大学物理实验开放式教学的研究与实践

杨鹏，沈慧娟(1.辽宁师范大学，辽宁大连116021;2.通化师范学院物理系)

大学物理实验开放式教学的研究与实践

杨鹏1，2，沈慧娟
(1.辽宁师范大学，辽宁大连116021;2.通化师范学院物理系)

大学物理实验开放式教学是高校大学物理实验教学的重要内容之一.文中指出了目前大学物理实验教学存在的问题，探讨了实施大学物理开放式实验教学的理论基础，并结合大学物理实验教学的实际情况，详细阐述了大学物理开放式教学的构建.

开放式教学;大学物理实验教学改革;实验室开放

我国大学物理实验教学改革已有近三十年的历史，进入80年代以来，由于新技术革命浪潮的冲击和高等教育课程与教学改革的兴起，我国高校对大学物理实验教学进行了多方面的改革尝试.［1］但通过调查研究发现目前部分高校大学物理实验教学仍存在一些弊端.首先，大学物理实验课的授课形式过于单一，学生做的大部分实验完全是照葫芦画瓢，对学生分析问题和解决问题能力的提高而进行的有效训练太少;其次，随着高校的不断扩招，使得实验学生人数增多而实验仪器设备不足的矛盾日趋显著;再次，大学物理实验课课时过少，上课时间安排的过于刻板，不能满足学生的学习需要.要解决以上问题，实验教学模式必须有所改革，实验项目及实验内容也必须变革，而开放式实验教学模式正是实验教学改革的可行之道.

1 大学物理实验进行开放式教学的可行性分析

1.1 大学物理实验开放式教学的优势

大学物理开放式教学模式是以实现个性化教学，提高学生学习的积极性和主动性为目标，并通过开放式教学体系的构建推动课程内容体系、教学方式方法和教学管理模式的改革，以满足学生求知、探索和创新的欲望，侧重创新精神与能力培养，在为学生的主动学习和个性发展创造一个较好的外部环境的同时体现了以人为本的教学理念.

20世纪中叶兴起的后现代主义、建构主义和人本主义为大学物理实验开放式教学提供了强有力的理论依据.传统的物理实验教学不可避免地具有了后现代主义所批判的权威性、同一性、确定性和封闭性等种种弊端，不仅束缚了学生好奇、疑问、怀疑的本性，漠视了任何对真理的认识都是螺旋上升的过程，也不利于对现行教育体系进行改革，不利于学生创造性思维的形成和发展.而开放式物理实验教学旨在突破这些弊端，构建开放的物理实验教学系统.在这样的开放系统里面，不仅重视知识的开放性，更重视“人”的作用和“人”的发展，倡导学生的主体地位，以及教师与学生“双边”关系的建立.教学不再是线性式的独白，而是师生、生生普遍交往互动下的、持续的、建设性的对话，从而在重视学生的认知结构的特点和功能的同时在教学中开发学生的潜能.另外，开放式实验教学真正做到尊重学生的个体差异，根据不同学生的认知特点不断地改进教学方法，做到因材施教.开放式实验教学还从单纯注重物理实验知识和技能的传授，转为更加注重学生的全面发展.传统的物理实验教学大多是以知识为本位，以知识的传授和技能的掌握为重点，最大限度地发挥教材的功能，来实现教书育人的目的.而在人本主义影响下的开放式物理实验教学注重学生在学习过程中内在思维和情感的体验，更加突出培养学生的创新意识和动手实践能力.使其能够适应不断变化发展的世界，对国家和社会做出应有的贡献.

1.2 大学物理实验开放式教学的可行性调查

为了能更好地开展和实现大学物理实验开放式教学，了解学生的实际想法，制定切实可行的实施办法，笔者制定了一套问卷，对做过大学物理实验的学生进行了调查研究.

调查结果显示，大多数学生对物理实验是感兴趣的，只有11.2%的学生对物理实验是不感兴趣的;40.8%的学生喜欢开放式实验教学模式，52.1%的学生喜欢传统与开放相结合的实验教学模式，只有7%的学生喜欢传统的实验教学模式;21.1%的学生认为物理实验可以提高他们的科学素质，60.6%的学生认为物理实验提高了他们的动手能力，15.5%的学生认为物理实验培养了他们的创造能力，只有2.8%的学生认为物理实验对他们的发展没有太大作用;学生在问卷中指出:传统的教育模式下，教师对实验的讲解过于详细，实验课过于刻板，按部就班的实验操作抑制了他们的个性发挥，失去了实验的挑战性;传统的分科(力、热、电、光和近代物理)授课方式难分主次、难易，不能让他们掌握实验之间的内在联系，使他们体会不到他们的实验能力有一个循序渐进的提高过程;再有，实验内容与实际生活相差较远.这项调查表明大学物理实验开放式教学是被多数学生接受的.

2 大学物理实验开放式教学模式的构建

根据上述分析及调查结果，笔者结合多年的实践教学经验，拟定了一套笔者认为切实可行的大学物理实验开放式教学方案并付诸实施.

(1)构建物理实验开放式教学平台，对大学物理实验课程教学体系、教学内容、教学方法进行一系列的改革和探索.建立了4个层次的分级实验教学体系，开设了基础性实验、近代物理实验、综合性实验和设计性实验4个实验层次.

在实施开放式实验教学模式的4个层次的实验教学过程中强调:坚持培养锻炼学生的实验技能;坚持锻炼学生正确读数与正确处理有效数据相结合的能力;坚持培养学生良好的实验素质.各层必须做到实验按难易程度进行编排，根据我系的具体情况，自编部分实验教材，依照认知规律，对学生进行阶梯式的强化训练，为学生走向工作岗位打下基础.对于基础性实验，在着重培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学作风的同时，注重对学生基本实验能力的培养.基本的实验能力包括:①通过阅读实验教材和对照实物做实验前充分的准备.②通过阅读仪器说明书，正确使用常用仪器.③正确记录和处理实验数据，拟定合格的实验报告.④通过拟定实验报告，培养学生科技写作能力和语言表达能力.在学生的实验能力达到一定要求后，再开设各种类的综合设计性实验，让学生根据自己的兴趣、爱好、专业和能力，预约选做自己感兴趣的实验，自己设计实验方案，在实验教师的指导帮助下完成实验.

(2)构建开放式实验教学管理系统和成绩管理系统.学生通过网上选课选择感兴趣的实验和适合自己的实验时间到实验室完成规定数量的实验.学生预约好实验后，必须在实验前设计好预习报告，并由指导教师检查学生预习情况、给出成绩.进行实验前，学生可以自由进入实验室预习熟悉仪器设备，由专门的实验教师负责解答学生预习过程中可能出现的各种问题.实验时，指导教师遵循“学生主体，教师主导”的原则，只讲解实验重点、难点和注意事项，具体操作由学生自己动手解决.若碰到难以解决的问题，指导教师应予以启发式指导.学生实验操作结束后，教师当场给出学生实际操作成绩，实验报告上交后，经教师评阅最后给出实验报告成绩.如果实验失败，学生可以立即重做或另选时间重做.

(3)实验室的全方位开放.开放实验室，不仅在时间和空间上是开放的，而且在实验内容和仪器设备等方面也是开放的，在教学时间上由实验教师来保证开放时间，一般每周开放8～10学时，在开放期间学生可根据自己的需求自主安排实验时间.仪器设备的开放是指实验室所有的仪器设备都供学生选用，用来实现自己的设计方案.但由于实验室仪器设备种类数量繁多，要同时把所有仪器设备对学生开放，是不现实更是不可取的.所以要求学生根据自己的需要，向实验教师提前预约，由实验教师进行统筹安排，争取使多类仪器得到充分利用，尽量提高仪器设备的使用率，使实验室用房得到更为充分的利用.学生要做到在事先预约好的时间内使用仪器设备，并且做好使用记录，以确保实验仪器设备的正常使用.

(4)关注大学物理实验开放式教学效果，适时调整教学方法.大学物理实验开放式教学体系的实践是为了促进学生的学习而进行的，所以实验教师应时刻关注开放式教学模式所带来的教学效果，并根据教学效果中所存在的问题对开放式教学体系进行适时调整，不断完善.根据教学的实际情况，我们改进了大学物理实验的考核标准，采取理论与实践相结合的考核方案，既考实验理论，又要求动手实际操作［2］.在考核中将学生选做实验的积极性、主动性及取得的实验效果作为其评价成绩的标准之一，实践证明这种形式考试的结果，能够相对真实地反映学生的实际水平，能够促进大学物理实验教学模式的不断完善.

(5)积极开展实验室对外服务业务.在实验室开放的过程中，损耗仪器设备的增补，以及教师进行有尝劳动后薪水的发放等等，这些都是在实施物理实验开放式教学中实际存在的经济问题.为了解决这一难题，学校可以最大限度的利用现有资源，在不影响正常教学、科研工作的前提下，通过仪器设备和实验场地对外(包括工厂、企业、生产单位等)有偿使用，适当收费，实现实验室对外服务功能.这样既把基础实验室从单纯的教学场所转变为教学、科研、技术服务相结合的多功能的实体，又解决了实验材料消耗和工作人员的补贴问题.

3 开放式实验教学的实施效果

经过了几年的大学物理开放式实验教学的研究与探索，开放式实验教学在我系实验教学中取得了一定的效果，概括起来有以下几点:

(1)调动了学生学习研究大学物理实验的积极性和主动性.通过开放式实验教学，学生可以根据自己的兴趣、爱好自主选择实验项目、实验时间，通过网上预习带着实验问题进入实验室进行自主实验探究学习，并且在实验室开放期间，学生可以什么时候有了新思路，就什么时候到实验室去做实验.教学手段灵活多样，实现了传统教学手段和计算机仿真模拟实验、计算机网络辅助教学等现代化的手段相结合.这样，学生就有时间将书本知识和已做过实验中的物理思想、研究方法和实验技巧以及课外阅读积累的知识联系起来，从而有目的地加强能力培养，构建合理的知识体系.同时，学生可以根据个人的实验基础、不同专业特点、兴趣爱好，选择相应的实验内容，通过自己查阅资料、CAI课件、做仿真模拟实验来预习实验，真正激发了学生学习热情，提高了学习的主动性和积极性.

(2)优化了实验教师的师资队伍，提高了教师的教、科研水平.由于实验室开放的需要，我系近年引进的硕士和博士全部参与到实验室开放工作中，这样就从整体上提高了实验教师的学历层次，并且通过实验室开放，为教师的教、科研工作提供了更便利的实验平台.

(3)提高了实验教学的效率和效益.大学物理实验开放式教学的实施不仅解决了实验学生人数多、设备仪器不足的问题，还使得实验室资源得到了最大限度地利用.实验室开放后，把时间交给了学生，实验的步骤和节奏也交给了学生，实验室的容量大幅度提高.另外，实验室在寒暑假也有开放时间，一些写毕业论文或是有科研立项的学生就可以通过提前预约到实验室进行实验.这样安排既不影响正常课程的开设又可以满足学生的实验需求.同时，实验室的对外开放，也有助于实验室效益的提高，解决了实验室器材损耗补充、更新，以及工作人员补贴等实际经济问题.

［1］史贵全.大学物理实验教学改革的变革历史及其启示［J］.大学物理，2001，20(2).

［2］谢行恕，霍剑青.大学物理实验的改革和探讨［J］.物理，2000，29(9).

(责任编辑:王前)

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1008－7974(2011)04－0079－03

2011－03－10

杨鹏(1978－)，男，吉林通化人，辽宁师范大学物理与电子技术学院在读硕士，通化师范学院物理系教师.