回答問(wèn)題.
在實(shí)驗(yàn)筆試考試中,加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器性能和實(shí)驗(yàn)操作技能的考查[11].在設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)試卷時(shí),注意理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作的有機(jī)結(jié)合,例如在筆試考試時(shí)讓學(xué)生寫出儀器操作步驟、調(diào)節(jié)方法、注意事項(xiàng),或列出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等,避免學(xué)生平時(shí)不做實(shí)驗(yàn),考試也能過(guò)關(guān)的現(xiàn)象發(fā)生.
在實(shí)驗(yàn)操作考試中,為了解決儀器設(shè)備短缺的問(wèn)題,引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)考試專用的仿真儀器,讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)操作考試[12].不僅能節(jié)省人力物力,還能有效避免考試時(shí)由于儀器設(shè)備性能不同帶來(lái)的操作考試誤差.
3.3.2 制定詳細(xì)規(guī)范的評(píng)分細(xì)則
為了使實(shí)驗(yàn)成績(jī)客觀準(zhǔn)確地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的重視程度以及進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的積極性,還制定了一個(gè)詳細(xì)的《物理實(shí)驗(yàn)評(píng)分細(xì)則》,詳細(xì)規(guī)定物理實(shí)驗(yàn)考核的內(nèi)容、形式、成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等.在細(xì)則制定時(shí)把握這幾個(gè)原則:平時(shí)考評(píng)側(cè)重于對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、態(tài)度、實(shí)驗(yàn)規(guī)范、習(xí)慣和實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫能力進(jìn)行考核;實(shí)驗(yàn)筆試側(cè)重于檢查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法等知識(shí)點(diǎn)的掌握情況;實(shí)驗(yàn)口試側(cè)重于對(duì)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)解決問(wèn)題的能力進(jìn)行考核;實(shí)驗(yàn)操作考試側(cè)重于對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和現(xiàn)場(chǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力進(jìn)行考核.讓學(xué)生和教師在考核時(shí)都有制度可依,按制度執(zhí)行.
以上教學(xué)改革措施在合肥工業(yè)大學(xué)工科專業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了良好的效果.這些措施對(duì)于改進(jìn)教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)學(xué)科發(fā)展起到非常重要的作用.但是,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的工作,仍然需要廣大實(shí)驗(yàn)教育工作者共同探討并付出努力.
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TeachingStatusandReformExplorationonEngineeringUniversityPhysicsExperiment
Wei Wei Zhang Ting Luo Le Guo Huier
(School of Electronic Science & Applied Physics,Hefei University of Technology,Hefei,Anhui 230009)
In order to improve the teaching quality of college physics experiment,and give full play to the important role of College Physics Experiment in the respects of cultivating students′ practice and innovation capability,the teaching current status of engineering physics experiment in college are introduced and analyzed aiming at the problems and deficiencies of the course in teaching content,teaching mode and examination system,and corresponding reform measures are put forward combined with the teaching practice of HeFei University of Technology in this paper.
physics experiment;reform of teaching;course offered
2017-04-24)
**安徽省重大教學(xué)改革研究項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào):2013ZDJY018
韋維(1979- ),女,博士,講師,主要從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究工作.