卓越人才实验班“大学物理实验”课程教学中存在的问题及建议

谭明 李辉 李聪 刘小标 郝延明

[摘 要] 大学物理实验课是工科各专业重要的基础课，它对培养学生的基本实验技能及奠定专业基础具有重要的不可替代的作用，因而也是影响卓越人才实验班大学生培养质量的关键因素之一。该文对大学物理实验教学中普遍存在的问题进行了较为详细的分析，并提出了一些改进的建议，希冀为大学物理实验课程的进一步改革提供参考。

[关键词] 本科生;大学物理实验;教学质量;教育改革

[基金项目] 国家自然科学基金资助项目（61474082）;河南农业大学拔尖人才引进专项（20190703Y00005）;河南省科技攻关项目（202102210047）;河南省高等教育教学研究与实践项目（2017SJGLX242）

[作者简介] 谭 明，物理学博士，河南农业大学理学院教授，主要从事物理教学与热电材料及磁性材料的研究（通讯作者）。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）17-0293-02    [收稿日期] 2019-09-08

一、引言

自上世纪末我国高校扩招以来，高等教育一直存在着一个主要矛盾，即高等教育质量整体不断下降和社会对人才的要求不断提高之间的矛盾[1]。为缓解这一矛盾，有些学者提出在高等教育领域应采取“大众教育与精英教育相结合”的思想，这样在扩大高等教育受众的同时，又可以保证具有相当比例的高质量的毕业生[2]。毫无疑问，在现阶段乃至今后相当长的时间内我国高等教育资源还比较匮乏的情况下，这种设想是一个很好的选择。目前，根据《国家中长期人才发展规划纲要（2010～2020年）》和《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》精神，按照《教育部关于实施卓越工程师培养计划的若干意见》（教高【2011】1号）要求，很多高校都相继启动了“卓越人才培养计划”。天津科技大学也于2011年在传统优势学科专业中设立了生物、食品、机械、化工等四个“卓越人才实验班”。根据教育部文件精神，卓越人才培养的主要目标是：面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势，增强我国的核心竞争能力和综合国力，推动我国从工程教育大国走向工程教育强国。但是如何实现这一培养目标是各高校目前都在深入探索的问题。大学物理及大学物理实验课程是工科各专业最重要的基础课，这两门课程对培养学生的基本科学素养及奠定专业基础具有重要的不可替代的作用，因而也是影响工科大学教育培养质量最重要的关键因素之一[3]。经过在本校本科生中百里挑一优选的卓越人才实验班学生的综合素质和已具备的知识基础显著高于普通班学生，因此过去十几年大众化的教育培养模式显然不适合于卓越人才实验班的学生。因此有必要对过去大众化的“大学物理实验”课程的教学方法和教学计划进行必要的改革，探讨适合卓越人才培养目标的“大学物理实验”课程的教学方法和教学计划。笔者结合本校卓越人才实验班的“大学物理实验”课教学现状，分析并指出了在“大学物理实验”教学中目前普遍存的一些主要问题，进而提出了一些改进的建议，供广大“大学物理实验”教师及相应的教学管理人员参考，希望对高等院校大学物理实验课程的进一步改革有所帮助。

二、“大学物理实验课程”教学中的主要问题及相应改革的建议

1.目前大多数院校“大学物理”理论课与“大学物理实验”课同时开在第一学年第二学期和第二学年第一学期，而且“大学物理实验课”不分力、热、电磁、光及近代物理实验这几个部分，同时开设，采取轮流分组进行的教学模式，这导致大量实验课的教学内容超前于理论课进行。这样进行的实验内容，学生根本不理解，可以肯定地说其教学效果基本为零。因此针对实验班的大学物理实验课，我们建议将其错后于大学物理理论课之后一个学期开设，并且按照大学物理理论课的教学内容次序依次分为力学实验、热学实验、电磁学实验、光学实验和近代物理实验，保证学生在有了一定的理论知识之后再进行相应的实验，这样既可以在培养学生实验技能的同时又可以加深学生对理论知识的理解。

2.目前大多数院校的大学物理实验教学不分专业，所有专业都采用同一教学内容、同一教学模式。这样在大学物理实验课有限的课时规定下，学生获得的与专业密切相关的基础物理实验的知识就很少了，不利于学生对专业知识的进一步学习和专业技能的进一步掌握。因此建议对不同专业的学生，大学物理实验课在强调基本概念、基本规律的同时，结合各专业的具体情况改变教学内容的侧重点，设置不同的与专业密切相关的物理实验内容，采用更加適合于专业特点的教学模式进行教学，教学计划中应当比传统教学更加注重知识的实用性。

3.目前很多院校注重采用计算机采集数据、处理数据等自动化程度较高的实验，例如笔者过去所在的高校就开设了两个这样的实验，约占学期实验总数的20%。在这些实验当中学生只要按几次开关就可完成全部实验内容，这不利于提高学生分析问题、解决问题的能力，也不利于学生了解实验的基本原理和基本方法。因此，建议在有限的课时下少开或不开这类实验。

4.实验教学的内容过于简单，有些甚至有敷衍了事的感觉，比如笔者所在的高校，刚体转动定律实验，将调节转动仪平面水平这一重要实验环节省掉了，实际上这一步骤是调节转动轴垂直，刚体的转动惯量是与转动轴有关的，而且利用水平仪调节平面水平也应该是学生的重要学习内容;又比如在迈克尔逊实验中，实验室在学生实验前已经将仪器调节好了，学生在实验中只需调节干涉条纹的吞吐，读数就可以了，等等。通过这样简化内容的实验教学，学生实际学到的知识、操作能力及分析问题的能力是大打折扣的。因此建议“卓越人才实验班”的大学物理实验教师认真地学习、研究每一个实验的内容，真正地弄懂每一个实验、每一个实验步骤在培养学生能力方面的意义所在，认真地完善实验内容。

5.上世紀90年代开始，各高校的实验教学条件得到了较大改善，因此很多院校为了强调培养学生独立进行实验的能力，将全部实验课都改成每人一组仪器，即单人单组，独立进行实验。例如笔者过去工作过的几所高校都是这样。这实际上忽略了团队协作能力的培养。事实上在科技突飞猛进的当代，任何一项工作都离不开协作。因此大学物理实验课应该有意识地培养学生的团队协作能力，应该开设一些必须由多人共同协作完成的实验。在这些实验中学生各有分工，相互协调，相互配合共同完成同一个任务。这样的实验过程不但也可以锻炼学生的独立实验能力，而且还可以切实有效地锻炼学生的团队协作工作能力和团队工作精神，这对于大多数都是独生子女的当代大学生们是尤为重要的。

6.传统大学物理实验课教学方法以教师为中心，老师怎么讲学生就怎么做，学生处于教学的被动地位，学生的积极性和创造性得不到发挥，不利于卓越人才实验班创新型人才的培养目标。因此教学理念应该改变为以培养学生的动手能力和创新精神为重点，以提高学生的综合素质为根本目的。因此我们建议在每一个实验内容当中增加进一步的拓展实验内容，由学生独立思考并集体讨论设计实验方法，完成实验内容。

7.适当增加一些与前沿科学问题密切相关的综合性实验和创新性实验，甚至可以是教师科研课题的一部分供学生选择，注重实用性、综合性和前沿性，提高学生理论联系实际的能力。

总之，无论在课程体系设置还是在教学内容及教学方法等方面，目前大学物理实验课程教学中都存在着很多问题，这些问题不但影响大学物理、大学物理实验课的教学质量也影响相应专业课的教学质量，而且更加不利于卓越人才实验班的培养目标。我们有理由相信只有经过科学合理，系统全面的改革，大学物理实验课才能在提高高等教育培养质量方面起到一定的作用。

参考文献

[1]高艳，郝延明.加强课程管理，提高学生培养质量[J].中国轻工教育，2010，2：61-63.

[2]王建国，祝少辉.论大学生可持续发展理念的培养[J].黑龙江高教研究，2007，10：41-45.

[3]高纯静，郝延明.对大学物理实验成绩评定的几点探讨[J].教育教学论坛，2013，4：261-263.

Abstract：The course of college physics experiment，which is one of the core subjects of the engineering colleges，has the irreplaceable function for teaching basic experiment ability and laying professional foundations，and hence it is also one of the key factors influencing teaching quality of the undergraduate student in the excellent talent experimental class.In this article，the teaching issues of college physics experiments were analyzed in details.For improving the teaching quality of college physics experiments，further teaching reforming has been proposed.

Key words：Undergraduate student;college physics experiment;teaching quality;teaching reforming