導(dǎo)語：大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革意義一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］“大學(xué)物理實驗”是面向理工科學(xué)院學(xué)生開授的通識必修基礎(chǔ)課，該課程要求學(xué)生在學(xué)習(xí)了大學(xué)物理的基本知識后，能夠借助物理實驗室提供的實驗儀器，通過自己動手操作，完成相應(yīng)的物理實驗項目，加深對物理理論的理解和融會貫通，同時增強學(xué)生的實踐能力，對學(xué)生后續(xù)的專業(yè)實驗和實踐起到承前啟后的引導(dǎo)作用。大學(xué)物理實驗教學(xué)改革是本科教學(xué)發(fā)展的需求，重視學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)、開拓創(chuàng)新，以學(xué)生為中心進行教育教學(xué)。學(xué)?！按髮W(xué)物理實驗”教學(xué)改革中融入了課程思政，加入了虛擬仿真實驗，實現(xiàn)了線上線下混合式的教學(xué)模式，做到推陳出新、虛實結(jié)合。

［關(guān)鍵詞］大學(xué)物理實驗；教學(xué)改革；課程思政；虛擬仿真；線上線下混合式教學(xué)

一、目前“大學(xué)物理實驗”教學(xué)現(xiàn)狀

目前，我校共有紅湖、博達、友好三個校區(qū)，每學(xué)期“大學(xué)物理實驗”上課的班級總和約為100個班，學(xué)生人數(shù)約為3800人。受校區(qū)大學(xué)物理實驗室面積、實驗儀器臺（套）數(shù)的制約，“大學(xué)物理實驗”采取單班分組模式進行授課，課程的講授教學(xué)模式相對比較單一，教學(xué)形式也不夠靈活。以紅湖校區(qū)為例，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一方面是實驗安排?！按髮W(xué)物理實驗”課一般都在專業(yè)課、公共課排完后，再集中統(tǒng)一排課，時間主要安排在下午，同一時間段最多開放6間實驗室，且每個實驗室安排兩個實驗，每一個行政班級分成兩大組，分別進行其中一個實驗，每個實驗都需要教師講授；另一方面，由于同一個實驗室安排兩個實驗，任課教師通常為節(jié)省出更多的時間給學(xué)生進行實驗操作，會把實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、測量數(shù)據(jù)表格及注意事項提前板書在黑板上，在學(xué)生上課時再進行逐一講解，隨后將實驗操作向?qū)W生演示，在完成這些基本規(guī)定動作后，學(xué)生才能投入到實驗當(dāng)中。在“大學(xué)物理實驗”的整個教學(xué)過程中，教師占據(jù)主導(dǎo)地位，并且還占用了大量的實驗課時間，而學(xué)生只是在被動地、機械性地接受教師的授課內(nèi)容，按照教師演示重復(fù)一遍實驗操作即可完成實驗。在這樣的教學(xué)模式下，學(xué)生不需要進行積極的思考，只要按照教師實驗步驟就能完成基本實驗要求。這樣的模式不僅束縛了學(xué)生獨立思考的空間，忽略了學(xué)生在認(rèn)知過程中的主觀能動性，而且很大程度限制了對當(dāng)代大學(xué)生獨立思考能力、分析能力、理論結(jié)合實際能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、“大學(xué)物理實驗”教學(xué)改革目的和意義

教學(xué)改革的目的就是要改變目前教學(xué)現(xiàn)狀的不合理性，現(xiàn)代教學(xué)的理念非常清晰，就是把學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐操作能力的培養(yǎng)放在首位，而教師的主要作用是整個教學(xué)的設(shè)計者、組織者和協(xié)助者，起到引領(lǐng)的作用。大學(xué)物理實驗究竟可以培養(yǎng)大學(xué)生的哪些能力，筆者認(rèn)為可以從以下幾個方面來體現(xiàn)：首先是獨立實驗的能力。學(xué)生通過閱讀實驗教材、掌握實驗原理、了解實驗內(nèi)容及操作方法，并結(jié)合每個實驗的課后問題，查詢相關(guān)資料，做好實驗前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備；實驗課中正確使用實驗室提供的實驗儀器及設(shè)備，獨立完成實驗內(nèi)容并按要求撰寫的物理實驗報告逐步形成自主實驗的基本能力。其次是分析與研究的能力。學(xué)生能夠結(jié)合實驗原理、實驗方法及相關(guān)的物理知識對所操作的實驗結(jié)果進行分析、判斷、歸納與總結(jié)。掌握通過實驗進行物理現(xiàn)象和物理規(guī)律研究的基本方法，形成初步的分析與研究的能力。再者是理論聯(lián)系實際的能力。學(xué)生能夠在實驗操作中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并學(xué)習(xí)解決問題的科學(xué)方法，逐步提高綜合運用所學(xué)知識和技能解決實際問題的能力。最后則是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。能夠完成符合規(guī)范要求的設(shè)計性、綜合性內(nèi)容的實驗，進行初步的具有研究性或創(chuàng)新性內(nèi)容的實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，“大學(xué)物理實驗”教學(xué)改革對于學(xué)生能力的培養(yǎng)、對于教師教學(xué)能力的提高都意義重大。

三、“大學(xué)物理實驗”教學(xué)改革策略

如何對“大學(xué)物理實驗”進行教學(xué)改革，我認(rèn)為主要從以下幾個方面進行：首先，改變教育觀念。這主要是指教師要徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育觀念，要真正破除以“教師為中心”的教學(xué)理念，要讓學(xué)生主動從傳統(tǒng)的被動接受式學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)移到自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，不能讓實驗成為只是傳授知識的工具。同時，要變教師實驗演示為學(xué)生自主實驗操作，即學(xué)生可以獨立或團隊協(xié)作進行實驗操作，在遇到問題難以解決時請教師指導(dǎo)，這樣有利于學(xué)生真正成為主體，積極參與課堂活動，有利于學(xué)生的獨立性、主體性和積極性的發(fā)揮。改變教學(xué)方式。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是線下教學(xué)，實驗更是要線下進行實際操作，而實驗的理論講解等相關(guān)內(nèi)容則不一定必須以線下形式進行，線上理論學(xué)習(xí)時間更自由，線上教學(xué)大力推廣已經(jīng)使這種形式成為新型教學(xué)方式的潮流，順應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)理念，實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)勢在必行。使線下的教師理論講解為線上的學(xué)生慕課自主理論學(xué)習(xí)，同時使學(xué)生在課堂實驗操作的時間增長，有更多的時間進行思考、分析實驗中的問題，通過合作完成培養(yǎng)方案所設(shè)計的基礎(chǔ)性、驗證性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實際操作能力。其三，優(yōu)化管理模式。對于實驗室房間數(shù)量、部分實驗儀器臺（套）數(shù)的不足限制，精心安排實驗課程，通過采取分組同時在同一間實驗室開設(shè)不同實驗，實現(xiàn)實驗資源優(yōu)化配置，提高實驗設(shè)備的利用率，使實驗教學(xué)順利有序開展。針對本?！按髮W(xué)物理實驗”教學(xué)現(xiàn)狀，希望能探索出一條新的教育教學(xué)改革道路。

（一）融入課程思政

2018年6月，教育部部長陳寶生在新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議講話明確指出，加強課程思政、專業(yè)思政十分重要，要提升到中國特色高等教育制度層面來認(rèn)識。高校要明確所有課程的育人要素和責(zé)任，推動每位專業(yè)課教師積極制定開展“課程思政”教學(xué)設(shè)計，做到課程門門有思政，教師人人講育人[1]。2020年6月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，要求把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量。“大學(xué)物理實驗”作為全校通識教育必修課[2]，覆蓋面廣、受眾人數(shù)多，融入課程思政則顯得十分必要。首先組織“大學(xué)物理實驗”教學(xué)團隊教師共同討論研究并進行教學(xué)大綱的修訂，通過開學(xué)第一課，將開拓創(chuàng)新、探索精神、科學(xué)素養(yǎng)、團結(jié)合作、愛國奉獻等內(nèi)容與實驗內(nèi)容相結(jié)合，與實驗室安全教育一同對學(xué)生進行教育。在具體實驗操作中，根據(jù)實驗自身特點結(jié)合思政點進行教育。譬如等厚干涉實驗中，通過測量牛頓環(huán)的暗環(huán)直徑來計算曲率半徑，學(xué)生通過慕課學(xué)習(xí)等厚干涉的原理，得出關(guān)于牛頓環(huán)的結(jié)論，通過結(jié)論再結(jié)合慕課實驗中實驗操作得出的圖樣加深理解。以“牛頓環(huán)是如何產(chǎn)生的呢？”這樣的問題激發(fā)學(xué)生探索興趣，講述相關(guān)事例：偉人牛頓在1675年制作天文望遠鏡時，無意中發(fā)現(xiàn)當(dāng)光通過一塊大曲率凸透鏡照射到光學(xué)平板上時，會看見在透鏡與平板接觸處出現(xiàn)一組彩色的同心環(huán)條紋，而在單色光的條件下，則是明暗相間的同心圓環(huán)，他智慧的頭腦沒有忽視這個發(fā)現(xiàn)，對這一現(xiàn)象進行了仔細研究，就有了著名的“牛頓環(huán)”。在實驗室中，學(xué)生們可以自己動手做實驗，觀察到牛頓環(huán)圖樣，通過對圖樣的測量，驗證了理論中的結(jié)論。學(xué)生在No.10實驗室經(jīng)過教師線下指導(dǎo)，通過實驗驗證結(jié)論，這樣可以讓學(xué)生們切身體會到“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的唯物主義認(rèn)識論和科學(xué)探索精神[3]。

（二）加入虛擬仿真實驗

虛擬仿真實驗實際上是沒有普通意義上實驗的必備器材，而是在計算機上通過仿真軟件模擬現(xiàn)實的效果，仿真軟件通過圖形化界面聯(lián)系理論條件與實驗過程，同時運用一定的編程達到模擬現(xiàn)實的效果。虛擬仿真實驗的加入使得實驗教學(xué)內(nèi)容更為豐富，教學(xué)方式更為靈活[4]。虛擬仿真實驗的引入主要基于以下目的：有些實驗儀器體積比較大，價格比較昂貴，通過虛擬仿真實驗同樣可以實現(xiàn)實驗操作，達到實驗?zāi)康?；有些實驗操作需要高溫高壓等特殊條件，具有一定的風(fēng)險，通過虛擬仿真實驗?zāi)軌虮ＷC實驗安全。而對于公共大學(xué)物理實驗，引入虛擬仿真實驗主要考慮三點：一是部分實驗屬于綜合性實驗，實驗儀器的臺（套）數(shù)有限，由于實驗學(xué)生人數(shù)多，循環(huán)使用，難免出現(xiàn)實驗儀器損壞又無法及時修復(fù)的情況，虛擬實驗可以作為補充使用；二是由于特殊情況不能夠開展線下實驗教學(xué)的情況，譬如2020年突如而來的疫情，線下教學(xué)受到極大沖擊，教師、學(xué)生不能到校上課，為保證學(xué)生課程學(xué)習(xí)不間斷，線上虛擬仿真實驗發(fā)揮出巨大優(yōu)勢；三是即便線下已開設(shè)了較全的物理實驗項目，也可引入虛擬仿真實驗，用于課前的預(yù)習(xí)、課中的比較以及課后的復(fù)習(xí)，作為線下實驗課程無法正常開展的有效補充。虛擬仿真實驗室一般情況都是在PC端實現(xiàn)。根據(jù)上學(xué)期虛擬仿真線上教學(xué)的實際情況反饋，少數(shù)民族學(xué)生構(gòu)成的班級個人擁有計算機的比例約為三分之一，其他班級擁有的比例在七成以上。從數(shù)據(jù)上看到，還是有一部分學(xué)生無法通過自身條件完成虛擬仿真實驗課程。然而學(xué)生智能手機的擁有和使用率卻接近百分之百。為此，我們改革中的另外一項就是聯(lián)合相關(guān)公司積極開發(fā)手機端的虛擬仿真實驗App，使學(xué)生通過手機隨時隨地開展實驗，不再受計算機設(shè)備、空間場地的限制。

（三）實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)模式

本?！按髮W(xué)物理實驗”課程實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)模式。線上，學(xué)生主要觀看慕課視頻。要求每位學(xué)生在課前通過手機或電腦訪問慕課視頻所在學(xué)堂云平臺，分別瀏覽物理實驗的兩個慕課視頻，對實驗的原理和實驗的操作部分進行自主學(xué)習(xí)。以當(dāng)下比較流行的慕課作為參照，根據(jù)培養(yǎng)方案和本校學(xué)生實際情況，制作了大學(xué)物理實驗的慕課視頻，視頻采用高清720p格式。每一個實驗的慕課視頻都分成實驗原理和實驗操作兩個獨立的部分。實驗原理部分介紹每一個實驗的實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗數(shù)據(jù)收集及處理等；實驗操作部分由制作慕課的教師演示實驗儀器的使用、操作和測量過程。線下，學(xué)生進入實驗室后，根據(jù)慕課視頻的內(nèi)容對儀器的使用方法、測量過程進一步進行了解，有不懂的地方可以再次通過手機或?qū)嶒炇彝队霸O(shè)備瀏覽學(xué)習(xí)平臺上的實驗?zāi)秸n視頻。教師在“大學(xué)物理實驗”的教學(xué)過程中，不再重復(fù)性地講解實驗原理、實驗操作等部分內(nèi)容，而是針對學(xué)生在儀器使用、數(shù)據(jù)測量過程中或是實驗中思考的相關(guān)問題，有針對性地線下解答或探討。由此實現(xiàn)一位任課教師同時給多班（實驗室）多組學(xué)生進行實驗指導(dǎo)，提升教學(xué)效率。對于多班（實驗室）授課的實際情況，配備研究生助教，協(xié)助授課教師進行答疑解惑和實驗室安全管理。研究生助教的配備不僅滿足“大學(xué)物理實驗”教學(xué)改革的需要，保證課程的順利開展，也給研究生的教學(xué)實習(xí)工作提供了途徑。另外，針對大學(xué)物理實驗報告也進行有效調(diào)整。大學(xué)物理實驗報告分為課前預(yù)習(xí)部分（客觀題）和課后數(shù)據(jù)采集處理（主觀題）兩部分，并通過雨課堂進行。學(xué)生課前完成預(yù)習(xí)部分的內(nèi)容，學(xué)習(xí)平臺及雨課堂會直接評判，課后完成實驗報告主觀題的相應(yīng)內(nèi)容拍照上傳，系統(tǒng)會將兩部分內(nèi)容自動生成一套完整實驗報告，任課教師只需通過計算機或者手機及時批改實驗報告主觀題部分，大大簡化了線下布置批改實驗報告的繁冗工作。電子版的實驗報告格式更統(tǒng)一、收集更方便、批改方式更多元化、存檔更節(jié)省空間、更節(jié)約成本，間接地為保護環(huán)境做出貢獻。

（四）民漢學(xué)生合組實驗

新疆是一個多民族共同居住的地區(qū)，新疆大學(xué)也是由各民族大學(xué)生共同構(gòu)成。由于地區(qū)發(fā)展的差異，在教育領(lǐng)域?qū)嶋H上存在教育資源不均衡的情況，有些地區(qū)師資力量和水平還有待提高，對于教育教學(xué)質(zhì)量略有影響。物理是實驗基礎(chǔ)學(xué)科，理論建立在實驗基礎(chǔ)之上。學(xué)校實驗設(shè)備資源的配置存在一定的不足，使得學(xué)生獨立思考、動手實際操作、實驗?zāi)芰Φ幕居?xùn)練受到限制。雖然國家已經(jīng)大力推行國語教育，但是部分少數(shù)民族學(xué)生使用國家通用語言的能力還有待提高，這對于學(xué)生的基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)造成一定的影響。當(dāng)部分少數(shù)民族學(xué)生通過努力考入大學(xué)之后，上述因素對于這部分學(xué)生后期的學(xué)習(xí)仍存在影響。這方面的改革主要是通過將實驗班級分組，讓民漢學(xué)生結(jié)成對子和小組，相互學(xué)習(xí)、相互交流，通過分組結(jié)對子的形式，在加強民族團結(jié)的同時，促進學(xué)生相互了解、相互學(xué)習(xí)、共同進步[5]。本校大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的進行，推進了課程建設(shè)的步伐，提高了教師參與教學(xué)改革的熱情，豐富了教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生實驗課程學(xué)習(xí)的興趣，真正回歸以本為本、以學(xué)生為中心的本科教育教學(xué)。

參考文獻

［1］陳寶生.堅持以本為本推進四個回歸建設(shè)中國特色、世界水平的一流本科教育[R].在新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議上的講話,2018-06-21.

［2］陳恒雷,吳釗峰,凌海秋,朱春花.融入“思政教育”的物理類通識教育課程建設(shè)［J］.教育教學(xué)論壇,2020(9):42-43.

［3］張英.“大學(xué)物理實驗”教學(xué)中“課程思政”的探索［J］.廣東化工,2019,46(16):189.

［4］吳若霞,劉慧萍,李玲,劉俐,陳沙,曹蓉,劉平安,張國民.建設(shè)虛擬仿真實驗平臺的意義與內(nèi)容初探［J］.中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠程教育,2017,15(5):48-49.

［5］張伶,陳恒雷,朱春花.民族預(yù)科教育中基礎(chǔ)物理教學(xué)改革探討［J］.教育教學(xué)論壇,2020(9):155-156.

作者：李鵬 單位：新疆大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院