岳 鹿 張文惠

（鹽城工學院新環(huán)保重點實驗室，江蘇 鹽城 224051）

0 引言

大學物理，是大學理工科類的一門重要的基礎(chǔ)課程，是研究自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互作用及其運動的基本規(guī)律的學科，工科專業(yè)以力學基礎(chǔ)和電磁學為主要授課對象。作為一門基礎(chǔ)自然科學，大學物理的概念、理論或方法，根植于人類的生產(chǎn)、生活實踐中，深刻地影響著人們的思維、判斷，為人類社會的發(fā)展奠定了不可磨滅的貢獻。大學物理實驗是大學物理發(fā)展的基礎(chǔ)，是驗證物理現(xiàn)象、理論、推理或假說的重要工具。物理實驗教學對于深遠學習大學物理而言是有舉足輕重的重要性的。首先，物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，實驗在物理教學中具有十分重要的作用。各種類型的物理實驗，具體形象地展示了物理知識的形成和發(fā)展過程，強化了學生的感知并糾正在感知中形成的錯覺，從而達到豐富學生頭腦中感性材料的儲存及發(fā)展智力、培養(yǎng)能力的目的。其次，有些大學物理實驗，曾在物理學史或自然科學史上發(fā)揮著重要的作用，學生通過學習這些實驗能增強學生對物理發(fā)展史以及前沿領(lǐng)域的深刻了解，從而激發(fā)學生的創(chuàng)造力和創(chuàng)造性思維。再者，在新時期下，各個國家都在大力發(fā)展科技，通過開展大學物理實驗教學能極大提高學生的動手能力，為科技創(chuàng)新和培養(yǎng)高科技專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的人才奠定基礎(chǔ)。本文就新時期大學物理實驗教學的發(fā)展方向和大學生培養(yǎng)模式進行探索。

1 當前國內(nèi)大學物理實驗教學現(xiàn)狀

根據(jù)當前不同大學的發(fā)展情況，目前的大學物理實驗教學主要分為大學物理課程老師跟班負責制和專任大學物理實驗老師負責制兩種。大學物理課程老師跟班負責制好處明顯，如大學物理老師對本班級教學的學生熟悉，能夠在大學物理理論課開設(shè)結(jié)束后就進行相關(guān)的大學物理實驗，能使學生在理論的指導下，親身體驗實驗對理論的驗證，從而加強對該章節(jié)的認識和理解。但同樣存在的問題是學生會放松對基礎(chǔ)物理實驗的預習，容易依賴老師，自主實驗能力培養(yǎng)力度不夠。同時，學生會以事先知道相應的理論或結(jié)果為暗示，人為去假定正確的結(jié)果，忽略了對實驗過程細節(jié)的體會和領(lǐng)悟。該模式下，學生們易于去注重結(jié)果，注重報告或最終的成績，而忽略過程培養(yǎng)的重要性。

專任大學物理實驗老師負責制是指由非大學物理授課的教師專門負責幾個或者更多班級專門進行實驗教學的模式。該模式的優(yōu)點是，專任老師一般實驗教學經(jīng)驗豐富，時間安排充裕，能很準確的判斷實驗教學過程中學生的問題，快速幫助學生糾正實驗教學中的錯誤。同時，由于專任教師對實驗教學的熟悉程度更深，能夠及時地維護實驗儀器，避免學生因為誤操作而大幅的損壞儀器設(shè)備，從而能在源頭上實現(xiàn)教學中的開源節(jié)流。但相伴的問題是，由于專任老師與學生學習的大學物理課程相脫節(jié)，對各個學生對基礎(chǔ)物理理論的掌握程度不熟悉，容易出現(xiàn)誤以為學生都知道或都不會的情況。該模式下，不利于學生理論與實踐的緊密結(jié)合，不能充分發(fā)揮大學物理實驗對于大學物理的系統(tǒng)論證和有力的支持。

2 當前國內(nèi)大學物理實驗教學模式現(xiàn)狀

當前大學物理實驗教學的模式或教學過程主要分為兩種情況：傳統(tǒng)式教學和缺乏性教學。

傳統(tǒng)式教學主要是指實驗老師按部就班的部署，課前預習、課上指導以及課后批改的形式傳統(tǒng)安排大學物理實驗教學。該模式的優(yōu)點是學生能大多數(shù)完成實驗教學，完成實驗報告；缺點是學生容易養(yǎng)成墨守成規(guī)的習慣，缺乏興趣的培養(yǎng)和基本素質(zhì)的提高。這種模式不能讓學生養(yǎng)成積極主動學習和帶著濃厚興趣探索的科學精神，容易忽視物理現(xiàn)象背后深刻的含義，學生主觀能動性不足，不利于大學生發(fā)散性思維的發(fā)展。學生還會形成大學物理實驗只是一門課，上實驗課只是為了得到報告成績或?qū)W分績點思想，養(yǎng)成應試教育的習慣。

缺乏性教學是指由于課程設(shè)置或者由于學校基于現(xiàn)有的儀器設(shè)備只針對能開展的實驗進行開設(shè)課程，并不注重與大學物理教學課程的發(fā)展而相輔相成的開設(shè)相應的課程。同時，由于經(jīng)費的不足，某些大學對大學物理實驗教學的投入力度不夠，造成儀器設(shè)備陳舊或者某些課程老化，不能跟得上大學物理課程的發(fā)展?；蛘呤?，由于某些學校對大學物理實驗重要性認識程度不夠，開設(shè)的實驗教學環(huán)節(jié)較少。這些問題都嚴重制約了大學物理實驗對大學生的培養(yǎng)。部分積極性非常高的同學或因為這些問題而放棄對實驗的預期，或者放棄對物理現(xiàn)象積極探索的主觀能動性。由于儀器或者課程設(shè)置的問題，會造成對大學物理實驗課程環(huán)節(jié)的嚴重壓縮，嚴重影響了實驗教學的效果。

3 對大學物理實驗課程教學改革的必要性和重要性

大學物理實驗對工科大學生知識體系培養(yǎng)、對大學生邏輯思維能力培養(yǎng)以及對動手能力培養(yǎng)具有非常重要的作用。物理學科就是用來解釋事物本質(zhì)現(xiàn)象和規(guī)律的，是最基礎(chǔ)的學科，學生能通過對大學物理實驗的學習，系統(tǒng)地去理解和接受這些基本的物理現(xiàn)象背后的規(guī)律性的知識體系。只有讓學生去帶著興趣去探索、去求證，才能最大程度上激發(fā)他們對于自然科學的熱愛，培養(yǎng)他們的執(zhí)著的探索精神。近代社會的發(fā)展離不開物理學科的發(fā)展，物理學科的發(fā)展也同樣受益于物理實驗的發(fā)展。因此，在新時期下，對大學物理實驗課程教學改革的必要性和重要性不言而喻。通過教學改革，進一步激發(fā)他們對于物理學科的熱愛，有助于培養(yǎng)他們勇于對于自然科學的奧秘探索的堅持不懈的開拓精神。

4 新時期大學物理實驗教學模式的探求

4.1 開設(shè)高科技的教學模式

隨著5G大數(shù)據(jù)時代的來臨，目前VR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實3D技術(shù)）已實現(xiàn)在視覺和聽覺非凡的體驗階段。大學物理實驗中非常多的原理、規(guī)律和現(xiàn)象可以借助這些高科技的3D技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)場浸入式教學，通過720°的真實場景展現(xiàn)，讓學生能身臨其境的沉浸在在線教學中。比如，牛頓萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的瞬間場景、波粒二象性的呈現(xiàn)、全息照相，衍射光柵、光電效應等教學中，都可以利用這些技術(shù)。這樣的沉浸式+交互式的學習教育，比目前的常規(guī)教學生動、具體，能讓學生在課堂上有非凡的體驗。開設(shè)高科技的教學模式，不僅能夠優(yōu)化教育資源和過程，模擬處理復雜困難的物理實驗過程，能更加有效地控制教育教學的成本，同時降低教育風險，教學效果能實現(xiàn)翻倍的超越。

4.2 討論式教學

讓學習變?yōu)橹鲃邮翘岣呷魏慰颇拷虒W效果的重要手段。討論式教學強調(diào)在代課老師的精心準備和組織下，預先設(shè)立多個深刻的問題，同時在課堂上啟發(fā)同學們對這些問題進行深入的討論和研究，用以調(diào)動和培養(yǎng)學生的獨立思考問題的能力和開拓精神。在大學物理實驗課堂上，可以通過設(shè)立分組模式，讓學生主動去探討，提出問題，能極大的激發(fā)學生的學習和實驗的積極性。以往的常規(guī)教學中，學生按部就班完成聽—做—寫報告的模式，使得學生逐漸喪失學習的積極性和主動性，學習的目的最后退化為僅僅是完成報告和拿學分。實現(xiàn)討論式教學的課堂模式，能迅速讓學生主動地去思考，在思考中體驗物理的原理和規(guī)律，再通過親手實驗去驗證結(jié)論，從而極大的激發(fā)學生對物理學科的興趣。討論式教學能充分調(diào)動學生的積極性，極大的開闊學生的視野，在課堂上學生既是問題的發(fā)起者，又是問題的解決者。同時，同學們通過課堂的互動，還能很好地鍛煉自己的口頭表達能力。通過討論教學的方式，代課老師也能充分掌握個體和集體對知識點的掌握程度，能及時的改變教學策略，加強和改進實驗教學的針對性和目標性。同學們也能在討論教學中，取長補短，共同進步，也有利于同學們之間以及教師之間的良好的關(guān)系的確立。

4.3 在線教學

在線教學又稱為網(wǎng)絡(luò)學習或網(wǎng)絡(luò)教育，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程教學方式。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，特別是移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，教學形式不再拘泥于固定場所的課堂教學，教與學可以不受限于時空和地點，知識的獲取方式和途徑變得多樣化。特別是2020年開始的新冠肺炎疫情，使得在線教學變得異常重要。新冠肺炎疫情使得出行受限和居家隔離成為目前的常態(tài)化，不得不使人們充分重視在線教育，同時實現(xiàn)居家學習和辦公。在疫情下，全國的高校都出現(xiàn)不能按時開學和高風險地區(qū)不能按時課堂教學的情況。大學物理實驗可以通過教師直播、錄播或者慕課的形式實現(xiàn)課前預習和課后解答。學生通過電腦或者手機上的會議軟件加入在線直播講課，實時觀看老師的電腦屏幕內(nèi)容，收聽老師的授課語音；在課中互動環(huán)節(jié)，可以通過云會議的麥克風實時語音回答問題；通過學習通軟件參與課程互動環(huán)節(jié)，完成課后作業(yè)、在線考試等。通過在線教學的方式能輕松實現(xiàn)隔離教學、及時答疑等情形。在線教學雖是新形勢下的教學方式，但其可以跨越因地域等方面造成的教育資源分配不平等，使教育資源共享化，降低了學習的門檻。

4.4 設(shè)立教授或者專家教學模式

專家和教授一般在學術(shù)、教研等方面有比較高深的造詣，通過設(shè)立教授或者專家教學模式，可以讓這些專家或教授在講授大學物理實驗課程時，多結(jié)合自身的體會和經(jīng)驗，為學生解答深層次的問題，引領(lǐng)學生進行前瞻性思考，對于開闊學生的眼界和培養(yǎng)學生的科學精神具有重要的現(xiàn)實意義。教育部最近發(fā)布的“新時代高教40條”中也明確指出“完善教授給本科生上課制度，實現(xiàn)教授全員給本科生上課”。但目前的實際情況是，很多教授或者科研專家們在自身工作量滿足的情況下，不愿意去課堂上去上課。因為，上課需要花費大量的時間去準備，會用掉他們一部分的寶貴的科研時間。再者，有些學校還沒有足夠的重視這些問題。在新時代下，教學同樣面臨著重大的發(fā)展機遇，只有學校和老師們足夠重視這些基礎(chǔ)課程的重要性才能真正的培養(yǎng)好下一代，讓他們有更好的發(fā)展。因此，學校要真正立足于基礎(chǔ)學科的發(fā)展，充分的鼓勵教授和專家教學，通過加大獎勵機制和嚴把管理機制，才能把基礎(chǔ)教學的課堂抓好。一線的物理專業(yè)發(fā)展，要有一線的物理課程教學，因此必須要有一流的物理教師隊伍，最終才能培養(yǎng)出一流的物理方面人才。專家和教授們同時也需要自省和思考，要站在足夠的高度去研究和認識這個問題?；A(chǔ)物理實驗的課堂教學和科研同樣重要，要兩手都要抓，同時兩手都要硬，因為下一代不僅是未來物理學科發(fā)展的開拓者，也是未來祖國科技發(fā)展的開拓者。

5 結(jié)語

大學物理實驗是大學物理教學的重要實踐環(huán)節(jié)，讓大學生學好大學物理實驗課程，這對培養(yǎng)他們的科學家精神具有重要的指導意義。在新形勢下，科技發(fā)展迅速，大學物理實驗的教學模式不能一成不變，要能因地制宜地跟得上時代的發(fā)展。通過發(fā)展多元教學模式，利用好科技產(chǎn)品或技術(shù)，把課堂變得生動起來。讓學生能主動地學習和探究物理現(xiàn)象背后的美。通過設(shè)立在線教學課堂等方式實現(xiàn)全國大學物理實驗教育的均衡性，輕松應對隔離教學和實現(xiàn)及時答疑的情況。通過設(shè)立教授或者專家教學模式，為學生解答深層次的問題，引領(lǐng)學生進行前瞻性的物理規(guī)律的思考。通過教學改革，學生對大學物理實驗展現(xiàn)出了濃厚的學習興趣，極大地提高了教學效率。