应用型本科院校大学物理实验课程教学改革研究

2020-11-23曲阳曹显莹

就业与保障 2020年24期

文/曲阳曹显莹

应用型本科院校兼具高等教育和职业教育的双重标准，主要是以服务地方经济建设为宗旨，为国家与社会发展培养高素质应用型人才。这就需要在教育教学中，不仅要培养学生扎实掌握好理论知识，还要重视培养和提高学生的实践操作与创新创造等能力[1]。大学物理实验是理工科各专业的一门基础公共课程，也是学生进入学校后的第一门科学实验课程。该门课程涉及物理实验中常用的实验及测量方法，分为力学、热学、光学、电学实验四部分，且大部分教学内容都是验证性实验，以着重培养学生的科学意识、严谨治学态度、理论联系实际、创新创造等能力，对学生后续专业课程学习及对现代科学技术的掌握，具有深远的意义[2]。随着我国经济发展和科技进步，对于实践能力强、具有创新思维的人才的需求不断增大。传统的大学物理实验课程教学存在不少弊端，如实验内容固定，在科学实验思想、方法、技能培养方面有诸多不足，难以有效培养学生的物理核心素养[3]，在新的教育形势下，亟待对大学物理实验课程教学进行优化改革，以促进教学目标顺利达成。

一、当前大学物理实验课程教学存在的问题

（一）学校对物理实验教学重视不足

应用型本科院校对于学生的专业技术与能力培养比较重视，对于物理实验重视不足，资金投入力度不够，经常存在实验室相关物理实验仪器更新不及时、配备不齐全的情况。部分物理实验教学内容相对陈旧，基础性和验证性的实验所占比重较高，而与专业贴合比较紧密的专业性、综合性、设计性实验的数量比较少，且更新速度较慢，不能满足现代社会对应用型专业人才培养的要求。

（二）实验教学模式单一

虽然在素质教育和新课改的推动下，应用型本科院校大学物理实验课程教学都进行了积极的改革，但在实际教学过程中，教师的教学理念与方法还未彻底转变，传统的教学方式还在一定程度上存在[4]。教学模式也比较单一，基本上都是学生预习实验原理、实验步骤等内容，写好预习报告；然后，教师在实验课上向学生讲解实验仪器的组装，学生按照教师的操作进行模仿和重复；最后，验证实验结果，并对实验数据进行详细记录，课后撰写书面实验报告，处理数据和分析实验现象。缺乏对物理思想、基本原理的深入阐释，更鲜有物理实验方法的探索，学生也缺少充分的独立思考和讨论的时间。这不仅禁锢了学生物理思维的培养与拓展，也不利于激发学生学习的主动性与培养创新创造能力，与应用型人才的培养目标不相符。

（三）学生的物理实验学习积极性不高

在很多应用型本科院校大学物理实验中，由于课程内容设置与专业存在较大的脱节，学生对于大学物理实验课程的实际用途认知也不够深入，因而在具体的学习中，学生对实验教学就会感到枯燥无味，不仅课前预习不够充分，课上也无法积极地全身心参与课程学习，只是大概了解实验内容，或是简单、重复和机械地进行模仿，遇到问题缺少主动探索的行为，不利于大学物理实验教学目标的实现。

二、应用型本科院校大学物理实验课程教学改革

（一）学校要重视物理实验教学，多措并举强化资源支持

大学物理是一门自然科学，以观察、实验为研究基础和方法。物理实验能力是学生物理核心素养的重要组成部分。学生应明确物理实验目的、原理和方法，掌握仪器使用方法，观察分析实验现象，记录并处理实验数据，同时还能灵活运用所学物理理论知识、实验方法和实验仪器去解决物理问题。缺乏物理实验能力，学生的物理核心素质培养只能是“纸上谈兵”[5]。应用型本科院校要充分认识到大学物理实验课程的重要性，合理规划教学资源，依据大学物理新改革要求，开设开放性实验项目，建立开放性物理实验室，并细分为验证性实验室、综合性实验室、开放性实验室三类，使之能更好地服务于物理实验教学。加强实验室软件、硬件建设，引进大学物理实验信息化系统，开展虚拟仿真实验项目，打破物理实验的时空限制；通过实验视频解说为学生提供实验操作中的关键问题答疑和指导，提高物理实验教学的信息化水平。对实验教师资源进行优化配置和合理安排，使师资力量能足够开展自主式、讨论式、团队式教学。同时，还要每年拨专项经费，定期安排教师以“走出去、请进来”的方式进行教育培训，选派实验管理人员和教师调研或进修，提升实验室管理能力和教学水平。督促教师课余时间加强学习，提高物理实验教学能力和自身综合素养，教育培训和教师提升情况要纳入到绩效考核中。此外，还要践行“以学生为本”的理念，健全和完善实验项目的学生评价及反馈机制，畅通学生评价和反馈渠道，使教师能够更加准确地了解学生的实验学习情况，结合学生实验学习情况及时对教学实践进行优化改进。

（二）编写符合本校特色的实验教材，构建多层次实验教学体系

在“需求导向”下，应用物理实验课程不可避免地倾向于“大而全”，既要考虑市场“需求的广泛性”，还要同时照顾到专业“就业的针对性”，这对学生系统地学习专业知识、培养创新能力极为不利。应用型本科院校应全面深入地调查大学物理实验教学中存在的问题，有针对性地编写符合本校特色的实验教材，优化教学内容，改进现有实验讲义，充分体现出应用型本科院校的“个性”特色和服务地方经济发展的要求。改革实验内容和实验方法，将内容落后、实验手段陈旧的实验内容删除，增加紧扣专业科研前沿的实验技术和方法。例如，可根据专业培养计划，建构大学物理“四模块三层次”实验教学课程群，四模块分别是：物理学理论基础、特色专业方向、工程能力培养、素质拓展；三层次分别是：了解与理解、综合与设计、研究与探索。在其中，“四模块三层次”是循序渐进的，在模块上强调将专业知识、专业技能融入基础知识与技能学习的培训中，在层次上将在熟练、巩固的基础上培养学生的创新创造意识与能力。打破传统的“力、热、声、光、电”分别设立实验的模式，对五大部分的实验进行重新设计，建立多层次实验教学体系。在该体系中，物理实验分为基础实验、综合性实验和创新设计性实验。在基础性实验中，将经典的验证性实验项目进行保留，通过该层次的教学，强化学生基本操作能力和良好实验习惯的培养。在综合性实验中，设计一些物理综合技能的实验项目，为物理专业实验奠定基础。增加开放性的实验项目，由学生自拟实验题目并进行实验设计，实现理论与实践、学科与地方产业的有机结合，从而激发学生自主学习、合作学习、研究性学习的热情，培养学生创新设计的意识和能力。

（三）创新实验教学方式，应用信息化技术开展实验教学

物理实验教师要积极转变教学理念，对实验教学方式进行创新，积极利用信息技术来进行实验教学，以更好地激发学生的学习兴趣，提高实验教学的有效性。在实验教学课程中适当穿插多媒体和仿真实验技术，综合利用图像、声音、文本等，为学生提供直观、生动、逼真的实验情境，激发学生的想象力，使学生在实验过程中学会学习、思考、探索、研究，提高学生的学习注意力和学习兴趣。例如，采用任务驱动法进行教学，教师结合物理实验教学内容设计任务，再对学生进行合理分组，引领学生找出本次实验项目存在的问题并提出解决方案，学生以实验报告或PPT的形式提交作业，由教师进行评价，最终师生共同对评价结果进行讨论和交流，针对存在的问题与不足进行完善。再如，建立微信公众平台，师生通过微信公众平台进行随时随地的交流，学生也可进行碎片化学习。物理实验课开始前，教师发布学生需要预习的实验内容、相关原理及操作步骤等，提出实验问题，让学生带着问题去进行预习，并提交实验预习报告。教师检查预习报告，合格后，学生才能进行实验操作。如果学生预习过程中遇到疑问，教师可随时进行答疑解惑，但主要是以学生自主学习为主，以锻炼其独立分析问题和解决问题的能力，还能提高物理实验教学的实效，减少学生的物理实验差错和资源浪费。为学生提供在线视频学习，将标准实验发送给学生，由学生们自主观看课程视频，每个知识点讲解完毕后，视频就会暂时停止并弹出一道测试题，学生做出正确答案后，才能继续观看课程视频。学生通过平台，还能查看每个实验项目需要用到的实验仪器名称、操作及注意事项等，可以反复进行回放学习。