大学物理实验课程全开放教学模式的探索

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摘 要:结合高校大学物理实验课程开放实验教学现状及实际存在的问题,提出了全开放实验教学模式的设想。该模式要求在实验项目设置、实验仪器选择、实验教学过程组织与管理、教学评价、对教师的要求等多方面有相应的改变,并介绍了在实验教学中的实践情况。

关键词:大学物理实验 全开放实验教学模式 实验项目设置

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0208-01

大学物理实验是一门独立设课的实验课,是大学生实践教学环节的重要组成部分。以往的大学物理实验课程教学模式是以班级为单位,在固定的时间进行指定的实验内容的教学。一般先由教师讲解和演示,然后学生在教师指导下按照规定的步骤完成规定的实验内容即可。这种教学模式更为强调知识传授与实验基础技能训练,学生只需要根据要求进行实验即可,没有太多的学习自主性,不利于学生主动学习和探索创新精神的培养。

随着近年来物理实验课程教改的不断深入,开放实验在人才培养中的作用已越来越受到重视,各高校也基本都开设了开放性、探索性实验项目,但大多只是作为传统教学模式的补充,并没有达到真正意义上的开放。这一方面是由于受到传统教学模式的影响,另一方面也因为是实验教学中软硬件条件的制约[1]。

1 全开放实验教学模式的出发点

随着教育理念的不断发展变化,如何从以教师主导实验教学转变为学生主导实验学习成为大学物理实验教学中需要研究的重要问题。全开放型实验教学模式的出发点就是改变传统教学模式中学生被动接受知识、模仿重复实验的情况,突出体现学生的自主独立思考与操作,培养学生的学习兴趣与组织能力和实践能力。

所谓全开放型物理实验模式,是物理实验教学指在时间、空间及实验内容上实现真正意义上的开放。

2 全开放实验教学模式实现的关键

2.1 实验项目设置

现在国内部分高校对开放性实验认识有局限性,实际操作中没有形成成熟的开放实验教学体系。现有的开放实验项目一般都是经过实验教学人员长期研究、选择和编排的,知识覆盖面广,物理理论知识要求高,仪器集成化程度高,部分学生学习起来有一定的困难,也不利于学生实验素质的提高[2]。针对目前现状,应该立足于实际情况,结合人才培养要求,合理设置大学物理实验项目。

在实验项目的设置上,应该考虑到大学物理实验教学要在保证学生基本实验技能得到训练的基础上,也能够让学生根据自己的兴趣,自主选择实验项目研究。因而,精选几个实验思想及实验操作具有代表性的必做实验用于培养学生实验基本技能,同时多设置选做实验项目以供学生选择是很有必要的。

在实验室全部开放的情况下,要求学生自己选择实验时间,完成必须的必做实验项目以及一定数量的选做实验项目,在保证基本实验技能得到训练的基础上,培养学生独立研究、自主学习、团结合作的习惯。由学生自主决定什么时间、什么地点、做什么实验以及怎么做,甚至于可以让学生自主选择实验地点,不局限于实验室进行实验,可以培养学生自己解决问题的能力。利用实验预约系统让学生自主选择实验时间也可以提高实验教学资源利用率,避免以往的教学模式中由于各班级人数差异而出现的仪器不足或仪器闲置情况。

实验项目的安排也应该有所调整,部分仪器集成化程度高,需要学生动手的地方很少,如夫兰克-赫兹实验等,这类实验应该安排作为演示实验或者开放实验;将仪器集成化程度低,实验过程中更多训练学生动手能力的实验作为必做实验和设计性试验。

2.2 实验教学过程设计、组织与管理

全开放式实验教学要求在时间、空间、内容上都能做到对学生开放。

时间上的开放是指不限定学生做某个实验的时间,而是根据教学资源的实际情况,通过实验预约系统,设定各实验开放时间,由学生自行选择做各个实验的时间,只要最终能完成规定的必做实验和选做实验数目即可。在学校的支持下,根据学生选课情况,可以在晚上及周末灵活增加开放时间。

空间上的开放是指学生实验不局限于在实验室实地操作。以广西工学院物理实验教学中心为例,除了传统的实验室实验,还充分利用了远程物理实验平台、虚拟仿真实验以及物理实验教学网站上的各种资源,使学生通过网络,可以在宿舍等有网络的地方熟悉实验项目的内容,进行实验项目的设计和虚拟验证,部分实验项目可利用以上资源在实验室外完成。

内容上的开放是在实验室提供尽量多的选做实验项目的基础上,鼓励学生结合生活实际,利用实验室提供的仪器设备或实验平台,自行设计完成实验项目。在实验仪器的选择上,要尽量少选择成熟的模块化仪器,如光纤通信传感实验,内容上虽然紧跟技术发展潮流,但是学生做实验时可观察的现象不多,只能通过枯燥的结果来反推验证,实验效果并不好。要尽量选择开放式、平台化的实验仪器,如光学实验平台可提供各种需要的组件,由学生自行设计实验;又如MSU-1磁悬浮实验仪配有各种配件,也支持自制的配件进行实验研究,这样的实验项目可以激发学生的实验兴趣。

2.3 实验教学评价

在全开放实验模式中,学生在平时实验中的表现已经足以体现学生的水平,可以不设期末考试。学生的评价可以以平时成绩为主,结合学生在自主设计实验方面的表现给出综合评价。

2.4 对教师的要求

通过我院的教学实践,我们的深刻体会是:全开放实验模式及方方面面的问题,比如课程教学计划的设置、教学组织、教学评价、实验仪器器械准备、实验项目设计等等,另外还需要建设有网上教学资源及信息化教学管理平台,要完善这样的实验模式需要进行大量研究探索,对教师的要求更高,付出也更多。必须要有一支有奉献精神、勇于探索的实验教师队伍才能开展全开放实验模式的实验教学。

3 结语

开展全开放实验模式的实验教学,能更好地激发学生的学习兴趣,更好地培养学生的探索精神和创新能力,能充分满足学生的个性发展需要。但必须建设乐于奉献、勇于探索的教师队伍;必须合理设计各类实验项目;必须建设课程网站、开发支持此种模式教学的大量网上教学资源并能对实验教学实行信息化管理;必须建立科学的教学评价体系。只有这样,才能使全开放实验模式的实施起到应有的作用。

参考文献

[1] 黄柳宾,王殿生,刘彦明,等.开放式实验教学的规范化建设[J].实验室研究与探索,2005,24(1):93～94.

[2] 任才贵,艾剑锋.大学物理分级开放教学改革与实践[J].大学物理,2007,26(12):36～38.