西安交通大學(xué)城市學(xué)院 趙麗華

大學(xué)物理實驗個性化教學(xué)的探索

西安交通大學(xué)城市學(xué)院 趙麗華

本文根據(jù)學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，結(jié)合學(xué)院學(xué)生的特點，大學(xué)物理實驗教學(xué)從實驗類型上、項目上、管理上進(jìn)行了探索，開設(shè)了綜合設(shè)計性實驗和開放物理實驗，滿足了部分優(yōu)秀學(xué)生的個性化需求與發(fā)展，有利于高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

實驗教學(xué) 個性化發(fā)展 物理實驗 應(yīng)用型人才

西安交通大學(xué)城市學(xué)院按照“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的辦學(xué)理念，在人才培養(yǎng)中，始終貫徹拓寬知識、強(qiáng)化實踐、增強(qiáng)能力、提高素質(zhì)的指導(dǎo)思想，堅持實踐訓(xùn)練四年連續(xù)不斷線、素質(zhì)教育貫穿培養(yǎng)全過程，以培養(yǎng)基礎(chǔ)好、技能強(qiáng)、素質(zhì)高的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)用型人才為目標(biāo)，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)。大學(xué)物理實驗是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門實踐課，作為開路先鋒，它一直在培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和科學(xué)思維方面起著重要作用。但是大學(xué)物理實驗課程中基礎(chǔ)類實驗居多，在綜合、創(chuàng)新、設(shè)計方面涉獵不夠，難以滿足新時代學(xué)院和學(xué)生的發(fā)展要求。所以，我們要結(jié)合學(xué)生特點，從實驗類型、項目、管理上進(jìn)行了一系列個性化教學(xué)探索，以便實現(xiàn)高級應(yīng)用型人才的可持續(xù)培養(yǎng)。

一、大學(xué)物理實驗個性化教學(xué)的必要性和可行性

建校初，物理教學(xué)部的實驗課程只有大學(xué)物理實驗（1）和大學(xué)物理實驗（2），其中大學(xué)物理實驗（2）面向全校80%的大一學(xué)生開放，屬于基礎(chǔ)類實驗，共有8個，工科類和文科類學(xué)生實驗項目略有不同，但總體上大多為驗證性實驗、經(jīng)典實驗和演示性實驗。大學(xué)物理實驗（2）面向全校大二理工科學(xué)生開放，屬于基礎(chǔ)類實驗和設(shè)計性實驗，共有10個。

近兩年，物理教學(xué)部為了更好發(fā)展，加大了與學(xué)生的交流溝通，去年春天的座談會中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生大多為“95后”，他們對于自己感興趣的東西都積極追尋。對于實驗課，大部分同學(xué)表示：實驗課的上課方式和過程讓他們受益匪淺，許多同學(xué)對于演示實驗興趣盎然，不但想知其然，還想知其所以然，還有一些同學(xué)認(rèn)為基礎(chǔ)類物理實驗沒有挑戰(zhàn)性，他們更喜歡有創(chuàng)新性和設(shè)計性的實驗。所以，對于學(xué)生的訴求，物理教學(xué)部高度重視，調(diào)動部門所有專職青年教師，聘請外校教授級老師，借鑒其他系第二課堂實踐活動經(jīng)驗，整合實驗室，展開多次教學(xué)法活動深入探討適合這樣一批學(xué)生發(fā)展的個性化實驗類型、實驗項目以及實驗管理方式，目前已較有成效。

1.實驗類型的個性化探索

實驗類型上，物理教學(xué)部開設(shè)了選修課：大學(xué)物理綜合設(shè)計性實驗課，面向大二及其以上年級學(xué)生開放，訓(xùn)練學(xué)生運用基礎(chǔ)知識和儀器設(shè)備進(jìn)行部分調(diào)試、故障排除、數(shù)據(jù)測試與處理的綜合分析應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

實踐過程中，物理實驗室又開設(shè)了開放物理實驗，面向大二及其以上年級學(xué)生開放，屬于設(shè)計研究性實驗，全面提高學(xué)生的動手能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)結(jié)合作、綜合解決問題能力。

2 實驗項目的個性化探索

實驗項目主要是研究某些實驗儀器改進(jìn)方案、設(shè)計新實驗以及其他綜合項目研究。經(jīng)過兩年的探索，目前，實驗選修課的項目有20項，涉及力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)方面，主要包括光學(xué)平臺設(shè)計性實驗系統(tǒng)，如全息照相實驗系統(tǒng)，自組裝顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等；光纖信息與光通信綜合實驗系統(tǒng)；新能源實驗系統(tǒng)；用多普勒效應(yīng)及聲速綜合實驗儀測量超聲波聲速系統(tǒng)；聲懸浮實驗系統(tǒng)；基本傳感器設(shè)計性實驗系統(tǒng)；光電傳感器設(shè)計性實驗系統(tǒng)；溫度傳感器設(shè)計性實驗系統(tǒng)；碰撞打靶實驗系統(tǒng)；動態(tài)懸掛法測量金屬材料的楊氏模量實驗系統(tǒng)；靜態(tài)磁滯回線實驗系統(tǒng)；RLC串聯(lián)諧振電路的研究；日光燈電路的研究；用旋光儀測糖溶液的濃度以及仿真實驗系統(tǒng)，每個系統(tǒng)中都有多個實驗項目。

開放物理實驗的項目有20項，如直流穩(wěn)壓電源的制作；基于太陽能驅(qū)動的無線鼠標(biāo)制作；1.3瓦新型LED燈的光通量和譜線寬度的研究；色偏振現(xiàn)象研究；利用邁克爾遜干涉儀制備全息光柵；光杠桿法觀測植物的生長；基于霍爾效應(yīng)傳感器的電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量裝置的設(shè)計與裝配調(diào)試；計算機(jī)編程實現(xiàn)波動光學(xué)中的幾種光學(xué)現(xiàn)象；用等厚干涉實驗法研究溶液濃度與折射率的關(guān)系；磁致伸縮研究；激光監(jiān)聽實驗儀制作等。

3.實驗管理的個性化探索

（1）選課

實驗方法主要參照已發(fā)表文獻(xiàn)［27］。實驗組藥物濃度為0.01、0.1、0.5、1、5、25和50 μmol。每組設(shè)6個復(fù)孔，藥物作用時間為24 h或48 h。

對大學(xué)物理綜合設(shè)計性實驗感興趣的學(xué)生首先登陸學(xué)校選課系統(tǒng)報名，然后在第一次緒論課后，根據(jù)實驗老師對項目的具體介紹到物理教學(xué)部的網(wǎng)站上確定自己的實驗項目，每個學(xué)生做8個實驗，實驗室依據(jù)實驗難度系數(shù)，加設(shè)實驗設(shè)計性內(nèi)容，部分實驗由2個或者3個學(xué)生合作完成。

對開放物理實驗感興趣的學(xué)生直接到物理教學(xué)部網(wǎng)站報名，根據(jù)自己的專業(yè)特點和興趣選擇合適的項目或者指導(dǎo)教師，和教師見面后也可以自擬項目。

（2）上課方式

基礎(chǔ)實驗課每個實驗室只有一個實驗，一般都在白天上課。與之不同的是，大學(xué)物理綜合設(shè)計性實驗統(tǒng)一安排在3個實驗室里，晚上開放，三名教師負(fù)責(zé)所有實驗項目，要求學(xué)生在課前通過講義或者其他渠道查閱資料明確實驗原理和方法。課堂上，根據(jù)實驗卡要求，學(xué)生自己做實驗，遇到問題自己先想辦法解決。老師會實時查看學(xué)生情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生出現(xiàn)操作問題時，酌情制止，并啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自查原因，最終完成實驗，大部分實驗要求課堂上完成數(shù)據(jù)處理。

開放物理實驗屬于導(dǎo)師制，時間地點依據(jù)教師學(xué)生情況，完全開放，確定后上報部門管理員，以便提供場所并管理。指導(dǎo)教師幫助興趣小組制定活動計劃，確定研究方向和研究路徑，資料讓學(xué)生找，實驗讓學(xué)生做，思路讓學(xué)生想，疑難讓學(xué)生議、錯誤讓學(xué)生析，過程中可以適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生幫助其解決研究過程的問題。

（3）考核

大學(xué)物理綜合設(shè)計性實驗重在過程，8個實驗各分為課內(nèi)成績和課外成績兩項，共16個成績，滿分均為10分（6分及格），分值上最終分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格5個等級。其中“不及格”中優(yōu)先考慮一種情況：學(xué)期末匯總有3個及以上的成績不及格，則總體成績不及格。課內(nèi)成績包括操作（50%）、數(shù)據(jù)（20%）、文明（10%）、衛(wèi)生（10%）、紀(jì)律（10%），讓學(xué)生注重自我管理。課外成績是實驗報告成績，實驗報告要求書寫實驗?zāi)康模?0%）、實驗儀器（10%）、數(shù)據(jù)處理（60%）、實驗結(jié)論（20%）這四部分，簡明扼要。數(shù)據(jù)處理部分包括作圖、公式計算、有效數(shù)字的保留和誤差（不確定度）計算，借此培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范作圖能力以及數(shù)據(jù)分析處理能力，實驗結(jié)論是對整個實驗的最終結(jié)果進(jìn)行陳述和分析，有利于培養(yǎng)學(xué)生的宏觀總結(jié)掌控能力以及分析問題解決問題能力。

開放物理實驗借鑒畢業(yè)設(shè)計的操作細(xì)則，有中期檢查和期末成果匯報，分“通過”和“不通過”2個等級。

通過個性化實驗教學(xué)改革的不斷探索實踐，部門的綜合實驗室正逐步建設(shè)成為學(xué)生實驗技能可持續(xù)鍛煉提升的基本場所。物理實驗在學(xué)生中贏得了一致好評，許多學(xué)生在感想中提到綜合設(shè)計性實驗課和開放物理實驗切實提高了他們研究設(shè)計過程中理論聯(lián)系實際、動手和動腦相結(jié)合、發(fā)現(xiàn)問題分析問題解決問題的能力以及開拓創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，還有的同學(xué)在此鍛煉后參加了全國電子設(shè)計大賽，取得了優(yōu)異成績。部門教師在個性化教學(xué)中也得到了提升，可謂教研相長。今后我們會繼續(xù)探索實踐，以保證大學(xué)物理實驗教學(xué)不斷發(fā)展，在新時期培養(yǎng)出更多滿足社會需求的現(xiàn)代化高級應(yīng)用型人才。

高 遠(yuǎn)，張 蕾，施永強(qiáng).獨立學(xué)院大學(xué)物理實驗教學(xué)改革與實踐研究［J］.科教文匯，2011.09

ISSN2095-6711/Z01-2015-10-0124