应用型本科院校大学物理实验教学改革初探的教育论文
摘要：物理实验是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基
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物理实验是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。所以，大学物理实验是高等学校理工科类专业对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程；是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端；是培养学生科学实验能力、提高实验素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用[1]。
应用型本科院校是以应用型为办学定位，以区域经济、社会需求和就业为导向，着力培养应用型人才，其教学体系建设体现“应用”二字，核心环节则是实验实践教学。因此，大学物理实验课程对应用型人才的培养有着更加重要的意义[2]。
然而，从教学实践中发现，多数应用型本科院校尤其是民办高校，大学物理实验教学还存在一些弊端，比如：课程学时减少，教学资源匮乏；忽略学生现状，实验设置不能体现学生个性化的需求；教学方法死板，教学模式单一等等。鉴于这种情况，有必要对大学物理实验教学进行改革。本文基于《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》(以下简称《基本要求》)，结合大多数应用型本科院校大学物理实验课程教学的现状，针对应用型本科院校的办学特点，立足我校理工科专业大学物理实验的教学改革，对应用型本科院校的大学物理实验教学进行研究与讨论，构建应用型本科院校大学物理实验课程教学的新模式。
一、分层次、模块化教学
高考考试改革后,很多省份高考是自主命题,高考的模式也不尽相同,于是就出现了同样是理工科的学生,他们在高中选修测试的科目也可以不同,即使是同一个专业学生，选修测试科目也不尽相同。对大学物理实验课程而言,把物理作为选修测试科目的学生一般具有较好的实验基础技能、动手能力与数据处理能力，物理理论知识与物理实验能够得到较好的结合；而其他学生物理理论和实验基础相对薄弱。这种差异随着应用型本科院校办学规模的不断扩大而愈发明显。
因此，大学物理实验课程的教学，必须要考虑学生实验基础的差异，进行分层次、模块化教学。即实验内容打破传统的按力学、热学、电磁学、光学和近代物理等顺序编排的方式，按照由浅入深、循序渐进的原则，考虑到不同学生的物理基础和各专业物理实验的需求，把实验内容分成四个教学模块[3]，分别是：预备性实验模块、基础性实验模块、综合性实验模块、设计或研究性实验模块。其中基础性实验模块和综合性实验模块为理工科学生必修，预备性实验模块、设计或研究性实验模块为选修。
预备性实验模块又可称为“前导性实验模块”，主要面向实验基础较差的学生，给他们提供一个前期的实验训练平台，尽快的适应大学物理实验课程内容，比如：单摆实验、测量物体的密度，测定重力加速度，测量薄透镜的焦距，测定冰的熔化热、测定非线性元件的伏安特性等。
基础性实验模块主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本测量方法、误差与不确定度及数据处理的理论与方法等，可涉及力、热、电、光、近代物理等各个领域的内容，比如：金属线胀系数的测量，转动法测定刚体的转动惯量、液体比热容的测量，示波器的使用，直流电桥测量电阻，霍尔效应及其应用、迈克尔逊干涉仪、分光计测量棱镜的折射率，光栅衍射等。
综合性实验模块是指在同一个实验中涉及到力学、热学、电磁学、光学、近代物理等多个知识领域，综合应用多种方法和技术的实验。此类实验的目的是巩固学生在基础性实验阶段的学习成果、开阔学生的眼界和思路，提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力，比如：密立根油滴实验，声速的测定，共振发测量弹性模量，音频信号光纤传输技术试验，夫兰克-赫兹试验等。
设计或研究性实验模块主要面向学有余力、对实验有兴趣的学生，根据给定的实验题目、要求和实验条件，由学生自己设计方案并基本独立完成全过程的实验，或围绕基础物理实验的课题，由学生以个体或团队的形式，以科研方式进行的实验。通过设计或研究性实验模块能够开发学生的智力，激发他们的创新精神以及分析问题解决问题的能力，逐步形成创造性思维，从而具备科学的实验素养，比如自组显微镜、望远镜，万用表的组装与调试，电子温度计的组装与调试，非线性电阻的研究，非平衡电桥研究，音叉声场研究等。
二、开放式实验教学
开放式实验教学给予了学生较大的自主空间，学生由单纯的被动实验变为积极主动实验，为学生创造一个能够发挥自身特长的教学环境，提高独立解决实验问题与实际应用能力，有利于学生个性发展、创新意识与创新精神的培养。同时，大大地提高了实验室仪器设备的利用率，充分发挥了仪器设备的投资效益与使用效益，符合应用型本科院校“成本最小化与效益最大化”的原则。
按照《基本要求》，各高校应积极创造条件进行开放式物理实验教学，在教学时间、空间和内容上给学生较大的选择自由。结合分层次、模块化教学，笔者认为预备性实验模块、设计或研究性实验模块应向学生完全开放。物理实验基础薄弱的学生可选修预备性实验进行补差训练，学有余力的学生可根据自己学习的需要自主选择设计性实验，或在教师指导下进行专题实验研究，在时间、内容上不受限制，充分满足优生优培的教学需要。但是，开放式实验教学加大了教师的工作量，实验室承担的教学任务加重了，所以，必须培养与建设一支结构合理、爱岗敬业的物理实验教师队伍。
三、建立网络虚拟实验室
虚拟实验是利用计算机及仿真软件来模拟实验的环境及过程，随着信息技术的发展，虚拟实验教学已经成为加强实践教学、提高教学质量的重要手段。在大学物理实验教学中引入虚拟实验，将有效缓解很多应用型本科院校在经费、场地、器材等方面普遍面临的困难和压力，而且开展网上虚拟实验教学能够突破传统实验对“时、空”的限制，让学生充分利用课余时间进行实验前的预习和实验后的复习有助于提高大学物理实验教学的效率。另外，对于一些实验仪器结构复杂、设计精密且价格昂贵的实验，可以通过仿真软件来实现，让学生在虚拟的环境中，接触更多的现代化设备和科学实验方法，能够大大的开阔视野和思维，提高学生的综合能力。但虚拟实验替代不了真实的实验操作，而是作为传统实验的有效补充，因此,应该把传统实验和虚拟实验这两种教学模式有机地结合起来，扬长避短。
四、以学生为主体，灵活运用多种教学方法
传统教学方式往往是老师先把实验仪器调整好,课上详细讲解实验原理和操作步骤,指出实验中应注意的问题和要求，甚至做出实验演示，学生只要被动地按照教师演示的步骤机械地重复实验操作,就能顺利的完成实验并得出结果，甚至有的实验不做也能推导出实验结果。这就导致学生在思想认识上对大学物理实验课程不够重视,课前不认真预习,实验操作都是按部就班的应付了事。这种传统灌输式教学方式在一定程度上限制了学生的主动性和积极性,难以激发他们对实验课的.兴趣,抑制了学生的创新意识、创新思维和创新能力的发展，更是偏离了应用型本科院校对人才培养的目标和要求。因此,我们必须确立学生的主体地位,灵活运用启发式、引导式、交互式等多种课堂教学方法，充分调动学生的积极性和创造性[4]。
（一）启发式教学
在大学物理实验课堂教学中，教师提出思路和方向，启发学生积极去思考实验设计思想、实验方法、操作技术、数据处理的可靠性以及与工程实际的结合点，以问题激发学生的主动思维，目的是使学生从知识的被动接受者转变为知识的主动探索者，激发学生学习的积极性，培养学生的应用意识、创新意识和探索精神。
（二）引导式教学
根据大学物理实验的多样性特点，一些综合性、研究性的实验，内容会涉及到其他学科的知识，学生仅仅具备物理学的知识、采用传统的实验方法是完不成的。所以，在实验教学过程中，教师要引导学生从多方位来审视、分析、判断问题，引导学生突破物理学科的界限，应用多学科的知识来解决问题。如测量半导体P-N结的物理特性实验，教师要引导学生了解电子学、材料学、固体物理学、光学等方面的知识；从激光全息照相、核磁共振等实验，引导学生主动了解现代科技发展前沿及研究动态，使学生意识到大学物理实验在科学研究领域的重要地位，对学生科学素质的培养有一定的促进作用。
（三）交互式教学
交互式教学，就是让学生在充分预习的基础上，积极参与课堂教学实践．比如实验前教师随机抽几名学生讲解实验原理、介绍仪器使用方法、演示操作过程及实验现象，同学们可以相互讨论或提问，教师适时给予补充或发问。交互式教学摈弃了传统教学模式的弊端，弘扬了“以学生为主体、教师为主导”的教学思想，这种物理实验教学方式为学生主体价值的自我实现提供了平台，是人本主义教育观点的具体体现。实践证明，交互式教学大大地激发了学生的学习兴趣，培养了学生理论联系实际、灵活运用知识和技能解决实际问题的能力，提高了实验教学效果。
参考文献：
[1]教育部高等学校物理基础课程教学指导分委员会理工科类大学物理实验课程教学基本要求[Ｍ].北京:高等教育出版社,2010.
[2]纵榜峰.基于应用型人才培养的大学物理实验教学的思考[J].宿州学院学报,2012,27(8):113-115.
[3]高潭华,刘雪梅.地方性应用型理工科院校大学物理实验教学体系的构建[J].大学物理实验,2014,27(1):105-107.
[4]王铁云.基于基本要求的新建本科院校大学物理实验教学模式研究[J].物理与工程,2012,22(3):12-15.
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