大学物理实验教学改革探索——谈“少台套大循环”教学模式与管理

郭子兰

(合肥学院,安徽 合肥 230022)

大学物理实验教学改革探索
——谈“少台套大循环”教学模式与管理

郭子兰

(合肥学院,安徽 合肥 230022)

教学改革的最终目标都是为了有益于学生的全面发展以及实践能力的提高。以大学物理实验改革为例,介绍了“少台套大循环”的实验改革与教学管理方法。经过两年多“少台套大循环”的运行,这种改革不仅提高了学生的实验操作能力,而且在教学资源有效配置方面探索出一种可行的运行模式。

少台套大循环;实验操作能力;实验教学管理;设备利用率

1 目前大学物理实验的现状

目前多数工科院校的大学物理实验都是在大学物理课程教学的框架下,完成相应的必修实验。教学过程是老师先讲解,随后学生一起做,采用多台套设备模式。整个过程基本上是在实验老师的全程指导下完成的。这种传统的实验教学模式与新时代对大学生能力和素质培养的要求,以及大学物理实验的终极目标:进一步理解物理理论、提高实验技能、启迪创新思维之间都存在一定的矛盾。

针对传统实验模式与现实培养目标之间的矛盾,合肥学院自2008年九月起,对大学物理实验进行了大胆改革尝试,即“少台套大循环”的教学模式,一方面切实提高学生基础实验技能;另一方面,大大提高了实验设备的利用率,探索出一条可行的改革之路。

2 少台套大循环的运行模式

所谓的“少台套”就是利用少量的实验台套数满足实验学生的实验需求。我院的少台套大循环源自德国应用科技大学的实验模式。其实欧洲的众多大学皆采用这种实验模式。一方面因为德国的在校大学生人数相对较少;另一方面,有些教学(科研)实验设备确实价格不菲,因为在西方国家,最好的设备往往都在科研(院)所。优化教学资源配置最好的方法就是提高设备的利用率。德国应用科技大学的学生循环使用教学(科研)设备的方法,无疑给了我们重要的启迪。

传统的大学物理实验一般分为两个学期,每个学期完成8～10个实验。每个实验,如按标准班45人计算,分成两组,至少23台套实验设备,依据我院理工科学生1300人左右计算,设备使用次数56次,基本上半个学期就完成了一个实验的大循环,随后设备要闲置到第二年。采用少台套大循环后,设备投入显著降低,利用率明显提高。如果每个实验投放12套设备,使用次数变为112次。目前我院大学物理一个实验投放6套设备,设备使用率就大大提高了。

所谓的“大循环”就是指全院实验学生轮流实验。这就要求实验室在开放前,必须制定一个科学合理的大循环计划,学生要在计划的时间段内进行实验预约和实验项目的选择。

3 实验教学管理与考核的改革

少台套大循环在教学运行过程中可以大大降低设备的投入,提高设备利用率,但也不可避免地存在:循环周期长、实验安排难度大、教师指导难度大以及时间长等诸多问题。为保证改革的顺利实施,提高学生素质、培养学生实验技能、克服少台套大循环的缺陷,我院在实验教学管理、教学形式、教学内容等方面进行了全面的改革:

3.1 教学管理模式的改变

为顺应“少台套大循环”的实验改革,我院的大学物理实验教学管理由过去计划管理变为现在的教学过程管理。过去是以专业/班级为单元制定试验计划,一切按照老师的安排与要求完成教与学的任务。现在,在新实验模式下,为确保实验教学科学有序,以全院理工科大学物理实验大循环计划为基础,立足于每个实验的教与学的过程管理。为此,学院建立了大学物理实验仿真系统,并采用学生实验信息卡制。学生可以利用校园网的公共平台,经身份确认后,就可以进行实验选择和预约。

3.1.1 学生实验的过程管理

我院大学物理实验采用实验信息卡制,要求学生在实验前,必须对选择的实验进行自学,全面掌握实验的要求与内容,了解实验设备的知识以及具体的操作规范。整个实验的过程包括:自学→预习测试→实验仿真练习→实验网络预约→实验室操作→实验报告→实验考试等过程。

(1)大学物理实验仿真系统与实验预约

大学物理实验仿真系统是利用现代网络技术,专门配合少台套大循环实验而设计建造的。实验项目的开设权限由实验教学中心教师控制,并发布每学期的所有实验项目。这套系统分为实验预习、仿真实验和实验预约三个模块。实验前,学生必须先自学,认真阅读实验指导书内容,明确选定实验的目的、任务、实验设备、操作过程等内容,然后才可以进入预习机房完成预习测试,测试合格后方可进入实验仿真模块进行模拟实验,最后才能够完成实验预约。预习测试的内容采用随机试题,每次登录,题目都不同。因此,实验预习只是完成实验的第一步。

大学物理实验预约分为集体预约和网上学生单独预约两种形式。集体预约是指教学系部与实验中心的预约。预约系要以教学班级为单元,对学生进行分组,每组学生做相同的实验,分组数依据实验中心开设的实验项目数而定;网上学生单独预约是指那些因种种原因没能在计划时间内完成实验的学生设计的,学生可以通过校园网络平台进行预约,当预约学生数满足最少台套数实验要求之后,学生就可以去进行实验了。

(2)学生实验信息卡

我院的大学物理实验采用实验信息卡登记制。信息卡包括学期(年)的必修实验的项目以及每个实验进程等相关记录,学生每完成一步或者完成一个实验,指导教师都会在相应位置签字确认。当学生完成所有实验之后,实验信息卡要回收到教学管理部门进行复核,并作为学生成绩考核的一个部分。

(3)实验期末考核制

在学生实验的整个过程中,除了保证设备一人一台套的要求外,每个实验都要求学生独立操作完成,在全部实验完成后,期末还要对学生进行实验抽考,作为期末成绩。考核的形式有笔试、口试以及实验操作。

3.1.2 教师教学的过程管理

(1)教师业务能力的岗前培训与管理

少台套大循环的实验形式要求实验老师每次指导多个实验,彻底改变了过去一个老师每次指导一个实验的传统教学模式。这就要求实验指导教师一方面要业务非常熟悉,另一方面还要能够快速地从一个实验的指导切换到另一个实验。我院实验中心在实施少台套大循环之前,就对所有实验教师进行了业务培训,规范了在实验指导过程中的讲解、操作?、实验报告批阅等方面的统一要求,并制定了实验教学的相关管理规定和要求。

(2)实验教学过程检查

在实验教学指导过程中,我院实验中心每学期都对教师的实验指导进行定期和不定期的教学检查,并依据教学管理的相关规定,对教师教学过程进行业务考核。一方面要检查实验教学的全过程,从实验预约、实验指导、实验报告批阅、实验考试等多方面进行教学质量监控。另一方面还走访学生了解具体的教学效果。

(3)不断提升教师业务水平

为提高教师业务水平,我院实验中心还定期组织教师进行业务交流、外出参观学习、业务进修等,并积极开展各项实验教学的教研活动。

3.2 教学形式的改革

实验教学形式从原来的教师讲学生做,变为学生独立完成。由于采用了实验仿真系统,学生在进入实验室前,就已经掌握了实验项目所涉及的实验设备的使用和实验的整个操作过程等,从而减少了教师在实验前对实验的讲解指导过程,使学生有足够的时间进行独立的实验练习与操作。实验指导教师成为了学生实验过程中的协助者、答疑者和启发者。

3.3 教学时间的保证

大学物理实验室全天候开放是保证“少台套大循环”教学改革的时间保障。由于实验设备循环次数的增加,导致设备使用的时间也大大增加,为保证教学任务的完成,我院大学物理实验室采用了开放式管理,每周包括周末在内,每天开放12小时,确保学生实验预约不会出现拥堵想像。

3.4 教学内容的改革

作为大学物理实验改革的一个方面,我院的大学物理实验进行了单独设课,并进行学分制管理。但大学物理实验毕竟是基础实验,应服务于专业教育的需要。因此,我院大学物理实验在教学内容选材上,立足于专业需求,进行模块化教学,不同的模块适合于不同的专业。此外,大学物理还重新开发了一些新的实验项目,增加了一些综合性和设计性实验。对于过去那些因台套数少而不能做的实验,现在也都可以发挥了作用。目前我院大学物理可开出的实验项目多达20多个。学生在完成必修实验之外,还可以继续选修选做其他感兴趣的实验。

3.5 学生实验考核形式的改革

大学物理实验作为一门独立的实验课,我院也采用了“N+2”学生成绩考核办法,要求学生不仅要完成实验报告,还要养成良好的科学实验态度,一方面注重(“2”)实验期末考试和实验报告的成绩,另一方面还非常注重过程考核(“N”),其中包括实验预习情况、实验预习成绩、实验操作、实验纪律等诸多方面,从而培养学生良好的科学素养。

4 实验改革的效果

我院大学物理实验通过两年多的少台套大循环的教学实践,得到了广大师生的一致好评,而且这种实验模式在我院也得到了一定的推广,具体效果如下:

(1)学生的自学能力和实验技能得到了提升。在试验中学生的主导性和独立性得到了充分的体现。

(2)大大降低了数据抄袭和混实验课的现象。由于实验的独立操作以及一个实验室多个实验同时开设,对于那些“懒惰”学生而言,自己的实验数据都必须要去亲自操作才可以得到,从而使每个学生的实验态度得到了端正,培养了学生科学实验的精神。

(3)更加有效地利用了实验空间,做到了一室多用,无形中放大了实验室教学资源的价值。

(4)大大提高了实验设备的利用率,提升了实验设备的价值,有效降低了教学成本的投入。

(5)大大加快了实验设备的更新率,确保实验设备是用坏了,而不是放坏了。大学物理实验设备的更新日新月异,新设备的出现无疑会对大学物理教育起到积极的作用。在已有设备尚可使用的情况下购置新设备也是对教学资源的浪费。

(6)目前我院五个工科系的部分专业实验以及金工实习(实训)等也在实行少台套大循环的教学模式,并且都收到了良好的教学效果。

5 存在的问题与分析

5.1 实验设备损坏和维护难度加大

由于采用了这种实验教学模式,在大大提高了设备的利用率同时,也直接导致了设备的损伤,这就要求实验室管理人员对实验设备要不断地进行维护和修复,保证教学实验设备时刻处于良好运行状态。

5.2 实验指导教师工作量倍增

过去一个实验,指导教师可能一次或者两次就指导完毕,现在采用了少台套大循环,指导教师的指导次数明显增加,另外,由于采用实验室开放,教师还要根据学生的预约情况对实验教学作出适时调整,实验指导教师的在岗时间也大大增加。因此,在新的教学模式下,对教师工作量也需要作出一个科学的评估,以便于进一步调动教师的工作积极性。

[1]乐永康.德国大学物理实验教学情况介绍[J].物理实验,2001,21(3).

[2]方康年.浅谈开放式实验室的建设与管理[J].合肥学院学报,2008(1).

[3]吴诗芬.借鉴德国“少台套、大循环”运行模式的基础实验教学的实践与探索[J].中国电力教育,2009(8).

[4]闫友房.高等工科院校物理实验教学改革初探[J].新西部,2008(8).

Experiment Teaching Mode and Management on a Small Quantity of Equipment with Big Cycle of Experimenters

GUOZi-lan

(Hefei University,Anhui,Hefei 230022)

The final aim of any teaching reformation is beneficial tOstudents’all-sided development as well as tOenhancement of their practical abilities.As an example in experiment reformation of university physics(ERUP).A small quantity of equipment with big cycle of experimenters and experiment teaching management are introduced in the text.After twOyears’running of ERUP,the reformation not only improves students’operational abilities in experiments,but alsOfinds out a feasible running mode in efficient use of teaching resource.

A small quantity of equipment with big cycle of experimenters;Experiment operational ability;Experiment teaching management,;Experiment equipment using rate

G642

A

1007-2934(2010)06-0096-04

2010-06-07