物理学本科专业实验课程教学的改革策略

摘 要：物理学本科专业的实验课程是一门理论联系实际的重要的实践性课程，在培养学生实验能力、分析问题能力和创新能力等方面起着重要的作用。本文分析了原有物理学本科专业实验课程教学中存在的不足，并在此基础上提出了改进策略。

关键词：物理学;实验课程教学;改革

一、问题的提出

物理学是一门实践性很强的学科。对物理学本科专业开设的实验课程不仅仅是对理论知识的验证和巩固，使学生掌握一些实验技术和实验方法，学习一些实验仪器设备的使用，学会观察实验现象、测量和记录实验数据、处理与分析实验数据的基本方法和实验技能，[1]而且在培养学生实践能力、创新能力以及探究意识上具有重要的作用。"新工科”是从新时期全面创新我国高等工程教育以适应引领新经济发展战略视角出发提出的新观点。“新工科”建设的提出为高等教育的改革和发展带来了新的机遇和挑战[2]。为适应“新工科”建设的快速发展以及对新工科人才的迫切需求，必须对原来物理学本科专业的实验课程教学现状进行认真分析，找出存在的不足，在此基础上对实验课程教学进行改革。

二、原有物理学本科专业实验课程教学中存在的不足

通过对原有物理学本科专业实验课程教学现状的分析，发现物理专业实验课程教学存在以下不足：

（一）驗证性实验项目占比大、设计性和创新性实验项目占比非常小

原有物理学本科专业实验课程在实验项目的设置上偏重验证性实验，综合性、设计性和创新性实验项目非常少，导致物理实验课程教学既不能很好地激发学生实验操作的兴趣以及自主探索的欲望，也不能很好地体现物理专业实验课程对学生实验能力的训练和培养的层次性，实验教学效果不高。

（二）实验所使用的仪器要么比较成旧，要么设备集成度高

由于诸多原因，现在很多普通高等学校所使用的物理实验设备有些比较成旧，有些设备集成度很高，学生只需要接好几根线，开通电源，实验数据就可测量出来，无法满足实验课程本身的目标和要求，也无法培养学生实验探究的能力和创新思维，导致实验效果大打折扣。

（三）实验课程教学模式守旧，学生缺乏实验探索的主动性

传统的物理专业实验课程教学模式一般是实验指导教师首先给学生讲实验原理与要求，再演示一遍，接着学生就照着老师的演示，依葫芦画瓢做一遍，记录实验数据，最后结束实验，书写实验报告。整个实验都是单向的信息传递，学生缺乏应有的主动性和反思精神。这就导致学生基本不提前预习实验，做实验时采取应付的态度，凭感觉，高兴地时候就自己动手做一下，否则就当起甩手掌柜，站在边上看同组的其他同学做，有些甚至乘着老师不注意偷偷溜出实验室。

（四）实验室资源没有全开放，不利于学生个性化的学习和创新实验的探索

由于诸多原因，目前大部分高等学校的物理实验室只在上实验课的时候才是对本科生开放的。这种管理模式，不仅降低了物理实验室的使用效率，在一定程度上阻碍了本科生进一步探究实验的兴趣和好奇心，而且不利于本科生利用实验室来进行深入学习和创新探索。另外由于做实验时才能进入实验室，所以学生们无法提前认识和熟悉实验仪器，不能够很好地深入地理解实验原理，从而影响到实验的效果和对学生创新思维的培养。

（五）物理实验课程的评价方式不科学，不利于对学生实验能力和效果的合理评价

在对学生物理实验课程成绩的评价上，不同学校有不同的做法。有些学校的做法是不进行期末考试，只将学生平时每个实验的预习成绩、操作成绩、实验报告成绩三方面按一定比例折合给出这门实验课程最终的成绩;有些学校直接将学生平时每个实验的实验报告成绩按照一定的比例折合成该课程的最终成绩，也不进行期末考试。这两种评价方式都存在不足，后一种做法只关注学生实验报告的成绩，不重视学生现场实做的情况以及事先预习的情况，即只重视结果，不重视过程;前一种做法虽然关注到了学生学习的过程，但是由于没有好的监测机制，教师无法恰当的判断哪个学生预习情况好，哪个学生预习情况不好，所以对于学生预习成绩的评判也就只是流于形式了，无法起到实质性的作用。所以，原有的物理实验课程评价机制是不科学的，并且这种评价机制导致有些学生养成偷懒的习惯，无论是预习还是实验报告都抄袭其他同学的。

三、物理学本科专业实验课程教学的改革措施

针对以上实验课程教学中存在的不足，必须要对实验课程教学进行改革与创新，以提高物理实验课程的教学效果。为此我们采取了以下改革措施：

（一）改革物理学本科专业实验课程结构，以提高课程实施的效率

原来物理学本科专业的实验课程是以《普通物理实验一》、《普通物理实验二》和《普通物理实验三》的形式来开设。现在我们重新调整实验课程结构，按照物理学的学科分类把实验课程分成力学实验、热学实验、电磁学实验、光学实验以及近代物理实验。调整后的实验课程与其理论课程在同一学期开设，并适当提高实验课程的学时数。这样不仅提高了实验课程内容的针对性，也提高了实验课程开设的效率。

（二）更新实验课程的实验项目及内容

我们树立“打牢基础、培养创新思维”的教学理念，根据国家对物理人才的实际需求，删除了一些过时的、演示或验证性的实验项目，增加了一些体现近代物理和高新物理技术的实验项目，适当增加综合性、研究性和创新性实验项目的比例，以此激发学生的学习兴趣、自主探索精神和创新热情，让学生体会物理实验与科研、创新的紧密联系，体会学习、创新、探索过程中的乐趣，[3]培养学生的创新意识和思维。比如我们把四川省物理知识大赛中的实验竞赛题目和创新创业项目作为学生的研究性和创新性实验项目。这些题目虽源于日常生活，但是却没有现成的答案，需要学生自主地查阅相关资料，通过对物理问题的分析来建立相应的物理模型或设计实验方案、选取适当的实验仪器，开展实验研究或理论探讨，最后解决问题。在这个过程中，不仅可以提高学生综合运用知识去解决实际物理问题的能力，而且在学生自主探究物理问题本质的同时，培养了学生的创新思维和团队协作的能力。

（三）改革物理实验课程的教学模式和方法

改变物理实验课程教学模式，每个实验项目的教学都按照课前预习、课上研讨、操作实验、书写实验报告、反思五個环节来实施。在课前预习环节，充分利用学校的网教平台，把某个实验课程要开设的实验项目及每个实验项目的原理、目的、内容和操作步骤、数据记录与处理要求以及实验过程中需要使用的仪器照片等提前发布到网上，与此同时将复杂仪器使用方法的视频也发到网上。这样学生可以充分了解每门实验课程将要开设的实验项目以及每个实验项目的原理、内容和要求等，并且利用网上公布的小视频以及实验仪器的照片提前预习实验，熟悉实验仪器的使用方法，并记录实验预习过程中自已的疑问，以便在实验课程上进行释疑。课上研讨环节，教师不需要讲解实验，学生们将在预习实验中遇到的疑问都讲出来，同学和老师们一起共同研讨，解决这些疑问。实验完成后，引导学生对实验进行自我反思，分析自己在实验中存在的不足、对实验方法或方案进行创新设计和实施等等。这种教学模式不仅调动了学生学习的主动性和自主创新性，提高了物理实验课程的效果，而且还极大地提升了学生的实验能力和创新能力。

（四）改革物理专业实验室的管理模式，提高其利用率

为本科生建立专门的开放实验室，并由学生自己进行管理。学生可以随时来实验室进行实验或研究，所需要的实验器材可以提前提出申请，从实验管理老师那里领取，使用完毕后履行归还手续。另外还设立专门的一笔经费用于支付部分实验材料的消耗。这样不仅提高了实验器材的使用效率，而且也为学生开展实验研究或创新探索提供了条件。比如学生可以自行设计一些感兴趣的实验项目，或者围绕竞赛项目或创新项目开展研究活动。

（五）变革实验课程考核的评价方式

为了合理、科学、有效地对学生实验课程成绩进行评价，将所有实验课程的考核方式由考查变为考试。实验课程的成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分按照一定的比例构成。其中平时成绩包括课前预习成绩、实际操作成绩、实验报告成绩几个部分，每一部分占据的比例不同，实现了过程性评价与终结性评价相结合。在实验课程成绩的评价中将学生纳入评价主体，比如实操成绩，不仅老师要打成绩，同时小组内学生需要互评，这样在一定程度上杜绝了学生在实验中偷懒的行为。期末考试采取从平时所做的实验项目中随机抽取的方式，不同学生所抽题目不一样，而且是一人一组进行实验考试，这样的考核方式倒逼着学生必须注重平时的每一次实验。通过这样的改革，不仅能促进学生重视每一次实验，发挥其学习的主动性，而且还能真正地实现学生实验操作能力的提升。

结束语

物理学本科专业的实验课程是一门理论联系实际的重要的实践性课程，它在培养学生实验操作能力、分析能力、创新思维等方面具有重要的作用。所以，各普通高等学校都应该紧随时代的要求，在提高物理实验课程教学质量上下功夫。

参考文献

[1]彭勇宜，何军，孙克辉.大学物理实验教学改革[J].高等教育，2019年2月，第138页

[2]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，2：26-35

[3]彭勇宜，何军，孙克辉.大学物理实验教学改革[J].高等教育，2019年2月，第139页

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