徐 晶，王國余

（江蘇大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門獨(dú)立的必修課程，是鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要課程，在高等教育體系中占有重要的地位。但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在很多問題，如教學(xué)模式比較單一，忽略了學(xué)生的基礎(chǔ)差異和個(gè)性發(fā)展的需求不同，未能充分發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，造成一定程度的資源閑置；教學(xué)手段和教學(xué)方法也比較單一等。所以探索改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式，是解決這些現(xiàn)實(shí)問題、充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，特別是發(fā)展與科學(xué)技術(shù)相適應(yīng)的綜合能力上有著無可替代的重要作用。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)法

1.1 教學(xué)對象上分層次

為適應(yīng)社會發(fā)展對人才素質(zhì)的要求，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須進(jìn)行改革，改革的目標(biāo)是適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，創(chuàng)建一種全新的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中以學(xué)生為主體，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和思維活力，提高大學(xué)生的教育素質(zhì)，以適應(yīng)當(dāng)今日新月異的科技發(fā)展。在這種情況下，我們在教學(xué)中進(jìn)行了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)法研究，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程體系的總體規(guī)劃上，打破普通物理實(shí)驗(yàn)中力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等之間的界限，實(shí)行各門實(shí)驗(yàn)交叉、綜合、有機(jī)整合、整體優(yōu)化，加強(qiáng)綜合設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的力度。目前，課題組根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)確立江蘇大學(xué)京江學(xué)院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為A、B兩個(gè)層次進(jìn)行教學(xué)，A是適用于車輛、機(jī)械工程、電氣專業(yè)的54學(xué)時(shí)，在兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)中，學(xué)生可以完成18～20個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；B是量大面廣的適用大部分工科專業(yè)的34學(xué)時(shí)，在兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)中，學(xué)生可以完成12～16個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括了四個(gè)重要部分：演示實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)，這四個(gè)部分結(jié)合成了一個(gè)整體，貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，使學(xué)生得到全方位的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。

1.2 教學(xué)內(nèi)容上分層次

按照“起點(diǎn)低、高臺階”的原則，建立物理實(shí)驗(yàn)的基本知識、基本方法、基本技能訓(xùn)練為基礎(chǔ)，以科學(xué)研究能力培養(yǎng)為主線，采用分層次階梯教學(xué)的新體系。將整個(gè)實(shí)驗(yàn)分成：演示實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合提高性試驗(yàn)、設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)四個(gè)層次，形成從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從接受知識到培養(yǎng)綜合能力，逐步提高的四級基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程新體系，這個(gè)課程體系最顯著的特點(diǎn)是能滿足不同基礎(chǔ)、不同能力和不同專業(yè)的多層次的學(xué)生要求，既能適應(yīng)一般學(xué)生的接受能力，又能培養(yǎng)尖子學(xué)生的科學(xué)研究能力。為此，教研室認(rèn)真分析了各高校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材，把握住實(shí)驗(yàn)改革和發(fā)展的脈搏和方向，注意吸收各優(yōu)秀教材的長處，結(jié)合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，編寫了適應(yīng)京江學(xué)院專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)講義和實(shí)驗(yàn)報(bào)告講義，出版了實(shí)驗(yàn)教材《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》。該教材分為：緒論；測量誤差與數(shù)據(jù)處理；預(yù)備和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（17個(gè)）；綜合性應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)（12個(gè)）；設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)（17個(gè)）；附錄（常用物理數(shù)據(jù)；）。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選編上，考慮學(xué)生學(xué)習(xí)和今后發(fā)展的余地，各大部分循序漸進(jìn)，涵蓋力、熱、電、光、近代物理等方面的內(nèi)容，每學(xué)期選擇開設(shè)若干必修內(nèi)容，開放、補(bǔ)充選修內(nèi)容，滿足各層次學(xué)生的需要。

演示實(shí)驗(yàn)：把演示實(shí)驗(yàn)開設(shè)在學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理理論課之初，有意識地對一些實(shí)驗(yàn)只介紹現(xiàn)象，把深入的原理留給學(xué)生自己去思考。這為激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣和對知識的渴求起到了潛移默化的作用。如：機(jī)械波的傳播、海市蜃樓演示、尖端放電、電磁感應(yīng)、磁懸浮等四十多個(gè)演示性實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)性物理實(shí)驗(yàn)：基礎(chǔ)層次階段主要學(xué)習(xí)基本物理量的測量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的訓(xùn)練以及基本測量方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法和誤差分析等。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)及光學(xué)的基本內(nèi)容，包括13個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中力學(xué)3個(gè)、熱學(xué)2個(gè)、電磁學(xué)5個(gè)、光學(xué)3個(gè)。安排9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（34學(xué)時(shí)層次的為5個(gè)）必做，其余選做。通過對經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)題目的教學(xué)講解和練習(xí)，比如游標(biāo)卡尺和螺旋測微器、示波器的原理和使用、讀數(shù)顯微鏡的使用等，著重對學(xué)生進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和數(shù)據(jù)處理能力的訓(xùn)練，使學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，不僅學(xué)會儀器的使用，而且能運(yùn)用該原理解決實(shí)際問題。學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)和興趣，選擇必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在選擇實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)上可以預(yù)約做每個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，學(xué)生可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)自己的實(shí)際情況合理的安排實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)計(jì)劃總之，教師在這個(gè)階段要對學(xué)生嚴(yán)格考核，取得這個(gè)階段的學(xué)分才能進(jìn)入提高層次的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。

綜合提高性實(shí)驗(yàn)：開出了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目12個(gè)，此階段的實(shí)驗(yàn)多為綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在基礎(chǔ)層次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)難度有一定的提高。這是在學(xué)生做了一定數(shù)量的基本實(shí)驗(yàn)后，要求學(xué)生自行綜合已掌握的知識，解決某一實(shí)際問題，有助于鍛煉和提高學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用能力。本級實(shí)驗(yàn)旨在把各種測量方法應(yīng)用到具體的實(shí)驗(yàn)中，訓(xùn)練綜合運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)儀器的能力，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。

設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)：開出了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目17個(gè)，此階段的實(shí)驗(yàn)大多為研究性實(shí)驗(yàn)。該層次實(shí)驗(yàn)以科研實(shí)踐為主題，配合江蘇大學(xué)本科生科研立項(xiàng)和“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”，實(shí)驗(yàn)室為學(xué)有余力，對科學(xué)研究、發(fā)明創(chuàng)造或社會實(shí)踐興趣濃厚，具備從事科學(xué)研究基本素質(zhì)的學(xué)生準(zhǔn)備若干帶有研究性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)題目，這些實(shí)驗(yàn)?zāi)芊从超F(xiàn)代物理思想和現(xiàn)代測試技術(shù)，具有明顯的研究價(jià)值；近段時(shí)間以來，江蘇大學(xué)本科生科研立項(xiàng)項(xiàng)目的一部分在此實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上完成，目的就是讓更多的大學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)踐活動，養(yǎng)成創(chuàng)新意識、拓展創(chuàng)新思維，要求學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下自主完成方案設(shè)計(jì)。因此高層次的實(shí)驗(yàn)階段有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研能力。

實(shí)踐表明，上述的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)提高了教學(xué)起點(diǎn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和科學(xué)素養(yǎng)以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的改革，調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，充分挖掘了學(xué)生的潛力，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的全面發(fā)展；分層次的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了較好的效果。

2 通過分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

2.1 以學(xué)生為主體，逐步引導(dǎo)

傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是被動地按照老師和教材給定的方法和內(nèi)容，按部就班地操作，常常過于被動而且達(dá)不到理想的實(shí)驗(yàn)效果。而分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以學(xué)生為中心，是以學(xué)生自主創(chuàng)新為基礎(chǔ)的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)的主體是學(xué)生，提高性實(shí)驗(yàn)部分完成依賴學(xué)生的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，尊重學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，鼓勵創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，從元件的認(rèn)知選擇，電路的布局安排，元件的焊接到最后系統(tǒng)調(diào)試的整個(gè)過程中，都是由學(xué)生自主獨(dú)立完成，個(gè)性化的設(shè)計(jì)克服了依賴、敷衍毛病；需要學(xué)生自己去查閱文獻(xiàn)資料，補(bǔ)充相關(guān)知識，了解實(shí)驗(yàn)原理、目的和數(shù)據(jù)處理方法，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案和操作步驟，然后獨(dú)立完成全部實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)由于其所獨(dú)有的探索性，學(xué)生以及教師都需要在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行不斷的探索與創(chuàng)新，同學(xué)們可以開闊思路，大膽運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，有意識地去解決設(shè)計(jì)中所遇到的在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的問題；從實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)到實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理，教師不僅僅是“教”，而更重要的是“導(dǎo)”，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面的指導(dǎo)，使得學(xué)生的自主性與積極性能夠充分發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)考核摒棄傳統(tǒng)的考試方式，采用論文的形式報(bào)告整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果。當(dāng)然在論文的撰寫過程中一定離不開學(xué)生直接參與的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，但較為側(cè)重科技論文的撰寫，訓(xùn)練學(xué)生對論文的組織、表述能力，這種能力的提高有助于其正確完整地表達(dá)其物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和步驟，為日后從事科研工作的科研論文撰寫打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 培養(yǎng)學(xué)生敢想、敢說、敢于探索和創(chuàng)新的精神

教師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生遇到問題后，教師并不直接給出問題的解決方法，而是采取引導(dǎo)的方式，使學(xué)生逐漸地學(xué)會分析問題的原因，尋找解決方案，最后依據(jù)自己的方案解決問題，使設(shè)計(jì)更趨合理、完善，從而慢慢培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。要不斷鼓勵學(xué)生開動腦筋，捕捉靈感，對學(xué)生出現(xiàn)的稍縱即逝的奇妙想法給予肯定，并正確地引導(dǎo)。同時(shí)鼓勵學(xué)生把這種創(chuàng)新的靈感大膽地說出來，不要有所顧慮，要尊重學(xué)生提出的任何幼稚甚至荒唐的問題，多多夸獎勇于提出意見的學(xué)生。如果學(xué)生提出的想法是正確的，就要鼓勵學(xué)生沿著這個(gè)思路去探索、去驗(yàn)證。失敗了也不要怕，失敗是成功之母。只有這樣，學(xué)生才能懂得創(chuàng)新就是解決前人沒有解決的問題，它沒有現(xiàn)成的答案，必須經(jīng)過艱辛的努力，刻苦地去鉆研，找出解決問題的答案。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

3 結(jié) 論

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，要讓大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程不僅鍛煉學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，又能培養(yǎng)學(xué)生的知識的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力，可謂任重道。

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