周文真

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試論大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化

周文真

（湖南科技學(xué)院 實驗實訓(xùn)中心，湖南 永州 425199）

大學(xué)物理實驗對激發(fā)和培養(yǎng)大學(xué)生的觀察力、想象力、創(chuàng)造力、動手能力起著非常重要的作用，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式和手段很難適應(yīng)信息化時代的要求。必須從實驗項目選擇、實驗教學(xué)管理、實驗教學(xué)計劃、教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容等有關(guān)課堂教學(xué)及學(xué)生課堂學(xué)習(xí)、實驗操作、實驗教學(xué)效果評估、考核、總結(jié)等方面進行信息化改革，來達到信息化時代大學(xué)物理實驗教學(xué)的目標和要求。

大學(xué)物理實驗；實驗教學(xué)；教學(xué)改革；信息化

1 問題的提出

“做實驗確實非常重要，因為任何理論沒實驗證明是沒有用的，實驗可以推翻理論，理論絕對不能推翻實驗?！保ǘ≌刂校┐髮W(xué)物理實驗是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實驗知識、實驗方法和實驗技能的課程，大學(xué)物理實驗對激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的觀察、想象、創(chuàng)造能力有著其他課程不可替代的作用。引導(dǎo)學(xué)生深入觀察各種自然現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立開展科學(xué)研究工作的素質(zhì)和能力[1]。通過對儀器設(shè)備的調(diào)試、操作，學(xué)生的實踐動手能力、對多種儀器設(shè)備的操作技能、理論聯(lián)系實際的能力等都會得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。更重要的是，通過大學(xué)物理實驗教學(xué)，使大學(xué)生能夠真正地正確體會、理解和掌握不同實驗項目中那些精妙的設(shè)計思想、嚴謹?shù)膶嶒炘砗酮毺氐膶嶒灧椒ǎ⒃诮窈蟮墓ぷ髦信c相關(guān)的專業(yè)知識相結(jié)合，就可能有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造。[2]大學(xué)物理實驗課程的作用是顯而易見的。

大學(xué)物理實驗教學(xué)雖然重要，但當前發(fā)展現(xiàn)狀并不值得樂觀，在許多高校普遍存在以下方面的問題：一是實驗內(nèi)容陳舊，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，60%以上來源于經(jīng)典物理，反映當代物理發(fā)展的新趨勢、新方向的內(nèi)容較少；二是實驗項目類型缺乏新意，現(xiàn)行的大學(xué)物理實驗開設(shè)的實驗大多是一些驗證性、仿效性的實驗，設(shè)計型的、創(chuàng)新型的實驗很少，這既不不利于激發(fā)學(xué)生做實驗的興趣，更難達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的能力；三是考試考核方式方法落后，目前大學(xué)物理實驗考核辦法基本上是沿襲傳統(tǒng)方法——統(tǒng)一時間，讓所有學(xué)生做同一個實驗，在根據(jù)學(xué)生完成的實驗報告給予評分，既不重視學(xué)生做實驗的過程，也不看重學(xué)生在做實驗過程中表現(xiàn)出來思想、能力，因此，考試難以做到客觀準確；四是教學(xué)管理落后，多數(shù)高校的大學(xué)物理實驗教學(xué)的管理仍停留在傳統(tǒng)的教學(xué)管理模式和水平上，未能充分利用信息技術(shù)革新的優(yōu)勢，學(xué)生只能按照學(xué)校的課程計劃一成不變地去做實驗，導(dǎo)致大量的實驗資源（儀器設(shè)備、師資）閑置，未能發(fā)揮應(yīng)有效益，開放性實驗形同虛設(shè)，致使許多有興趣、有天賦潛能的學(xué)生的要求難以得到滿足。凡此等等，我們必須認真思考并回答——當今大學(xué)物理實驗教學(xué)向何處去？

2 信息化是大學(xué)物理實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢

大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化就是以計算機、互聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)手段帶動實驗教學(xué)、管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，以提高實驗教學(xué)質(zhì)量和效益的過程；它是將現(xiàn)代信息技術(shù)與先進的管理理念相融合，轉(zhuǎn)變大學(xué)物理實驗教學(xué)的方式方法、師生教學(xué)互動模式、管理模式、成績評定模式，重新整合大學(xué)實驗教學(xué)資源，提高實驗教學(xué)質(zhì)量、提高大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和科研能力的過程。

大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化管理的精髓是信息集成，其核心依托計算機數(shù)據(jù)庫及其網(wǎng)絡(luò)平臺，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)把實驗教學(xué)項目的選擇、方案的設(shè)計、時間地點的安排、儀器的配置與準備、指導(dǎo)老師的選擇、實驗報告的撰寫與收集、實驗成績的評價等各個環(huán)節(jié)集成起來，形成師生及管理者共享資源、信息，實行最優(yōu)化原則來提高現(xiàn)有實驗儀器設(shè)備的利用效率，充分發(fā)揮教師的能動性和積極性，同時在尊重大學(xué)生的自主性的基礎(chǔ)上，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣、發(fā)掘其學(xué)習(xí)潛能，從而使大學(xué)物理實驗教學(xué)取得良好的教育、教學(xué)效果。

相對于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，實驗教學(xué)信息化具有二大特征：一是改變實驗教學(xué)的傳統(tǒng)管理模式，實行立體全方位管理，實現(xiàn)對教師、實驗課堂、實驗設(shè)備、學(xué)生全面管理的管理目標。就得要求對實驗教學(xué)管理進行深化改革，在現(xiàn)有信息資源共享的基礎(chǔ)上，使教師與學(xué)生、教師之間、實驗教學(xué)部門與理論課教學(xué)部門之間以及負責(zé)實驗教學(xué)的部門與學(xué)校相關(guān)部門之間交流和溝通更直接，從而大大提高管理效率，降低管理成本。二是運用信息技術(shù)對實驗教學(xué)的各個流程和環(huán)節(jié)（如教師、學(xué)生、教學(xué)過程、作業(yè)批改、成績評定等）實行有效控制和管理，實現(xiàn)各種要素配置最優(yōu)化、各個環(huán)節(jié)緊密結(jié)合而達到最合理化，即能實現(xiàn)資源共享，又可以達到實時監(jiān)控。是故，信息化是當代大學(xué)物理實驗教學(xué)發(fā)展的趨勢。

3 加大教改力度，實現(xiàn)大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化

實現(xiàn)大學(xué)物理實驗教學(xué)信息化是一項較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，至少應(yīng)進行以下幾方面：第一，實驗項目開設(shè)選擇信息化改革；現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)（物理學(xué)更甚）發(fā)展日新月異，作為物理學(xué)的基礎(chǔ)課程——大學(xué)物理實驗，其內(nèi)容的選擇必須與時俱進，體現(xiàn)現(xiàn)代科技發(fā)展變化的時代風(fēng)貌，反映其時代特征。要開設(shè)好大學(xué)物理實驗項目、確定實驗內(nèi)容（既適合本校學(xué)生的實際，又要體現(xiàn)現(xiàn)代科技發(fā)展要求），就要充分利用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，搜集國內(nèi)外大學(xué)物理實驗開設(shè)的情況，通過網(wǎng)上調(diào)查，確準了解、把握本校學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)等實際情況，確定開設(shè)實驗項目，并隨著情況變化而不斷調(diào)整，以確保大學(xué)物理實驗教學(xué)目的的有效貫徹。第二，實驗教學(xué)管理的信息化改革；實驗教學(xué)管理信息化可分為三個層次：最高層次是學(xué)校層次，中間是教學(xué)系部層次，最后是實驗管理員和任課教師層次。傳統(tǒng)意義上的實驗教學(xué)管理僅僅集中或注重中間層次，學(xué)校很少掌握實驗教學(xué)的有關(guān)數(shù)據(jù)、信息，對開設(shè)了些什么實驗項目、是誰主講、實驗計劃、進度等等很少過問，這往往導(dǎo)致實驗項目開設(shè)缺少頂層設(shè)計與指導(dǎo)，降低該課程教學(xué)目的的全局性、前瞻性；傳統(tǒng)的實驗教學(xué)管理也不太重視最低層次的管理，導(dǎo)致管理難以做到具體化、精細化。[3]由于信息技術(shù)的進步，為實驗教學(xué)管理實行全面化、三層次協(xié)同化提供的技術(shù)支持，充分利用計算機和互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)平臺，學(xué)校從宏觀上進行設(shè)計、指導(dǎo)，系部進行具體規(guī)劃管理，將學(xué)校的意圖、指導(dǎo)思想傳達給授課教師，并將教師反映的信息數(shù)據(jù)匯總存檔保存，同時向?qū)W校有關(guān)部門報備；教師與實驗管理員合作，收集授課對象——學(xué)生的有關(guān)信息數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上開設(shè)具體的、切實可行的實驗項目計劃，制成電子文檔，發(fā)送給系部管理者。如此，對實驗教學(xué)管理既可宏觀調(diào)控，又能具體、精細到人，甚至到每一節(jié)課、每一個實驗。第三，實行教學(xué)計劃、教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容等有關(guān)課堂教學(xué)信息化；[4]實驗教學(xué)是以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的雙邊活動，教學(xué)能否取得預(yù)期效果（使學(xué)生掌握相關(guān)知識、發(fā)展能力等）其關(guān)鍵在于教師的所作所為。教師的基本能力素養(yǎng)是比較穩(wěn)定的，難以短時間內(nèi)得以提高，但課前準備工作（主要包括教學(xué)計劃、教學(xué)方案）可以做得盡可能的完善完美。將實驗教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)計劃、教學(xué)方案進行信息化，能產(chǎn)生兩個方面的良好效果：其一，科學(xué)合理的教學(xué)計劃、適用完善教學(xué)方案公諸于網(wǎng)上，可供同行學(xué)習(xí)、參考，提高學(xué)習(xí)者的教學(xué)水平；其二，教學(xué)新手或教學(xué)水平較差的將其教學(xué)計劃、教學(xué)方案公諸于網(wǎng)上，可以得到同行或水平較高者的幫助指導(dǎo)，再改進自己的計劃與方案，快速提高自己的教學(xué)能力和水平。第四，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)、實驗操作信息化改革；[5]現(xiàn)代教學(xué)理論研究指出，現(xiàn)代課堂教學(xué)方式正向大眾化和個別化方向發(fā)展。利用計算機、視頻監(jiān)控和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)、實驗操作實行信息化，教師可以輕松地監(jiān)控整個課堂或多個課堂（主要是開放性實驗）情況，盡可能地實現(xiàn)教學(xué)大眾化，克服傳統(tǒng)實驗教學(xué)受場地和人數(shù)限制的缺點；另一方面，學(xué)生通過計算機和視頻設(shè)備與指導(dǎo)老師直接對話，接受一對一的個別幫助與指導(dǎo)，實現(xiàn)課堂教學(xué)的個別化。第五，實現(xiàn)實驗教學(xué)效果評估、考核、總結(jié)信息化；評估、考核是檢驗教學(xué)效果的方法手段。對學(xué)生實驗考核實現(xiàn)信息化，即學(xué)生在裝備計算機和視頻監(jiān)控設(shè)備的實驗室完成考試考核，教師既可以得到學(xué)生考試的結(jié)果如實驗報告，又可以了解掌握學(xué)生實驗操作的過程，綜合二者的情況，給出的成績會更加科學(xué)合理；同時，利用計算機對試卷進行評判，可以減少人為因素，使之更為客觀、高效，使教師從繁重枯燥的閱卷工作中解脫出來。每個學(xué)期或每門實驗課程結(jié)束，教師寫好總結(jié)與心得，電子文稿存檔匯總，既可做考評依據(jù)，又可與同行或他人進行相互交流，或提高自己，或幫助他人。

信息化是大學(xué)物理實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢和方向，是一項富有挑戰(zhàn)性的工作。需要我們不斷地研究、探索、嘗試，不停地總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)才能逐漸地走向成熟、完善。

[1]胡成華,史玲娜.大學(xué)物理實驗教學(xué)創(chuàng)新模式的探索與實踐[J].物理與工程,2012,(1):44-46.

[2]王素紅.大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的嘗試[J].工科物理,1998,(6):32-33.

[3]黃英群,王秀娥,趙佳,劉漪.大學(xué)物理實驗計算機與網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)研究[J].中國地質(zhì)教育,2007,(4):115-117.

[4]林琦.計算機信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].大學(xué)物理實驗,2013,(1):108-110.

[5]李堅,姜向東,王敏.利用信息技術(shù),實現(xiàn)大學(xué)物理實驗資源的有效合理利用[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2003,(2):110-113.

（責(zé)任編校：宮彥軍）

2016－04－26

湖南省教育廳普通高校教學(xué)改革研究項目（湘教通[2012]142號)。

周文真（1968－），女，湖南永州人，湖南科技學(xué)院實驗實訓(xùn)中心高級實驗師，研究方向為電子信息學(xué)與大學(xué)物理實驗教學(xué)。

G642.0

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1673-2219（2017）06-0034-02