李俊玉

摘 要 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科培養(yǎng)學(xué)生多方面能力的一門課程。文章闡述了開(kāi)設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的意義，分析了我們學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上通過(guò)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、改進(jìn)教學(xué)方法、科學(xué)處理數(shù)據(jù)、完善實(shí)驗(yàn)教材等教學(xué)實(shí)踐，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，探索培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和獨(dú)立性的新方法。

關(guān)鍵詞 微課 翻轉(zhuǎn)課堂 討論法 硅光電池

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.05.055

Exploration and Practice of College Physics Experiment Teaching in

Cultivating Students' Independent Learning Ability

LI Junyu

（Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）

Abstract College physics experiment in science and engineering students a course many abilities. Explained the significance of open university physics experiments， analyzed the experimental teaching in our school problems. On this basis， through the construction of a network of learning space， improve teaching methods， scientific data processing， experimental teaching materials to improve teaching practice， to improve the level of experimental teaching， to explore new ways of autonomy and independence of student learning culture.

Key words micro-lesson; flipped classroom; discussion method; silicon photocell

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等院校理工類專業(yè)教學(xué)體系的重要組成部分，它不但包含實(shí)驗(yàn)技能和操作技能，也包含實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、綜合分析能力、創(chuàng)造性思維能力、總結(jié)表達(dá)能力，還包含實(shí)驗(yàn)者的科學(xué)態(tài)度、求是精神、堅(jiān)忍不拔的意志、追求真理的勇氣及愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器、節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料的良好品德和科學(xué)習(xí)慣。它在提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、思維方法和科學(xué)研究能力方面起著無(wú)可替代的作用。因此，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的當(dāng)今社會(huì)，更是占著舉足輕重的地位。研究性學(xué)習(xí)是一種以問(wèn)題為載體，以主動(dòng)探究為特征的學(xué)習(xí)活動(dòng)，是學(xué)生在教師指導(dǎo)下在學(xué)習(xí)和社會(huì)活動(dòng)中自主地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、獲得結(jié)論的過(guò)程。①實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力更為他們參與社會(huì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)提供了有效的工具。如何讓大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮最大的作用？我們首先對(duì)大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了深入的分析，并探索了一系列可行的措施：

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

我校屬于地方性工科院校，兩校區(qū)辦學(xué)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)兩個(gè)學(xué)期，總共設(shè)置了近四十大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)。每個(gè)學(xué)生每學(xué)期安排做九個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)由三四個(gè)老師全權(quán)負(fù)責(zé)整學(xué)期的課程。然而在近幾年的大學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，筆者感到存在著一些問(wèn)題：

在教育理念上，教師普遍重視知識(shí)的傳授、理論的指導(dǎo)，輕視對(duì)學(xué)生自主能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學(xué)都是教師先詳細(xì)地講解實(shí)驗(yàn)原理，然后再告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，有些實(shí)驗(yàn)甚至還要進(jìn)行一些演示。學(xué)生基本上不動(dòng)腦子，按照老師講解的步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單的重復(fù)，大大扼殺了學(xué)生的積極主動(dòng)性。

缺乏一個(gè)開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)交流平臺(tái)。我們要求學(xué)生課前寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，但是相當(dāng)一部分學(xué)生只是形式上完成了，預(yù)習(xí)報(bào)告盲目抄書，漫無(wú)目的，不知道預(yù)習(xí)什么，有的甚至相互抄襲。究其原因主要是教師指導(dǎo)不到位，學(xué)生預(yù)習(xí)沒(méi)有明確的目標(biāo)，沒(méi)有激發(fā)學(xué)生的積極性。缺乏相互交流的平臺(tái)，預(yù)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題無(wú)法解決，課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能及時(shí)反饋。

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)上強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地、環(huán)境的建設(shè)，不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的建設(shè)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)考核形式單一等因素造成了學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度馬馬虎虎、敷衍了事。課前不認(rèn)真預(yù)習(xí)，課堂上做實(shí)驗(yàn)漫無(wú)目的，數(shù)據(jù)造假。課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告相互抄襲，教師批改報(bào)告時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)同學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)不同，計(jì)算結(jié)果完全相同的現(xiàn)象。諸如此類的現(xiàn)象，讓物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)失去了它原有的功能。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生自主性的具體措施

我們以《硅光電池的特性研究》②實(shí)驗(yàn)為例，就如何在有限的時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力進(jìn)行了深入的研究和探索，這一學(xué)期的課堂教學(xué)實(shí)踐總結(jié)如下：

《硅光電池的特性研究》實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單，但涉及到的原理對(duì)剛上大二的學(xué)生來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，學(xué)生還沒(méi)有接觸PN結(jié)這一方面的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)PN結(jié)工作原理和單向?qū)щ娦缘母拍詈茈y接受，再加上光電效應(yīng)的知識(shí)大學(xué)物理還沒(méi)有講到。以前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開(kāi)始操作之前都會(huì)給學(xué)生講解PN結(jié)的形成工作原理等方面的內(nèi)容，但是原理與實(shí)驗(yàn)步驟聯(lián)系不大，不掌握原理也能完成實(shí)驗(yàn)。所以課前講解對(duì)學(xué)生沒(méi)有吸引力，即使認(rèn)真聽(tīng)課的學(xué)生能理解的也非常有限。學(xué)生被動(dòng)的按步驟做實(shí)驗(yàn)、盲目的得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)效果非常不好。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提問(wèn)問(wèn)題一問(wèn)三不知，實(shí)驗(yàn)做完之后預(yù)習(xí)思考題都回答不上來(lái)。課后抄報(bào)告現(xiàn)象非常嚴(yán)重。究其原因是學(xué)生升入大學(xué)后對(duì)主動(dòng)學(xué)習(xí)很不適應(yīng)，加上對(duì)實(shí)驗(yàn)課的不重視，以及實(shí)驗(yàn)考核只看結(jié)果，不重過(guò)程。造成了學(xué)生蒙混過(guò)關(guān)。為了改變這種現(xiàn)狀，我們進(jìn)行了深入的教學(xué)改革，讓學(xué)生自己去研究，利用物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，表現(xiàn)能力，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟的能力和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。讓學(xué)生在明明白白中完成實(shí)驗(yàn)。

2.1 建立開(kāi)放的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)交流平臺(tái)，利用微課加強(qiáng)課前的預(yù)習(xí)指導(dǎo)

我們?cè)诘谝淮紊稀洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》時(shí)要求學(xué)生實(shí)名加入E-Learning學(xué)習(xí)空間，方便教師和學(xué)生之間的交流。我們對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)置了交流空間，上傳了微課視頻。利用短小精湛的微課視頻強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的目的，讓學(xué)生對(duì)我要干什么一目了然。在微課視頻中設(shè)置問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去預(yù)習(xí)。《硅光電池的特性研究》問(wèn)題如下：（1）PN結(jié)是怎樣形成的？為什么具有單向?qū)щ娦?？?）硅光電池的工作原理和負(fù)載特性？（3）LED發(fā)光二極管的發(fā)光原理？（4）書上的預(yù)習(xí)思考題及學(xué)生在自主預(yù)習(xí)中遇到的問(wèn)題。（5）對(duì)于要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，你準(zhǔn)備怎么做？

提示學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，同學(xué)之間的討論對(duì)提出的問(wèn)題思考總結(jié)，形成系統(tǒng)的語(yǔ)言準(zhǔn)備課堂討論。并在微課視頻中對(duì)儀器的各部分進(jìn)行展示，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)軟件，讓他們?cè)陬A(yù)習(xí)中熟悉實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)和可能出現(xiàn)的問(wèn)題，獨(dú)立思考通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)掌握什么樣的問(wèn)題。讓學(xué)生根據(jù)書本的內(nèi)容簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。

2.2 學(xué)習(xí)翻轉(zhuǎn)課堂的模式，課堂教學(xué)采用問(wèn)題討論法，進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容

因?yàn)檎n前已經(jīng)預(yù)習(xí)過(guò)，可讓學(xué)生自主上講臺(tái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行講解討論，下面同學(xué)提出不同的見(jiàn)解進(jìn)行補(bǔ)充。積極參與講解和討論的學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)加分。沒(méi)有主動(dòng)參與討論的老師提問(wèn)，能夠回答的不加分不扣分，沒(méi)看書不能回答的扣相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。因?yàn)槊恳淮螌?shí)驗(yàn)課的人數(shù)都是二十人左右，基本上每一個(gè)人都有發(fā)言或被提問(wèn)的機(jī)會(huì)。這種激勵(lì)方法促使每個(gè)學(xué)生去預(yù)習(xí)看書，大大激發(fā)學(xué)生的積極性。設(shè)置一個(gè)寬松的學(xué)習(xí)討論范圍，實(shí)驗(yàn)之前留出一定的時(shí)間，設(shè)置合理的問(wèn)題情境，讓學(xué)生去討論，去探究，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等各種方式鼓勵(lì)他們自己找出解決問(wèn)題的途徑。

在一學(xué)期的課堂討論中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生們的思維非常開(kāi)闊，能把各種各樣的可能想象出來(lái)，比如講到P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的時(shí)候?qū)W生發(fā)揮豐富的想象能力，會(huì)把空穴想成一種特殊物質(zhì)，形象的說(shuō)電子就喜歡這種物質(zhì)所以會(huì)互相跑向?qū)Ψ健Ｗ寣W(xué)生講解單向?qū)щ娦?，正極和正極相連，負(fù)極和負(fù)極相連所以沒(méi)有電流產(chǎn)生等等。所有這一切反映了學(xué)生在看書的同時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不懂的地方充分發(fā)揮了想象力，雖然有時(shí)候不能講到點(diǎn)子上，但是學(xué)生在自學(xué)過(guò)程中這種奇思妙想是非?？少F的。學(xué)生集思廣益，踴躍發(fā)言，說(shuō)明學(xué)生真正的參與到了學(xué)習(xí)當(dāng)中，作為老師，也真正的能體會(huì)到其中的樂(lè)趣。經(jīng)過(guò)討論學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中胸有成竹，每個(gè)學(xué)生都能自己設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)步驟，而且在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題，比如說(shuō)為什么反偏比正偏時(shí)輸出電流大？為什么硅光電池光強(qiáng)一定時(shí)負(fù)載不同電壓也不同等等？明明白白的做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的興趣很高，課堂上相互之間討論的氛圍熱烈。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，由于原理知識(shí)理解得非常透徹，經(jīng)過(guò)思考討論基本都能自己解決。最重要的是實(shí)驗(yàn)真正得到了理解，基本沒(méi)有相互抄實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。其實(shí)只要能夠獨(dú)立完成的學(xué)生誰(shuí)也不想去抄襲。有很多同學(xué)反映，這樣的教學(xué)方式效果確實(shí)不錯(cuò)。

2.3 用科研的態(tài)度來(lái)影響學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生正確的處理數(shù)據(jù)和分析問(wèn)題

我們?cè)谧隹蒲械臅r(shí)候都要對(duì)所選的課題進(jìn)行深入調(diào)研，實(shí)驗(yàn)過(guò)程認(rèn)真負(fù)責(zé)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。所以我們教導(dǎo)學(xué)生一定要誠(chéng)實(shí)，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)，不捏造數(shù)據(jù)，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的第一手資料，數(shù)據(jù)的處理和分析在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就顯得至關(guān)重要，在數(shù)據(jù)處理中大膽的嘗試各種方法，逐差法，最小二乘法，讓學(xué)生體驗(yàn)origin軟件處理數(shù)據(jù)直觀性，便捷性。

2.4 完善實(shí)驗(yàn)教材，保證實(shí)驗(yàn)教材與實(shí)驗(yàn)儀器的一致性

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)難易差別較大，比較難的實(shí)驗(yàn)操作比較費(fèi)時(shí)，實(shí)行起來(lái)比較困難，還有一些實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，但實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)儀器不太配套，學(xué)生在沒(méi)看到實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)預(yù)習(xí)沒(méi)有明確目標(biāo)，書本上看到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、操作步驟和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)步驟有一定的偏差也給學(xué)生的自主學(xué)習(xí)造成了一定的困難。調(diào)動(dòng)學(xué)生預(yù)習(xí)的積極性，讓學(xué)生主動(dòng)的去探究、討論。首先要保證實(shí)驗(yàn)教材的有效性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的儀器完善實(shí)驗(yàn)教材，實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，實(shí)驗(yàn)步驟合理。預(yù)習(xí)思考題要緊密結(jié)合實(shí)驗(yàn)的原理與內(nèi)容，要讓學(xué)生通過(guò)回答預(yù)習(xí)思考題基本能把握實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)與內(nèi)容，保證學(xué)有所獲。

3 結(jié)論

通過(guò)兩學(xué)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革，深深的體會(huì)到教學(xué)要以學(xué)生為主體，真正的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性的重要性和必要性。通過(guò)課前預(yù)習(xí)，課堂討論、課后數(shù)據(jù)處理和分析對(duì)學(xué)生進(jìn)行一系列的自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，大大提高了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效率。堅(jiān)持不懈地對(duì)學(xué)生進(jìn)行這方面的訓(xùn)練，可以大大提高他們的自學(xué)能力，不但有利于提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)水平，更能培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和自己解決問(wèn)題的信心。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是小組教學(xué)，人數(shù)少便于管理，可以盡量采用這種教學(xué)模式，完成學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)渡，提高大學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

基金項(xiàng)目：項(xiàng)目：鄭州輕工業(yè)學(xué)院教改重點(diǎn)招標(biāo)課題：大學(xué)物理內(nèi)容布局與專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)需求關(guān)系研究;鄭州輕工業(yè)學(xué)院第十批教學(xué)改革與研究資助項(xiàng)目：科學(xué)素養(yǎng)教育課程改革的研究與實(shí)踐

注釋

① 龐維國(guó).當(dāng)前課改強(qiáng)調(diào)的三種學(xué)習(xí)方式及其關(guān)系[J].當(dāng)代教育科學(xué)，2003（6）：18.

② 繆興中.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2006.