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摘要：
在教育領域中的大數據研究正是當前教育應該積極面對的新課題．由學生以不同方式學習所產生的數據，比如移動學習和泛在學習，通過挖掘這些大數據能有效地促進教學和學習．物理實驗應該對學習的過程和實驗數據進行記錄、儲存和使用，在教育大數據的背景下，結合物理實驗教學的特點，本文分析了國內外目前對移動學習、泛在學習和教育大數據的研究成果．具體分析和介紹了教育大數據的作用、數據挖掘的方法、教學改革的內容與方法和評價的內容和方法．
關鍵詞：
大數據；數字化教學；大學物理實驗；微課程；增強現實技術；移動學習；泛在學習
1教育大數據促進個性化的自適應學習
中國教育和科研網的推出是中國高校信息化建設的開始［1］，中國高校的信息化之路經歷了25年．隨著教育信息化的深入，教育類型和生成的數據量遠遠超過了預期的教育信息化，教育已經進入了大數據時代．如何挖掘和使用這些積累的數據是我們應該面對的一個重要課題．2015年2月中國教育部辦公廳的“2015年教育信息化的重點”指出：促進大數據的應用程序，監控、評估、預測、預警是提供科學決策和宏觀管理的基礎．研究和制定有關教育數據管理和使用辦法，規范規劃、獲取、分享和使用教育數據［2］．教育大數據已成為教育信息化的一個重要組成部分，教育大數據將滲透到所有的教育方面．教育大數據的意義不僅僅是對教育管理和決策的幫助，更重要的是促進教學和學習．2012年10月美國教育部“通過數據挖掘和學習分析加強教學和學習———簡單的一個問題”指出：通過教育數據挖掘、學習分析和可視化數據分析提高個性化的自適應學習系統，實現個性化學習［3］．大學物理實驗不僅是本科學生在科學和工程專業的基礎課程，也是實驗知識、培養操作技能和提高整體質量的重要課程，同時也是實驗技能訓練的開始．現代教育理論提倡以學生為中心，強調學生的主體性，滿足學生的個性化學習，這就要求教師改變傳統的課程組織和教學模式．在符合現代教育理念的要求和實現個性化學習中，教育大數據具有不可替代的優勢，所以如何挖掘教育大數據將成為現代教育的重要技術基礎．
2大學物理實驗課程的數字化
大學物理實驗課程的數字化建設應該滿足學生的個性化的自適應學習，提供數據進行數據挖掘和學習分析［4］．它應該體現在幾個方面：學生的基本信息數字化、學習內容和過程的數字化和實驗報告的數字化．通過建設數字化的大學物理實驗，使每個學生都可以從中獲得有效數據．這些數據可用于建立數學模型，通過對數學模型和每個學生的數據比對，可以預測和評估學生的學習進展和學習效果．
2．1學生基本信息的數字化
學生的基本信息可以用來分析學生特點，包括智力和非智力因素．智力因素指個體認知發展的一般特征如知識水平、認知特點、認知結構等，非智力因素指興趣、動機、情感、態度、焦慮、意志、人格和文化和宗教背景［5］．通過學生的在線學習平臺上注冊、問卷和前測試，可以獲得基本信息。信息采集是數字化的先決條件，數字化的關鍵是使用教育學和心理學的基本原理以及數據挖掘工具對每個學生建立了基本模型．學生利用模型在選擇物理實驗、預測知識和心理困難時獲得幫助．
2．2實驗學習內容和過程的數字化
學生的基本信息可以幫助教師了解學生在實驗前的基本情況，但它不完全預測會發生的具體學習過程．實驗學習過程的生成、學生的智力和非智力因素是不斷變化的．因此根據學習過程中生成的數據，數字化模型應該是不斷調整．要獲得這些數據，學生的實驗學習內容和過程必須數字化．實驗內容的數字化要求教師在電子學習平臺提供豐富的學習資源，如微講座、虛擬實驗等．這些資源用在不同的實驗學習階段將拓寬學生的選擇．同時，學生學習過程的細節，如學習的時間、鼠標點擊的數量、評論的內容和錯誤的類型，將記錄在電子學習平臺上，實驗的數字化學習過程不僅要記錄過程，還與數字化建設的實驗儀器有關．實驗儀器的數字化顯示實驗結果和記錄學生的操作的過程，它的重要意義在于學生能夠分析自己實驗過程中的優點和缺點，記錄完整的實驗操作過程對教師全面分析學生是至關重要的．
2．3數字化的實驗報告
實驗報告是大學物理實驗教學中的重要組成部分．提高學生的實驗報告質量，建立科學的評分機制，將有效地促進高校物理實驗教學的改革［6］．傳統的實驗報告有一定的缺點，如內容和形式的更新速度緩慢，不同專業背景的學生要求相同的實驗報告格式．而數字化的實驗報告具有以下優點：1）教師可以根據不同學生的學科特點和每個學生的能力，推動個性化實驗報告．2）由于數字化實驗報告記錄了操作過程和實驗數據，它反映了學生的真實實驗過程．3）教師很容易糾正數字化的實驗報告，在數字實驗報告中的一些問題也可以通過系統的固定答案加以糾正．4）數字化的實驗報告可以方便地保存和分析評價學生客觀物理實驗，建立數學模型．
3物理實驗教學改革
使用教育大數據的目標在于大學物理實驗教學的數字化，而更重要的意義是深化大學物理實驗改革．這就需在改革的背景下，教師研究如何在教學內容、教學方法、教學模式中使用大數據．
3．1教學內容
大學物理實驗通常是圍繞特定的實驗，教學內容基于物理實驗教材和實驗操作的指導．在大數據時代，教學內容應該以內容的數字化來適應學生的個性化學習．首先，提供豐富的數字化教學資源．學習類型可以分為3個類別：視覺學習者、聽覺學習者和觸覺學習者．提供豐富的學習資源可以滿足不同類型的學生，使他們可以根據自己的需要選擇合適的教學資源．所以電子學習平臺應提供視頻、音頻和虛擬實驗，這些資源可以用于學生的預習和復習．其次，提供關于數字實驗儀器操作的教學內容．許多傳統物理實驗儀器是非數字化的，盡管通過一些手段使之數字化，但數字化水平無法滿足大數據的要求．當實驗儀器數字化后，實驗操作步驟可能會改變．因此，針對新的實驗方法和儀器要重新設計教學內容．多樣化和數字化教學內容對打破以學科為中心和建立以學生為中心的教學有著重要的意義．
3．2教學方法
大學物理實驗教學一般分為2個階段：理論教學和實驗操作指導．微課程能夠有效地提高知識的傳播效率，但不能滿足個性化的需求．在實驗操作的指導過程中，主要采用示范法和有限的個別咨詢法，這些教學方法可以幫助學生完成實驗操作，但不利于學生理解和構建實驗知識．同時，實驗理論教學有時與實驗操作分開，所以當學生做實驗時，他們可能不記得實驗的理論．基于教育大數據上的大學物理實驗教學能夠改變這種教學方法．首先，教師根據來自于學生基本信息的大數據分析安排實驗計劃．根據實驗和學生的特點，教師下達具有多種教學方法的實驗教學內容，學生將完全接受或部分接受教學內容．其次，實驗電子學習平臺提供豐富的數字化教學資源，學生可以利用課外時間學習實驗理論，而理論學習可以重復，不受時間和空間的限制．如果學生在學習過程中遇到問題，他們可以直接檢索和提問，這些問題和答案將被記錄在數據庫中，方便其他學生進行檢索．在特定的實驗中，學生可以分為不同組進行實驗操作，同一組的學生可能有相似的知識水平、能力和問題．通過教育大數據分析，教師能夠更有針對性地指導學生實驗操作并促進學生構建自己的理解．
3．3探索新的教學模式
在教育大數據時代，在教學內容和教學方法上將發生一些根本性的變化．為了充分發揮這些變化的優勢，教師要為每個特定的物理實驗探索新的教學模式．這些新的教學模式應該充分發揮數據挖掘和學習的功能分析．首先，通過數據挖掘，了解學生的基本情況后，可以給學生安排個性化實驗項目．其次，通過學習分析，了解學生的學習過程和行為，發現學生在學習中的困難，有針對性地指導使學生繼續學習．第三，學生使用電子學習平臺上豐富的教學資源學習實驗理論和理解實驗操作的步驟．教師根據電子學習平臺反映的情況組織課堂教學．最后，用教育大數據來記錄學生的學習過程，獲得學生的形成性評價，幫助學生提高實驗學習技能．各種教學模式基于具體的教學背景和教育價值，教學模式的有效實施會受到許多因素的制約，如教學環境和教學目標．
4學習物理實驗方法的改革
大學物理實驗改革的重點是建立以學生為中心的教學模式．因此，大學物理實驗改革應滿足學生的個性化實驗學習需要，應將信息技術引入到實驗學習過程中，并幫助學生構建大學物理實驗的認知．信息技術的快速發展使得移動學習和泛在學習成為可能，使非正式學習進入現實生活．大學物理實驗改革應借鑒這些學習方法．
4．1個性化的物理實驗
個性化學習強調學習過程應該符合學生的個性和發展潛力，采取適當的手段、方法、內容和評價，自由、和諧地促進學生全面發展．結合教育學和心理學，針對學生的學習狀況，教育大數據可以建立數學化模型用于分析學生的個性和發展潛力．與此同時，這些數學化模型與數據將變得更加富有變化，學生可以選擇不同的數學化模型進行學習，從而完成個性化學習．個性化包括實驗項目和實驗內容．實驗項目主要指系統可以把適當的實驗項目給與學生，學生可以修改項目．通過這種方式，兼顧了教學目標和學生的實際需求．實驗內容主要是指通過使用大數據分析實驗項目、進展和認知特點，然后根據分析結果為學生提供實驗學習內容．必要時，教師還可以組織學生進行面對面的輔導．個性化實驗內容還可以包括預測學生的學習潛力．
4．2物理實驗中的混合式學習
Singh＆Reed提出，混合學習是“在合適的時間內，利用合適的學習技術通過合適的學習方式，以合適的傳遞方式使合適的學習者獲得最佳的學習效果”．傳統的物理實驗學習主要是基于物理實驗教材和課堂教學．以這種方式學習，效率相對較低，不能滿足所有學生的需求．針對物理實驗的混合學習涉及到許多方面：1）課本學習和多媒體學習資源的混合．2）正式的課堂學習和非正式泛在學習的混合．3）線下交流和在線交流的混合．這種混合不是隨意和混亂的，它應該滿足上述5個“合適”．物理實驗教材仍然是主要的學習資源，它擁有完整的知識和邏輯系統，可以幫助學生構建學科．多媒體資源具有豐富的表達形式，有利于學生理解專業知識．物理實驗的理論可以用泛在學習方式完成．在實驗中學習過程包括儀器和人之間的互動和人際互動．在線交流是真實交流的擴展，它可以擴大交流的時間和空間并在必要時使學生獲得幫助．泛在學習和在線通訊產生大量數據，通過分析這些數據可以指導下一輪的實驗學習，可以安排課堂學習和線下溝通．
5物理實驗評價方法改革
教學評價是大學物理實驗教學的重要環節．總結性評價可用于檢查學生的實際能力，診斷性評價和形成性評價可以用來發現學生學習過程中的問題并反饋給教師．評價是教與學過程中的基本內容，各種評價并非彼此排斥，它們是相互聯系和相互滲透的．這是因為任何一種工作都是連續的，階段的劃分也是相對的．無論是形成性評價或是終結性評價都帶有診斷的性質．在實際的實驗教學中，對物理實驗教學評價包括實驗預習、觀察學生的實驗操作過程和實驗練習．這種評估過程是粗糙的，效果有限．教育的大數據可改變這一狀況，它能完整地記錄學生的實驗學習過程，可以了解學生的更多細節，通過分析整個物理實驗學習過程，可以客觀地反映學生的實際水平．
5．1總結性評價
總結性評價一般是在教學活動告一段落后，為了解教學活動的最終效果而進行的評價．其目的是檢驗學生的學業是否最終達到了該學科的教學目標［6］．總結性評價重視結果，借以對被評價者做出全面鑒定，區分出等級并對整個教學活動的效果做出評定．總結性評價是以預先設定的教學目標為基準，對評價對象達成目標的程度，即教學效果做出評價．總結性評價注重考察學生掌握某門學科的整體程度，概括水平較高、測驗內容范圍較廣，常在學期中或學期末進行，次數較少［7］．由于實驗課程是由大量的單獨實驗構成，學習平臺所獲得的實驗前測、中測和后測的信息是構成教育大數據的基礎，方便為每個學生進行總結性評價．
5．2診斷性評價
診斷性評價是指在教學活動開始后對評價對象的學習準備程度做出鑒定，以便采取相應措施使教學計劃順利、有效實施而進行的測定性評價．評價的目的是設計出可以滿足不同起點水平和不同學習風格的學生所需的教學方案，并分別將學生置于最有益的教學程序中．通過前測，教育大數據可以幫助學生獲得診斷性評價，引導學生選擇合適的實驗．在預習過程中，系統記錄了學生的學習資源和學習情況．學生在物理實驗操作過程中，數字化實驗儀器記錄了學生的實驗過程和實驗數據．實驗結束后，為了鞏固實驗，學生獲得由大數據系統提供的實驗報告．在教育大數據的背景下，整個物理實驗學習過程是自我量化的過程．通過收集信息，使用嚴格的和詳細的邏輯推理，大數據客觀地展示了學生的完整圖像．通過診斷性評價完成學生的學習過程評價．
5．3個性化的評價
由于學生有不同的知識背景、實驗要求及問題，這些因素就要求我們對不同的學生采取不同的評價方法．大學物理實驗課程有許多特定的物理實驗，所以同樣的評價標準不能對所有學生的物理實驗評價．基于背景和學習資源的評價，不僅能區分學生在特定實驗中的認知能力，也能幫助學生發現問題并且獲得提高．在教育大數據的背景下可以進行個性化評價．電子學習平臺可以用來記錄每個學生的多種信息，包括學生的背景信息、實驗要求、實驗操作過程和實驗學習過程．這些信息構成的教育大數據可以作為我們對不同的學生制定出不同的評估內容，學生能及時獲得反饋，這種反饋不僅僅是簡單的正確與錯誤，而是為每一個學生制定下一個學習計劃和提供建議．
6大學物理實驗課程的數字化建設
大學物理實驗課程的數字化建設是一項長期的、繁瑣的建設，包括大量的教學資源建設，還要利用現代信息技術整合各種用途的操作平臺和信息平臺，完成確定的教學目標．在長期的探索和研究中，逐步進行以下幾個方面的數字化建設．
6．1數字化的教材建設
在專業光學實驗中，學習者可通過掃描教材中的二維碼即可在手機上展示該實驗的實驗內容、實驗方法和視頻影像．它將改變現有的物理實驗教學模式和學習方法，為物理實驗的教學改革提供了有效途徑．
6．2物理實驗微課建設
逐步開發了與實驗課程配套的6門實驗微課程學習系統，包括“普通物理實驗”、“物理現象探索”、“近代物理實驗”、“光電信息實驗”、“聲學實驗”、“固體物理實驗”．該系統運用智能手機第三方應用程序（WebApp）實現教育信息化的教學理念［7］．在“普通物理實驗”的微課程學習系統中進行了移動學習（M－learning）教學平臺的開發，學生注冊后可進行實驗的在線測試和學習，測試后的結果在學生答題提交之后反饋給學生并獲得實驗預習分數，在教師端可查看學生的答題情況、學生筆記中的各類問題和學生觀看微課程的統計信息．通過后臺的數據分析，教師能夠更有針對性地指導學生進行物理實驗。
6．3虛擬實驗的建設
利用增強現實技術（AugmentedReality，AR）指把原本在現實世界的一定范圍內很難體驗到的信息，通過模擬仿真后再疊加到現實世界被人類感官所感知，從而達到真實世界和虛擬世界的融合．隨著智能手機設備的硬件和計算能力增強，增強現實技術能夠在移動設備端實現，為物理虛擬實驗的實現方式提供新的機遇。
6．4網絡遠程實驗的建設
以網絡和遠程數據采集技術為基礎的實用型平臺建設為學生營造真實、有趣的實驗學習環境，同時為實驗設備的共享提供了新途徑，能夠最大限度地實現實驗室開放，學生可以在任何地點、任何時間進行物理實驗活動，同時提供了一種全新的教學方法和學習途徑，既豐富了實驗課程內容又具備很強的實用價值，這不僅是對傳統實驗教學的拓展，同時也是對物理實驗教學模式改革進行有益的探索．近年來我們已研制了熱聲效應、金屬絲楊氏模量測量、交流放大電路測試等遠程實驗，部分內容已在教學中試運行［9］．
6．5實驗儀器數字化建設
針對有些實驗數據量多且無法用筆錄進行數據記錄，可利用數據采集和傳輸技術，對實驗儀器進行數字化改造，當學生調整好儀器和選擇好參量后，學生在做實驗時所獲得的數據會即時傳到教師的監測平臺上，教師一旦發現數據錯誤會立刻提醒學生，要求學生停止實驗重新調整實驗儀器或修正參量．學生實驗完成后在網絡平臺上下載各自的實驗數據進行數據分析，獲得實驗結果．教師也可以在網絡平臺上檢查每個學生的實驗數據，通過比對可發現學生在實驗中的各種問題．通過多年的探索和研究，我們完成了波爾共振儀［10］、氣體比熱容比實驗儀［11］數字化實驗儀器的研制．
7結束語
教育大數據有巨大的應用前景，它正在改變我們的生活方式，教育大數據也將改變教育，改革必須符合現代教育理念，應該及時建立大學物理實驗大數據庫、數字化實驗儀器和電子學習平臺．在教育大數據的背景下，通過數據挖掘和分析進行以學生為中心的教學改革．
作者：馬寧生 呂軍 方愷 單位：同濟大學物理科學與工程學院
參考文獻：
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第二篇：大學物理實驗教學設計應用
摘要：
物理學科是以實驗為基礎的一門自然學科，通過物理實驗才能讓理論得到應用和實踐，因此物理實驗有著不容忽視的重要性，在大學物理教學中扮演著舉足輕重的角色。尤其是在國外，各大高校都十分注重實踐，對大學物理實驗也給予了極高的重視，而且隨著實驗教學的改革，使其更加多樣化，即使是這樣，在實驗教學中仍然存在一些問題，而在國內，大學物理實驗教學遠沒有像國外大學那樣重視，因此存在的不足要相對多一些。本文在TPACK框架上，從教學內容、方法和技術三個方面來對大學物理實驗教學的設計與應用進行了研究和探討，以期為大學物理實驗教學提供一些建設性意見。
關鍵詞：
整合技術；大學物理實驗；教學設計；應用研究
一、大學物理實驗教學與TPACK
TPACK框架概念是于2006年被正式提出的，提出這一概念的是Koehler和Mishra兩人，他們認為學科內容知識、教學法知識以及科技知識是相互作用，相互影響的，因此在TPACK框架中是由上述三個基本的知識要素集于一體所形成的知識體。Koehler和Mishra這兩人認為TPACK框架是通過對教育技術的利用來實現教學質量的提高，并以此為該框架的基礎，是教師有效的整合了學科內容、先進的教學方法以及教育技術這三類關鍵知識，進行形成超越三者的一種新興知識形態。
二、基于TPACK框架大學物理實驗教學設計與應用
1.結合學生特征，進行物理實驗教學內容的設計
大學物理實驗教學的宗旨就是為了對學生的敏銳觀察力加以培養，并在教師的引導下逐漸形成嚴謹的思維能力，具備較強的實際操作能力，能夠將物理理論知識融合到實踐中，因此，在進行教學設計中應該盡可能的讓物理實驗內容更加系列化和專題化，并結合教學實際和學生的能力情況，進行設計性和綜合性實驗的開設。大學物理實驗中，具有眾多的實驗項目，其中所涉及的實驗設備、原理、方法以及儀器等也可以具備某些關聯的，如果將其中相關聯的實驗進行專題組合，那么物理實驗內容就會呈現出系列化和專題化，進而由淺至深，讓學生從基礎出來，逐漸深入到物理實驗的深層次中，幫助學生構建一個系列化的物理實驗知識框架。
2.充分利用現代信息技術，進行物理實驗教學環境的設計
在TPACK框架中強調技術知識的應用，也就是說在物理實驗教學中應該積極應用現代多媒體和網絡技術，讓信息技術和實驗教學得到深層次的整合，進而讓物理實驗教學資源更加豐富，為學生提供形式多樣的現代化學習環境，拓展學生的視野，促進學生高階思維能力的形成。例如進行物理仿真實驗教學的開展，為學生創設一個可視化的實驗操作平臺，讓學生能夠何時何地都能夠進行物理實驗，并且在仿真實驗平臺中進行各類實驗，進而在非課堂時間范圍內完成與現實物理實驗相一致的實驗要求、內容和目的。
3.教學策略的研究，促進物理實驗教學方法的設計
在傳統的物理實驗教學中，主要是以講解和示范為主，學生的實驗操作為輔，這樣的教學模式不能為學生的探究和思考提供足夠的時間和空間，沒有充分發揮出大學生主體性作用和主觀能動性，同時也不符合物理實驗教學的宗旨和當前素質教育的要求。所以在教學中教師應該設計出能夠培養學生動手能力，鍛煉學生思維和形成科學探究精神的實驗教學方法。例如合作探究式教學，教師將學生分為幾個小組，小組內協同合作，小組間相互競爭，以學生為主體，以實驗任務或探究性問題為載體，為學生設計一個激發探究和思考的實驗環境，讓學生在該環境中充分發揮出自身的主觀能動性，調動學生探究積極性，同時也能幫助學生團隊意識和綜合素養的形成和提高。這與“論文式實驗”有一定的相似度，該種實驗教學模式就是將四至五個學生組成一個小組，每個實驗不同于傳統以驗證原理為主要目的的物理實驗，而是具有較強實踐性的設計性實驗，比如“激光測距”或者“火災預警器電路設計”等，只為學生提供實驗目的，其余的實驗原理、設備和內容等則需要學生自行設計，這樣學生可以根據自己的特長進行分工合作，共同完成實驗設計，當完成實驗后則以論文的形式進行實驗報告的撰寫，這樣小組成員可以相互學習和借鑒，通過溝通交流吸收別人的長處，彌補自己的短處。
三、結束語
總而言之，基于TPACK框架的大學物理實驗教學來說，需要從教學法知識、學科內容知識以及技術知識這三個方面入手，選擇適合、恰當的教學方法，為大學生創設一個良好的物理實驗學習環境，讓學生在實用性和趣味性強的物理實驗活動中盡情暢游在物理知識的海洋中，促進大學生實踐能力、創新能力以及科學素養的提升，成為社會需要、適應時展的創新人才。
作者：秦立山 單位：鹽城幼兒師范高等專科學校
參考文獻：
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第三篇：大學物理實驗課程教學改革
摘要：
本文介紹了浙江大學寧波理工學院開展理論結合實驗的大學物理課程教學模式改革的方案和實踐，包括驗證類實驗與理論課教學同步進行，布置實驗研究任務并要求提交論文等內容，旨在提高學生理論聯系實際的能力。
關鍵詞：
大學物理課程；理論結合實驗
大學物理課程所教授的基本概念、理論和方法是構成學生科學素養的重要組成部分，是科學工作者和工程技術人員必備的專業素養。在大部分高校中，大學物理課程的理論教學與實驗教學分屬兩門互相獨立的課程。在理論課中，教師側重于按基本物理原理講解例題，教會學生解答習題的方法；在實驗課中，教師側重于按實驗步驟和儀器的說明書引導學生操作，教會學生測量實驗數據和書寫實驗報告。這種理論與實驗相割裂的引導方式，不利于學生理解基礎的物理知識，也不利于培養學生的創新精神。為此，筆者在浙江大學寧波理工學院的大學物理課程教學中進行了理論與實驗相結合的探索和實踐。
一、實驗改革方案與實踐
根據其實驗目的和特征，大學物理實驗課程的教學內容可分為技能類實驗、驗證類實驗、綜合類實驗和探究類實驗等。理論結合實驗的關鍵就是按內容的學習特點設計教學，調整原有的實驗模塊和層次，規劃合理的教學時間和比例，探索新的教學手段，使教學真正服務于學生。在改革大學物理實驗課程的具體實施過程中，驗證類和探究類實驗的教學以理論課教師為主導，技能類和綜合類實驗的教學以實驗課教師為主導。
1.驗證類實驗
驗證類實驗是與相關知識點同步進行的內容，它不必設計得過于復雜，能讓學生清楚地看到實驗現象即可。其作用不僅在于給學生直觀、形象的感性認識，以便于學生理解抽象理論，更在于引發學生的深入思考，從而激發學生的學習興趣。浙江大學寧波理工學院有一個物理探索與創新實驗室，占地500平方米，總資產110萬，可面向學生開放的物理實驗有八十余個，大部分為現象明顯的物理演示實驗，涵蓋了力、熱、光、電等物理學領域。我們把授課教室安排在實驗室附近，可提前將演示儀器搬入課堂，也可在上課時間將學生帶到實驗室。在理論課教學過程中穿插以課堂演示的方式進行的驗證類實驗教學，不僅鼓勵學生參與實驗操作過程，還加深了學生的印象。經過四個學期的試點，我們已能夠將彈性碰撞球、角動量守恒球、進動、茹科夫斯基轉椅、簡諧振動合成、縱波演示、驗電器、跳環、光柵衍射、起偏和檢偏等10個與理論課關聯較強的驗證性實驗在教室中演示。另外，有27個驗證性實驗雖然與理論課教學內容密切相關，但因為儀器太大或太小等客觀條件限制不適合搬到教室中使用。我們也會通過布置課前預習題、課后思考題等方式，要求學生在規定的業余時間到物理探索與創新實驗室完成這部分實驗。
2.探究類實驗
探究類實驗是最能發揮學生主觀能動性的內容，而不同實驗之間的差異很大，不適合集體教學，更適合學生在課余時間進行。在理論課教學中，筆者介紹了科學研究與查找文獻的方法，預先布置若干個小課題，由學生自由組合成最多3人的研究小組，在開放時間內到物理探索與創新實驗室做實驗，并利用課余時間完成課題研究。經過四個學期的實踐，我們逐漸形成了一套行之有效的論文評分方式。在實驗課中，學生通過技能類實驗積累了一定的實驗能力后，我們要求學生在學期最后三周內完成規定列表中自選的一個綜合性實驗。任課教師給定實驗內容和要求，但不提供完整的實驗方法和實驗步驟指導。學生根據已掌握的實驗技能和學校的實驗條件，查閱相關的文獻，獨立確定合理的實驗方案，經教師審核后，在規定時間內完成實驗，撰寫實驗報告，隨后還可以申請進行答辯，以獲得更高的實驗課成績。經過三個學期的試點，學生參與答辯的熱情高漲。
二、結論與展望
現階段，我們迫切需要做的工作還有很多，如購置和開發更多適合課堂演示的驗證性實驗儀器；制作更多驗證性實驗的教學視頻，鼓勵資源共享；利用信息化平臺，對實驗室開放時間進行網上預約和記錄，提高資源使用效率等。而且，在課程學時學分普遍被縮減的大環境下，如何保證教學效果，并調動教師的教學改革積極性，也是一項巨大的挑戰。
作者：胡? 張秋蘭 應偉杰 單位:浙江大學寧波理工學院
第四篇：大學物理實驗教學方法改革
【摘要】
隨著社會的發展，高素質人才成為社會的緊缺型人才，教育方法的改革也越來越受到教育界的重視。大學物理實驗教學作為培養學生實踐動手能力的一門重要課程，其教學方法的具體改革措施備受重視。本文針對我國物理實驗教學的特點，對提高大學物理實驗教學效果的教學方法改革進行了相應的探究。
【關鍵詞】
大學物理；實驗教學；教學方法；改革研究
一、引論
物理專業一直是我國高校教育教學中的冷門專業，很多學生為了迎合社會對人才的需求更傾向于選擇就業前景較好的專業，這對于物理專業的發展造成了很不利的影響。對各高校物理專業進行詳細調查可以發現物理專業的發展沒有得到教育部門應有的重視，這與物理專業知識的抽象有著直接的關系。此外，僵化單一的物理實驗教學方法也使得學生對于選擇物理專業敬而遠之。為了使學生選擇專業時能夠更多的考慮物理專業，對大學物理實驗教學方法的改革刻不容緩，物理專業對于社會尖端行業的作用是十分巨大的，無論是航空航天工程還是核工業都需要十分專業的物理型人才，對學生的物理理論基礎與實踐能力進行培訓是改革大學物理實驗教學方法的首要目標。本文主要針對培養大學生實踐能力提出一系列的教學方法改革措施。長期以來我國對于物理專業教育中的理論基礎教學給予更多的重視，忽略了對大學生物理實驗過程中實踐能力的培養，傳統的物理實驗教學方法較為單一，與理論教學內容的結合效果一直都不是特別理想。大學生在學習物理專業知識的過程中無法將理論基礎與實踐方法有效地聯系在一起，進行物理實驗教學的時候往往更注重結果而忽略了實驗過程中的各種實驗現象分析，導致大學生在物理實驗教學中不能做到獨立思考，遏制了大學生創新性思維的發展。這種物理實驗教學方法使得我國與其他西方國家的物理專業水平差距越來越大，雖然我國的大學生能夠在物理專業考試中獲得更優異的成績，但是在實踐動手能力和創新能力上都處于劣勢地位。為了提高大學生的物理專業知識水平，大學物理實驗教學方法的改革是最有效的方式之一。
二、大學物理實驗教學方法改革措施
在提出有效的改革方式之前，我們可以充分借鑒國外的物理實驗教學方法。與國外相比，我國物理專業的發展水平遠遠達不到國外的發展水平，尤其是國外賦予物理專業超然的地位導致物理專業的發展速度也遠超我國。因此，借鑒國外的物理實驗教學方法對提高我國大學物理實驗教學效果是十分有必要的。
（一）對教學內容進行合理改革
隨著社會科技水平的提高以及先進技術的大量涌現，大學物理實驗教學中應該引進更先進的設備以做出更具有現實意義的實驗研究，只有這樣才能使得大學生在物理實驗教學中學習到符合社會發展趨勢的實際操作方式。根據國內外電子科技設備的發展現狀合理使用更多先進設備將有助于大學物理實驗教學效果的提高。高校在大學物理實驗過程中應該增設更多的交流與實驗平臺以供師生進行更深層次的研究，充分調動大學生的學習熱情與參與熱情，提供更多的實驗案例以增加學生對于實驗本身的思考，充分發揮大學生在物理實驗教學中的獨立思考能力與創新能力。除了上述方式之外，還可以通過借鑒國際上先進的實驗方式增加更多典型實驗，使得學生對于國際上先進的實驗方式有一定程度的理解，只有與國際接軌才能不斷縮小國內物理專業水平與國際物理專業水平之間的差距。
（二）對教學模式進行改革
在傳統的大學物理實驗教學過程中，教師在進行實驗的時候往往都是占據主導地位，學生獨自進行實驗的機會很少，老師完成實驗講解之后才是學生進行實驗的步驟，這就導致了教師的實驗結果與實驗內容限制了學生對于實驗的思考。學生只能通過教師的指導按部就班的進行實驗，雖然這樣的實驗教學方式很好地保證了物理實驗的安全性與規范性，但是教師在示范實驗過程的時候已經把實驗相關知識灌輸到學生的思想當中，學生獨自進行實驗的時候只是學會了實驗相關知識的表層意義，不會對實驗更深層次的知識進行思考，更談不上對知識進行更深層次的研究。這樣的物理實驗教學方式在很大程度上限制了學生的自主思考能力，嚴重違背了學生占據主導地位的原則。為了充分發揮學生在物理實驗教學中的自主學習能力，我們可以通過以下幾個方面來確立學生在學習中的主體地位：一是面向學生開放學校實驗室的實驗器材，學生只能在進行實驗課程的教學過程中接觸實驗器材，學校的實驗器材完全不能得到充分的利用；二是打破傳統的物理實驗教學模式，在進行實驗課程教學的過程中，教師完全可以扮演旁觀的引導者角色，對于學生的教學只限于對實驗器材進行介紹，學生在課前就預習好相應的實驗知識，這樣能夠很大程度上促進學生對于實驗相關知識的自主思考；三是預留出一定的時間用來討論實驗過程中出現的各種實驗現象與實驗問題，及時處理實驗相關問題有利于學生加深對實驗知識的記憶。
三、物理實驗實例探究
提高大學物理實驗效果的教學方法改革措施，只有應用于具體的實驗項目才可以驗證改革措施是否行之有效。“伏安法測電阻”是大學物理實驗教學的基礎實驗之一，實驗原理是根據歐姆定律：R=U/I，完成相關電阻值的測量。實驗材料提供了不同阻值的電阻、不同測量值的電流表、電壓表以及滑動變阻器、穩壓源等?；谏鲜鑫锢韺嶒灲虒W方法改革措施，教師可由學生自由搭配實驗器具，并由小組合作探究出具體的實驗方案，并在教師的引導下自主完成實驗。在實驗過程中學生處于學習的主體地位能夠充分調動學生的積極性，由學生制定實驗內容的教學方式能夠大大提高學生對于實驗相關知識的理解。通過對實驗教學改革措施應用于具體項目的教學分析，可明顯觀察到改革措施對于大學物理實驗教學效果的顯著提高，這也說明改革的必要性。
四、結語
實踐能力的培養對于學生整體素質的提升是十分必要，大學實驗課程的開設為的就是提高學生的實踐動手能力。物理實驗課程是眾多工科實驗課程的基礎，目前我國的物理教學模式還存在很多不足，通過對大學物理實驗課程的教學方法改革，提高大學物理實驗的教學效果，為培養科技型創新人才展開教學。
作者：張雷明 單位：中國礦業大學徐海學院
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