大学物理实验教学及考核体系探讨

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一、大学物理实验教学存在的问题

调研发现[1-3]，全国绝大多数地方本科院校大学物理实验教学或多或少都存在以下问题。一是实验项目设置不够合理。大学物理实验存在“重理论、轻实践”现象，实验项目缺乏探究性，没有考虑到学校优势和特色学科发展的需要。以菏泽学院为例，开设的大学物理实验项目共包括长度的测量与数据的处理、牛顿第二定律的验证、动量守恒定律的验证、滴水起电演示实验、刚体转动惯量的测定、固体密度的测量、模拟法描绘静电场、分光计的使用等8个实验项目。这8个实验项目全是验证性的项目，没有涉及设计性、综合性、研究性的实验项目。设置的实验项目过于简单，极大地限制了学生综合素质的提高和实践能力的培养。二是网络资源严重不足，实验平台建设缓慢。大学物理实验方面的网上课程的开发力度不够，在线资源相对较少，没有形成课前预习、课后复习、网上答疑、在线反馈等全方面、多层次的教学体系。学校建立的所有精品课程只针对理论课课程，很少有资金和项目投入到实验类课程的建设中。学分制的实施更是使得矛盾日益突出，大学物理理论和实验严重脱节。三是对学生不能实现因材施教，考核方式过于单一。随着学校招生规模的不断扩大，来自不同地域的学生所受的基础教育有所差距，物理知识储备程度也有所不同，物理实验基础更是相差巨大。教师在进行物理实验时仍根据自编实验讲义进行讲解，缺乏对实验的创新性、突破性教学。教学方法基本沿用的还是高中的教育教学模式，先给学生演示，学生根据演示过程进行实验并上交实验报告。学生只是被动地按照给定的实验方法完成实验项目，限制了其创新型思维的形成。学校对学生成绩的评价只有实验操作成绩和实验报告成绩两部分，不考虑实验结束后学生对实验内容和方法的自主创新等因素。实验报告也没有统一的评判标准，随机性很大，实验成绩并不能全面衡量学生的能力。四是实验室开放程度不高。由于实验室管理体制不够健全、实验耗材经费不足等诸多原因，大多数大学物理实验室都没有对学生开放。学生在课下很难进入实验室进行独立自主研究，学生的实验操作也仅限于有限的课堂时间。这就直接导致了学生的实践能力差，也不能得到良好的科研训练。而且，由于教学安排过于集中，实验班级和人数较多，造成某个时间段内实验仪器设备使用次数较多，超负荷运转，设备得不到正常的维修。其它时间段内，仪器一般处于闲置状态，不能充分地进行利用。这不利于促进学生动手实践能力的提高。

二、改革与探索

(一)实施分专业的多层次化教学体系。我校的大学物理实验主要面向物理学类、电子学类、数学类、机电类、土木类、园艺类、化学化工类、食品科学类、自动化类、机械类等理工科专业而开设的。各个专业对大学物理知识、实验方法和实验技能的需求也各不相同。因此，实验项目的设置要充分考虑到专业的差异，要能够满足不同专业的需求，要充分注重实验内容的先进性，要使其与当代生产、科研具有一定的关联，满足各个专业的学生在未来生产、科研中的需要。因此，我们在教学中要对不同专业实施不同的实验项目，逐步拓宽学生的视野，培养学生的科学素养。我校注重以菏泽学院的优势学科为导向，为不同学科提供各有所侧重的实验项目方案。实验项目方案的制定考虑到层次区分，能够为优秀的学生提供实验条件，切实实现因材施教的教育理念，充分重视学生对物理现象的理解掌握，为我校各专业学生在未来的工作中打下坚实基础。基于此，我们结合多年的大学物理实验课教学经验，在对各专业学生开设的大学物理实验中，分别针对学生知识能力水平及课程特点，实施了各具特色的实验方案和课程评价体系。根据实验难易程度建立了分层次的教学内容体系，初步将大学物理实验课程分成基础性实验、综合和设计性实验、应用性实验等三个层次[4]，突出了实验项目的层次区分和因材施教原则。我们通过不同层次的实验训练过程，逐步增强学生的自我创新能力、自主探索能力和创新意识，提高了学生的科技创新能力，为后续的研究性学习打基础。大学物理实验课程分别采用不同的考核方式进行考核，使之突显出实验课程的实践性、基础性和渐进性，并最终实现了对学生创新型科学素养的全方位考核。同时，我们还注重大学物理实验课与理论课之间进行整合协调，充分重视学生对物理现象的理解掌握，为学生在未来工作中的应用创新做准备。我们研究理论课与实验课教学内容、知识体系和教学难点之间的相互关系，优化知识体系结构。从开展科学研究的思路和角度出发，我们重新审视课程中各个实验项目的内容和要求，最终形成了综合考虑理论课与实验课内容体系、兼顾开放性和研究性、具有地方本科院校特色的较为完善实验内容体系。(二)通过智能化教学平台建立全过程、多方位的考核体系。随着高校招生人数的扩招，传统的实验教学方式已不满足互联网+新形式下的发展要求。菏泽学院实验类的网上资源尚开发不足，没有建立起完备的学习体系。我们凭借校内互联网为媒介，建立了网上实验教学平台。实验的授课教师可以将简要的课程介绍(实验案例、多媒体课件、照片等)、预习要求和实验演示的视频提前在教学平台上，在课前让学生独立自主地思考学习实验目标、实验原理、熟悉实验仪器的使用方法和注意事项等知识。教师可以根据学生是否进行了课前预习和课前预习的时长对学生的预习情况有初步的了解。该措施可大大缩短课上教师对实验原理等基本知识和演示实验的时间，留出足够的时间让学生进行实验操作。在实验进行过程中，应以学生为主导，通过集体讨论或者小组合作的方式来完成实验，教师可从旁适当地进行指导。在做完实验后，教师还可以在教学平台上作业，学生可通过登录自己的学号提交作业。学生借助平台对实验现象进行充分讨论，并展现个性化视角和观点，并将此作为成绩评价体系的重要部分。课后，学生对有疑惑的地方也可及时在该平台上与教师进行交流。网络教学平台的建立，丰富了大学物理实验教学资源，增加了师生互动，提高了学生的学习积极性。同时，网络教学平台的建立也有利于探索“互联网+”新形势下优质课程教学资源建设的机制和模式，有利于积极推进与强化基于实验技术、实践能力、信息技术平台为一体的优质课程教学资源建设与共享，切实提高教学质量。(三)建立高素质实验教师队伍，提高实验室开放程度。实验教师是实验室建设与管理的重要力量，是发展菏泽学院优势学科平台的中坚力量，是切实提高实验教学质量的重要保障。我们大力引进和培养高素质、高学历实验技术人才，积极争取国家、省市立项和配套基金。实验教师要做到人人有项目，人人有经费，争取给学生最大的资助，为大学生参加科技竞赛活动、开展大学生科技训练计划、毕业设计等提供服务。保证实验室开放时间，除去基础课和实验课的正常教学外，实验室全天候开放。学生可通过校园的智能管理系统对空闲实验室和进行实验所需器材进行提前预约，实验室管理人员及时根据预约情况对实验室和器材进行安排，保证学生预约的实验设备正常运转。实验室开放可以使学生更合理利用时间，自行安排实验计划，满足不同层次学生的学习需求[5]。

三、结束语

大学物理实验教学研究团队根据菏泽学院学生的学习特点，通过对实验内容体系、教学方法及考核方法等进行全面的拓宽、发展和完善，突出了课程多元化、创新性和实践性的特点，形成了具有菏泽学院特色的分层次、多模块、理论和实验有机结合的大学物理实验教学体系，为学校的实验类课程改革起到了很好的辐射和示范作用。改革的成果是丰硕的。据不完全统计，近五年，通过大学物理实验室训练的学生共取得了128项省、市级各类科技创新奖励。通过改革，我校的大学物理实验室得到了有效利用，节约了资源。学生的科技创新能力也得到了进一步提升。本文针对菏泽学院的探讨对于地方本科院校提高大学物理实验教学质量具有很好的借鉴作用。

参考文献：

[1]张新，丁晰.地方本科院校大学物理实验教学分析[J].白城师范学院学报，2018，32(6)：89-91.

[2]彭勇宜，何军，孙克辉.大学物理实验教学改革[J].高等教育，2019，(4)：138-140.

[3]彭华，吴世春.大学物理实验能力培养模式的改革与探究[J].大学物理实验，2012，25(3)：112-114.

[4]王国友，戴柯铭.戴圣伟等.大学物理实验教学方法改革探讨[J].教育教学论坛，2018，32：275-276.

[5]袁婷.大学物理实验开放式教学的思考[J].科技经济导刊，2019，27(1)：143-145.

作者:李玉山 刘红艳 单位:菏泽学院物理与电子工程学院