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摘要:針對大學物理實驗教學過程中學生學習積極性不高、教學效果差的現狀，結合學院實際情況，以培養具有一定理論基礎和實踐能力強的綜合性、應用型人才為主要目標，探索和研究以教師為主導、學生主動參與的多樣化教學模式，發揮物理實驗教學優勢，培養學生主動學習能力和創新思維能力。以期對高校培養應用型人才起到一定的借鑒作用。
關鍵詞:大學物理實驗;多樣化教學;創新能力;模式
大學物理實驗作為各高校的必修課程，其重要性是不言而喻的，如何在教學過程中既要保證大學物理實驗教學目標又能有效地增強學生的獨立創新意識，需要指導教師認真思考。拓展大學物理實驗的功能，設計出符合大學物理實驗教學目標，實驗探究內容與學生動手能力培養相協同的多樣化教學模式是非常必要的［1－2］。
由于燕山大學里仁學院(以下簡稱:學院)大學物理實驗針對工科學生開設，可選項目是固定的，學生學習時間又很有限，造成學生預習效果不理想，再加上上課時間有限，多數指導教師采用原理詳細講解、實驗前操作演示，好讓學生一次性操作成功并獲得測量數據的固定教學模式，造成多數學生學習實驗的興趣和積極性越來越差，甚至只是為完成報告而做實驗，實驗不僅沒有起到訓練學生動手能力和基本做研究的能力，更不利于學生創新能力的培養［3－4］。
2教學改革理念
針對以上教學存在的問題和現狀，探索大學物理實驗教學新模式，著重強調培養學生具備獨立實驗的能力、分析與研究的能力、理論聯系實際的能力和創新的能力不能等閑視之，教學模式也不能一成不變，教師需根據不同的教學對象和實驗項目，采用多樣化的教學方式把學生吸引到課堂上來，提高學生全面的綜合素質，扎實的專業技能和優秀的實踐能力。
3教學模式多樣化
3．1教學內容多樣化
好的教材是上好實驗課的基礎，是學生進行實驗訓練和科學研究的第一手資料，由于現在學生用在實驗學習上的時間很少，很難去查找大量的相關資料，所以編寫一本優秀的教材很有必要，實驗教材中不僅要給出詳細的實驗原理、內容、步驟、配套儀器的使用說明和思考題，而且要給出相關的實驗背景、影響和工程應用拓展等，并且根據學生的認知規律按照基礎性實驗、綜合性實驗、設計提高性實驗進行分類，以期達到符合“綜合型、應用型人才”要求的實驗能力培養教學體系。鑒于學院對大學物理實驗課時的限制，教學內容針對不同專業，形成基礎性實驗、綜合性實驗、應用設計性實驗漸進式的三層次教學體系［5－8］。第一層次基礎性實驗，為大一下學期學生開設，為必修課，課程配套的實驗為基礎性、驗證性測量實驗，如:誤差理論、拉伸法測金屬絲的楊氏彈性模量、熱電偶定標及應用、等厚干涉原理及應用、聲速測量、用分光儀測三棱鏡頂角等6次24學時。第二層次綜合性實驗，為大二上學期學生開設，為必修課，課程配套的實驗為綜合性、應用性實驗，如:偏振光原理及應用、邁克爾遜干涉儀測氦氖激光波長、霍爾效應、全息照相、光電效應及普朗克常數的測定、密立根油滴等6次24學時。第三層次應用設計性實驗，為大二下學期學生開設，為選修課。課程配套的實驗為設計性、研究性實驗，如:簡諧振動的研究、眼睛鏡片透射率的測定、電池的特性研究、二極管的伏安特性曲線研究、霍爾位移傳感器的研究、望遠鏡顯微鏡組裝等。
3．2教學過程多樣化
(1)建設自主學習平臺
將每個實驗的基本原理和操作步驟做成視頻或flash演示課件，放在學院網站上［9］，利用手機云平臺，如藍墨云班課等將每個實驗中的知識點設計成測試題，學生可以隨時觀看預習，方便地檢測預習效果。如使用分光儀測三棱鏡頂角的原理和調整步驟，原理抽象，步驟繁雜，通過建立flash的課件預習，調整步驟清晰，光路直觀容易理解。
(2)課前預習抽查，定性描述
利用實驗課前十來分鐘對學生的預習情況進行檢查，比如提問與實驗相關的原理、概念、目的、內容等簡單的問題，用問題檢查學生實驗預習情況，強調預習的重要性。如果發現學生的預習不夠充分，簡單的問題都不能回答上來，可相應地扣除學生的預習分，這樣學生的預習準備工作就會很認真。也可以有針對性地選擇合適的實驗，讓學生登臺講解實驗原理和實驗內容，如弗蘭克赫茲實驗中的實驗原理、光電效應中的原理等。
(3)項目介紹
對于經典的物理實驗基本上所有高校都在開設，這樣的實驗項目，實驗內容比較固定，操作過程也很簡單，那么就需要教師在教學過程中進行適當的拓展，教師可以通過講解經典物理實驗設計思路和相關背景，提高學生的學習興趣。比如在光電效應及普朗克常數測量實驗中，教師可以講解一下愛因斯坦獲得諾貝爾物理學獎的歷史趣聞，用學生崇拜的科學家的成長歷程啟發學生對實驗的認知。對于原理抽象的難于理解的實驗，比如在聲速測量實驗中，大多學生對兩個振動信號的疊加產生利薩如圖形不太理解，教師可以利用實際的振動疊加產生的效果進行解釋，利用單擺很容易解釋清楚，一維的擺動即單擺，二維的擺動畫圈圈。使課堂變得生動、有趣、富有創造性。
(4)儀器使用
實驗設備中通用儀器(如:示波器、信號源等)采購大公司產品，不采用集成化、智能化儀器。學生操作實驗儀器前，實驗儀器恢復到初始狀態，或者故意設置一點小困難，待學生進入實驗室后，只強調儀器安全使用注意事項，對于儀器的調整和實驗的步驟及內容可以不仔細講解，由學生參考教材儀器說明或說明書進行調整，不一定要求一次就能準確測量出結果。比如等厚干涉實驗中讀數顯微鏡的使用，教師大可不必詳細講解儀器怎么操作，只需要學生自己摸索，就可以很快找到牛頓環或劈尖中的干涉條紋。
(5)課堂交流互動
相較于理論課教學，實驗課的教學有很大的靈活性，特別是課堂交流，不僅有教師與學生面對面的交流，還有學生與學生的交流，針對實驗中出現的問題，要求教師隨時走到學生當中去發現學生面臨的問題，然后引導學生解決?；蛘咭龑W生與學生之間進行交流，活躍課堂教學氛圍。如在全息照相實驗中，有的學生動手能力較強，調整儀器時間相對較快，這時就可以鼓勵其去教動手能力較差的學生，這樣參與教的學生不止做了一遍而且對實驗理解更加深入，被教的學生從朋輩教育中更容易去接受。教師可以適當提高參與教的學生的操作成績，鼓勵更多的學生參與到教的過程中去。
(6)數據分析
實驗課上測量的物理量很多都是物理學常量，如楊氏模量、線澎脹系數、聲速、光波長、玻璃折射率、熱電偶系數、普朗克常量、單位電荷等都是已知的物理學常量，學生利用手機計算器簡單計算就可以知道測量數據是否準確，所以數據測量完畢后，可以進行測量結果的討論，由教師主導、學生參與研究測量誤差較大或者測量出錯的原因。如在邁克爾遜干涉實驗中，粗調手輪和細調手輪不匹配，導致個別測量數據在計算結果前需要修正，很多學生盡管都認真測量但是不知道為什么，對于結果出現大的誤差不明就里。這就需要教師和學生共同參與到分析問題過程中去，比起教師去直接講解效果要好很多。
(7)思考題提問
實驗結束后，教師可以利用十來分鐘來總結實驗中出現的各種問題，并和學生進行深入的討論，研究怎樣可以提高實驗測量精度，或著還可以采取什么方法達到物理量的測量。如利用熱電偶測錫的熔點實驗中，錫冷卻過程中會有一段時間電動勢升高的現象，是什么原因引起的這種詭異的現象?該實驗可有更好的測量改進方案?這樣，學生會在做完實驗后繼續思考，有個別同學還打破砂鍋問到底，對實驗也增加了興趣。
(8)在線交流
教師建立手機微信群或QQ群，當完成每次課程后，學生可進入與教師和其他學生進行交流互動，特別是數據處理過程中的問題，教師可隨時解答，也可以進行實驗內容以及實驗方案的討論。比如結果有效數字的保留，雖然在誤差理論課上講過，但是遇到實際的計算時，有的學生還是不知道有效數字怎樣保留。
(9)完成報告
要求學生課堂上要記錄正確的數據在預習報告上，如果有測量數據出現問題，可以另找時間重新做一次實驗。課后的數據處理，計算比較繁瑣的數據，如不確定度的計算、作圖法、線性擬合等，可以鼓勵學生利用excel數據處理表格，不僅可以快速計算而且作圖效果美觀，如在霍爾效應實驗中，利用亥姆霍茲線圈對測量磁場強度并驗證疊加原理數據計算比較繁瑣，還需要作圖法驗證，利用excel處理相當方便，不僅規范了實驗報告而且使學生的綜合能力明顯提升。
(10)成績評定
物理實驗的考核不僅要考核學生的預習和報告書寫，還應該側重于學生動手能力和實踐技能的考核，通過云平臺的預習測評、課堂提問等給出預習成績(比重較小，10分)，實驗中教師要認真觀察學生課堂表現給出合理公平的操作成績(比重較大，50分)，數據處理和報告書寫(40分)。新的實驗教學模式，對教師提出了更高的要求，首先是要求教師的知識面要寬，要有豐富的實踐經驗，緊跟科技前沿。其次是要求教師教學方式多樣化，針對不同的實驗選擇不同的教學方式，針對不同專業的學生，講解側重點要不同。再次是要求教師適度把握課堂的節奏，并且在課堂上及時關注所有學生，可以說實驗教師要隨時行走到學生中間，對教師的體力要求還要過硬。教師之間通過開展各種形式的教研活動，對實驗教學中普遍存在的教學內容、實驗操作、成績評價等問題及時交流，提高教師的業務水平和素質。利用走出去請進來學習優秀的教學方法，了解實驗教學的發展方向［10］。網上評價意見反饋給教師，總結問題，發揮優勢。讓教師能夠及時地認識到自己教學中的不足，改進教學方式方法，提高學生評教的滿意度。
4結語
學院的人才培養目標定位于培養“綜合性、應用型”人才。大學物理實驗具有很強的應用性和實踐性，是培養學生創新思維能力訓練的最好、最直接的方式。教師的教學方法和教學模式一定要轉變觀念，采取適合教師和學生都喜歡的多樣化教學方式。
作者:王燕濤 單位:燕山大學里仁學院
