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郑冬梅 黄思俞 魏炽旭 杨秀珍
(三明学院物理与机电工程系,福建三明365004)
摘 要：大学物理实验是高等院校理工科学生必修的一门重要基础课,在提高学生的科学素质、培养学生的创新精神和实践能力中具有特殊的作用.文中从实验教学体系、实验教材、实验教学手段、实验教学方法及实验考核等五个方面阐述了三明学院大学物理实验教学体系改革与建设.
关键词：大学物理实验；教学改革；教学体系
中图分类号：G642
文献标识码：A
文章编号：1673-9884 (2010) 04-0113-04
引言
大学物理实验是教育部规定的、所有高等院校理工科大学生必修的一门基础课程,是大学生进校后第一门科学实验课程.它对于提高学生的科学素质、培养学生的创新精神和实践能力具有特殊的作用.在强调素质教育、呼唤加强创新人才培养的今天,大学物理实验已受到各级教育主管部门的重视.继1994年开始制定并实施了《高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划》之后,2000年教育部又启动了《新世纪高等教育教学改革工程》.该工程本科教育教学改革项目中专门设立了“高等学校基础课实验教学示范中心建设标准”,旨在以此规范高等学校基础实验室的建设.“示范中心建设标准”所提出的各项指标为全国高校大学物理实验教学的改革指明了方向.借此契机,三明学院于2008年成立了大学物理实验教学中心,并于2009年被批准为福建省省级实验教学示范中心建设点,对照相应的建设标准进行建设,特别是对仪器设备与基础设施的投入显著加大,满足了三明学院理工科学生实验的需要.
2006年始,课题组进行了“大学物理课程改革研究与实践”和“工科大学物理课程改革研究与实践”课题的研究工作,对全校已修和在修大学物理课程的学生进行了问卷调查,其中对实践教学环节的调查分析结果如表1.表1的数据显示,大部分的学生还是喜欢大学物理的实践教学,但对实验个数、实验内容和实验时间表现出了不满意的地方.同时,过半数的学生认为有必要开放大学物理实验室,以期通过实践,加强学生动手能力的训练.
针对三明学院大学物理实验教学的现状及学生的要求,课题组对大学物理实验教学各个环节进行了改革,提出了具体措施,并且进行了初步实践,收到了预期的效果.
一、实验教学体系改革——建立分层次大学物理实验教学体系
2004年底,教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会公布了“非物理类理工科类大学物理实验课程教学基本要求”,基本要求中明确建议：通过开设一定数量的基础性实验、综合性实验、设计性（或研究性）实验,进行分层次教学.在“教育部《高等学校基础课实验教学示范中心》建设标准（讨论稿）”中也明确要求：“实验教学内容包括：基本实验；提高型实验（综合性、设计性、应用性等）；研究创新型实验”.分层次教学是实验教学根据教学规律演化的必然结果.因此,在大学物理实验课程体系的总体规划上,打破普通物理实验中力学、热学、电磁学、光学等之间的界限,实行各门实验交叉、综合、有机整合、整体优化,加强综合设计性和研究性实验的力度.目前,课题组根据专业特点确立了三明学院大学物理实验教学分为A、B两个层次进行教学,A是适用于电子、机械工程专业的54学时,在两个学期的教学中,学生可以完成18-20个实验项目：B是量大面广的适用大部分工科专业的34学时,在两个学期的教学中,学生可以完成12-14个实验项目.每个层次的实验内容包括了四个重要部分：演示实验、基础实验、综合性应用性实验、设计研究性实验,这四个部分结合成了一个整体,贯穿于整个教学过程,使学生得到全方位的实验技能训练.
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1.演示实验
把演示实验开设在学生学习大学物理理论课之初,有意识地对一些实验只介绍现象,把深入的原理留给学生自己去思考.这为激发学生对科学的兴趣和对知识的渴求起到了潜移默化的作用.为了方便演示实验的开展,实验中心专门开设了一间演示实验室,可开设涵盖力、热、光、电中与生活联系较紧密,实验现象又明显的实验项目.如：机械波的传播、海市蜃楼演示、尖端放电、电磁感应、磁悬浮等四十多个演示性实验.
2．基础实验 本层次和第三、第四层次的实验是大学物理实验的主体,面向全校约600名学生开放.实验项目主要包括力学、热学、电磁学及光学的基本内容,包括16个实验项目,其中力学2个、热学2个、电磁学7个、光学5个.安排9个实验项目(34学时层次的为5个)必做,其余选做.本层次的主要项目有：长度的测量、刚体转动惯量的测定,金属比热容和不良导体导热系数的测定,电磁类实验与电磁参量测量、光学实验与光学参量测量.通过这些实验让学生学习基本物理实验方法和测量技术,熟悉基本物理实验仪器的工作原理和使用方法,学习实验数据分析和处理的基本方法,为今后进一步进行更高层次的物理实验打下了良好基础.
3.综合性应用性实验
本层次开出了实验项目10个,这是在学生做了一定数量的基本实验后,要求学生自行综合已掌握的知识,解决某一实际问题,有助于锻炼和提高学生对知识的综合运用能力.
4.设计性研究性实验
本层次开出了7个实验项目,所选实验是近几年在教学实践中曾经尝试过的实验题目,如单摆测重力加速度的研究,自组惠斯登电桥桥路参数选择的研究,自组望远镜或显微镜,迈克耳孙干涉法测玻璃片的厚度等.在这些题目中提出了一些实验要求,一般没有给出具体的实验原理和方法,只是给出一定的提示.由于实验方案不同,所用仪器也会不同,所以题目中只给出了一些参考仪器.通过本层次的训练,使学生体验查阅资料、设计实验方案、搭建实验设备、解决实验中出现的问题,以及分析实验结果等全过程,从而锻炼学生分析和解决实际问题的能力.
二、实验教材建设——编写了教材《大学物理实验》
针对实验技术发展迅速,实验项目更新频繁,各个院校在大学物理实验上的投入不一及各院校开设的专业实验各有侧重的实际情况,课题组认真分析了各高校的大学物理实验教材,把握住实验改革和发展的脉搏和方向,注意吸收各优秀教材的长处,结合三明学院实验室的实际情况,编写了适应三明学院专业实验教学特点的实验讲义,并于2010年1月,出版了实验教材《大学物理实验》.该教材分为：前言（包括大学物理实验课程的主要任务、基本程序及要求和大学物理实验成绩的评定办法）；误差估算与数据处理；基础实验(16个)：综合性应用性实验(10个)；设计性研究性实验（7个）；仿真实验（7个）：附录（附录一：常用物理数据；附录二：实验报告范例）.在实验内容的选编上,考虑学生学习和今后发展的余地,各大部分循序渐进,课题组精选了涵盖力、热、电、光、近代物理等方面的内容,每学期选择开设若干必修内容,开放、补充选修内容,满足各层次学生的需要.
三、实验教学手段改革——引入现代化的教学手段
1.建立大学物理仿真实验室
大学物理仿真实验系统就是让计算机来模拟（又称为仿真）物理现象和实验环境.通过计算机营造出一种仿真的实验环境氛围,可以逼真地模拟出学生进行实验操作的整个过程,可以实时显示测量结果,提供多种实验方法,可以实现更灵活的操作.仿真实验系统真切的仿真效果使学生在使用、学习过程中会产生强烈的真实感[ 4]114.
从2008级开始,将“计算机仿真物理实验”作为新的实验教学手段在《大学物理实验》课程教学中进行,取得了良好的教学效果.同学们对这种新颖的实验方式、生动的教学氛围,多样的操作内容感到满意.从而增强了学生对操作物理实验的兴趣,大大提高了大学物理实验教学水平. 2.弓l进实验选课系统 引进大学物理实验网上选课系统.每学期初,在网上公布本学期的实验项目、时间、教师的配置.学生进入系统后,可以看到本学期的实验计划,了解本学期开设了哪些实验,其中哪些是必做的,哪些是选做的.学生可以根据自己的专业和兴趣,选择必做实验和选做实验.学生在选择实验的同时,在网络上可以预约做每个实验的时间,学生可以在规定的时间内,根据自己的实际情况合理的安排实验学习计划.该选课系统既为学生提供了方便又为开放性实验教学提供了管理依据,
3.建立大学物理实验教学网站
课题组正积极实施大学物理实验精品课程网站的建设,目标是能够在网络教学平台上进行教学与管理.建立专门网页,把相关的教学大纲、教案、习题、实验指导、网络课件、授课录像、参考文献目录等上网免费开放,实现优质教学资源共享.一方面学生可以通过上网借助于教师的电子教案、网上实验仪器介绍等进行实验预习,使学生在任何地方都可以预习实验原理、实验过程,学习各种实验仪器的使用；另一方面,实现实验的自动化管理（实验的预约、成绩的查询、报告的提交等）.从而构建一个教学资源的网络化、教学方式的立体化和实验管理的自动化的开放式实验教学环境.
四、实验教学方法改革
针对物理实验的特点,结合考虑学生的认识规律和实际水平,采用的实验教学方法是：(1)教师以讲座形式向学生讲授实验基本理论和基本知识、误差理论和数据处理方法、文献查阅、科学论文和技术报告的撰写方法等；(2)对于演示实验,主要是通过在教师的主导下,为学生展示一些直观有趣的物理现象,为学生理解物理概念和规律打下一定的基础；(3)对于仪器使用等技能训练和基础性实验,学生在预习实验教材的基础上,然后每个学生在实验室独立完成实际操作训练和数据测量,课后再撰写实验报告；(4)对于设计性研究性实验,由学生提出题目和实验方案,在教师指导下完成实验；或者由教师提出实验题目、实验要求,推荐参考文献,让学生通过看书,制定设计实验方案,选取实验器材等,然后在教师的把关下完成实验.通过上述多种教学形式的实践训练,使学生不仅熟练掌握实验技能和实验技术,而且学会提出问题、分析问题和解决问题的科学方法,开拓思路,熟悉和体验研究过程,使学生形成科学的思维,拥有科学的精神,提高其综合素质.
五、实验考核体系改革
加强实验考核,不仅能够充分调动学生参与实验的积极性和主动性,最大限度地发挥学生的智力因素,而且也是检验实验教学目标的具体措施.为体现实验教学特点,反映教与学的实际水平,课题组统筹考核实验过程与实验结果,把平时成绩、期末考试成绩作为实验课程的总成绩,平时成绩占总成绩的40%,期末成绩占总成绩60%.
1.平时成绩规定
单个实验成绩由实验操作成绩和实验报告成绩组成,其中,实验操作成绩和实验报告成绩各占50%.整学期的平时成绩为各个实验成绩的平均值,并转化为百分制.
2.期末考试成绩
期末考试分为“笔试”和“操作考试”两种.第一学期采用闭卷笔试的方式,从平时实验的原理、内容、注意事项和数据处理的误差理论中抽取重点内容组卷,给出标准答案.考试时间为90min,统一组织人员监考、流水阅卷,给出成绩.第二学期采用现场操作的考核方式,内容包括：平时做过的实验、扩展性实验、选做实验、设计性实验、综合性实验.由于准备考试的实验题目范围大,学生无法知道自己将抽取到哪项实验题目,因此其准备的实验知识面必须范围广泛一些.这就要求学生对物理实验知识和技能的积累达到较高的水平才能取得好成绩.操作考试一般安排在学期末平时实验结束后,考试前lOmin,学生随机抽号,学生抽到哪个实验,就进入相应的实验室,按我们事先准备好的考核试题和要求,在规定的时间内(一般为60min)完成.教师根据学生们的实验操作情况、数据处理及测量结果当场评定成绩.
通过这种考核方式给出的实验综合成绩,确实反映了学生平时实验的真实情况,避免了以往学生只靠记忆书本知识就可获得良好实验成绩的弊病.
六、结束语
围绕三明学院“应用型”人才培养的办学宗旨,三年来课题组有针对性地提出了大学物理实验教学体系改革的思路,并进行了初步探索与实践,基本实现了大学物理实验教学更加适应“应用型”人才培养模式的目标.但仍有一些问题有待解决,如：(1)实验师资队伍有待加强：(2)理论课内容与实验课内容的衔接问题；(3)大学物理实验教学如何更好地开放问题等.大学物理实验教学体系改革是一项长期的系统工程,要让大学物理实验课程不仅锻炼学生的基本实验技能,又能培养学生的知识的应用能力、创新能力,可谓任重道远,需要课题组成员继续不断努力.
总结：这篇实验学生论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
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