苏春燕，高谭华，叶靖莹，展德会，刘雪梅

(武夷学院，福建 武夷山　354300)



新建本科院校工科专业基础实验教学模式改革——以大学物理实验为例

苏春燕，高谭华，叶靖莹，展德会，刘雪梅

(武夷学院，福建 武夷山354300)

摘 要：结合新建本科院校工科专业学生的专业特点及“90”后学生的时代特征，以大学物理实验为例，揭示基础实验教学模式的不足。针对大学物理实验传统教学模式与新建本科院校培养目标的矛盾，提出改革实验教学内容、将“微课” “大学物理仿真实验平台”引入实验教学过程的教学模式改革并分析其必要性。

关键词：新建本科院校；工科专业；大学物理实验；教学模式改革

1新建本科院校工科专业实验教学存在的基本矛盾

1.1传统实验教学模式与新建本科院校人才培养目标的矛盾

新建本科院校，以武夷学院为例，人才培养的思路为“围绕一个主题、坚持两个面向、培育四会人才”。即：1.培养应用型人才；2.面向地方经济社会发展需求，面向学生成长成才需求；3.培育会做人、会学习、会应用、会创新人才。根据人才培养的思路，应用型本科院校实验课程的教学目标，应着重考虑培育学生自主学习，自主创新的能力，让学生能够在实验课程当中，更好的锻炼发现问题并解决问题的能力。然而，传统的实验教学，由于诸多因素的限制，常常采用封闭式教学。为了让学生在有限的时间内得到实验所需的数据，实验老师不得不详细的为学生进行实验演示，大多数学生因此，“依葫芦画瓢”，快速的完成实验任务，却对实验仪器的构造，实验的原理及实验目的、意义全然未知；由于实验台套数的限制，多数情况下无法实现人均一套实验仪器的教学模式，这些都极大的限制了学生实践能力及创新能力的培养。这种实验教学模式下实现的教学效果，无疑是对学生和老师时间和精力的极大浪费，因为实验过后，学生的收获几乎为零。例如：武夷学院大学物理实验的第一个基础实验是关于长度测量的训练，期间用了3个学时的时间，在实验老师的讲解后，让不同工科专业的学生利用游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜对不同物体的长度测量进行训练。实验结束，学生能够按时的完成测量并准确读出物体的尺寸。然而，若干个星期之后，在进行“杨氏模测定”实验时却发现，有一大部分同学在测量钢丝直径及长度时，无法根据仪器的精度进行准确的估读，导致实验数据出现极大误差，影响实验结果。

1.2传统实验教学模式与新时代下学生特点的矛盾

随着时间的推移，中国发生了翻天覆地的变化，从过去科技落后的时代，变成了如今的信息化数字时代，人们无论在物质上还是人文观点上，都发生着巨大的变化，教育，毫不例外也受到了很大的影响。当代本科生，多以90后为主。这是伴随着信息化成长起来的一代，在信息技术快速发展的时代里成长起来的他们，能随时随地接触到各种新鲜事物，因此，每天接受到的信息量也越来越大，且信息特点多数呈现“碎片化”的形式，如“微博”、“微信”、“微电影”。基于这样的时代特点，当代学生已习惯利用课间时间，借助手机、平板等智能移动媒体，时时关注网络信息，他们对网络产生强烈的依赖感，也很难长时间静下心来学习。而传统的实验教学模式，多数均采用以班级为单位，由老师进行实验讲解、演示和指导，学生在实验室中按照教师的指导完成实验内容。每次实验，教师讲解的时间约占实验课1/3，然而大部分学生并没有在这段时间里把握住教师讲解的重点，却必须在更短的时间里得到实验数据，于是不得不照老师的演示按部就班，甚至有部分同学直接坐等其他成员的数据进行抄袭，这极大的影响了实验课的教学质量。

1.3大学物理传统实验教学内容与工科专业学科特点的矛盾

首先，传统普通物理实验的教学内容，主要分为热、力、光、电等几个独立部分。由于受到诸多因素如：教学经费短缺等的影响，该部分实验长期沿袭使用陈旧的教学仪器，实验内容也是经久不换。纵观20世纪以来的各项科技成果，很少能在大学物理实验的教学内容中有所体现。而新建本科院校工科专业学生的培养目标是成为应用型人才，他们在踏入社会之后，将第一时间面临各种先进仪器。可是在学校里接收到的传统实验教学内容与实验技术的内部逻辑联系却没有得到统一，学生在陈旧的仪器上面，只是“走过场”式的测出实验数据，并没有真正打开实验仪器的“黑匣子”盖，不明白仪器构造和原理，使他们很难在步入社会后较好的熟悉并应用崭新的仪器。其次，陈旧的实验内容缺乏与工科各专业学科特点之间的联系，在学生看来，这样的实验似乎没有意义。在实验的教学过程中，经常有学生做完实验之后，对操作此类实验的意义提出：“做这个实验有什么用啊”，“我只不过测出了一组数据而已”，“没有技术含量的机械重复挺浪费时间的”等质疑。

2大学物理实验教学模式改革的几点建议

针对以上矛盾，我们实验室对如何改革大学物理实验教学模式，提高实验课程教学质量展开了讨论，提出以下几点建议。

2.1改革大学物理实验教学内容

为顺应时代发展，吸引学生兴趣，提高学生实验的积极性和主动性，武夷学院基础物理实验室在高谭华教授的带领下，针对武夷学院理工科专业特点，对大学物理实验教材进行编著，全书实验内容包括：基础性实验10个，综合性实验8个，设计性实验9个，研究性实验，内容全面涉及力学、热学、电磁学、光学和近代物理，并系统介绍了大学物理实验数据的计算机处理方法。其主要目的有：1.对于基础性实验，剔除内容陈旧，对工科学生实际应用影响较小的传统实验(如天平的使用及密度的测量等)；精选能够提升学生实验能力，且在实际生活工作中极有可能用到的类似实验(如：用集成霍尔元件测定亥姆霍兹磁线圈磁场等)。2.对于综合性实验，结合了武夷学院地方性、应用型新建本科院校的办校特点，研究开发了8个综合性实验，旨在提升学生应用知识，自主进行实验，独立发现并解决问题的能力。3.对于设计性实验，主要目的是让各专业的学生，在基础性和综合性实验的基础上，结合专业特点，自行设计实验并完成。如：导热系数的测定。土木建筑专业的学生可在完成综合性实验《材料导热系数和膨胀系数测定》的基础上，设计实验对土壤的导热系数进行测定。期间要求学生根据测量仪器特点，对土壤样品的制备及如何减小实验过程中的热损失，如何控制含水率、孔隙率等因素对土壤导热系数测定的影响进行全面考虑，极大的调动了学生的自主性，且与学科特点紧密结合，很好的调动了学生的兴趣和积极性。

2.2更新教学手段，将“微课”引入大学物理实验教学当中

结合新时代下学生与网络紧密联系的特点，学生的学习空间已从固定、封闭的形式走向灵活、多元。为了让学生能够借助手机等智能移动媒体，更好的将碎片化的时间应用于学习，将“微课”引入大学物理实验教学过程中是十分必要的。

碎片化学习指的是学习者根据自身学习需求，利用零散的时间及分布式的空间，利用多样化学习媒体，学习零散知识的一种学习方式。碎片化学习是微型、随时随地发生的，相对于传统的学习方式，具有学习时间短，内容少，学习活动短小的特点[2]，很好的满足了当代大学生的学习需求，而“微课”刚好能够达到碎片化学习的条件。它是一种基于教学模块的学习微视频，每个视频时常约15分钟，具有突出的主题。其应用载体一般基于智能手机，平板电脑等智能移动媒体，是当代学生高频率使用的媒体设备。将“微课”引入大学物理教学，有利于提高教学的灵活性，满足学习者自步调学习需求，促进课程的可用性和再生性。为了提高我校工科专业大学物理实验的教学质量，本实验室以高谭华教授主编的《大学物理实验》教材为依托，将10个基础性实验拍摄成微视频的形式上传到服务器，并以此替代每次实验课前1/3之一的讲授时间。微视频的内容包括：实验目的、实验仪器、实验原理、实验操作、数据记录五大部分，其中以实验原理和实验操作为视频拍摄重点。实验之前，学生可利用教学“微视频”对当次实验进行预习，并利用间隙时间，针对有疑惑的地方进行反复观看，如此一来，省去了课上老师讲授的时间，还能加深学生的实验预习效果，大大提高学生在实验室中进行实操的效率。

2.3改变教学模式，引进大学物理仿真实验平台

在将“微课”引入实验教学之后，能够很好的解决学生实验之前的预习问题，帮助学生高效率的完成实验操作，获得实验数据。但是，在实验操作的过程中，由于实验台套数的限制，存在部分同学没有独立完成实验，而是几个人合作完成。这将导致部分学生对实验的原理没有完全掌握。不仅如此，很多仪器在使用的过程中，学生只“知其然而不知其所以然”，对实验仪器的构造并不十分清楚，只是机械的转动旋钮进行调节而已。比如在进行实验“电子在电磁场中运动规律的研究”时，很多学生能够根据电路图快速的连接电路，调节旋钮，不到半个小时的时间便可将偏转电压Vd(磁偏电流I)大小及其对应的电子束光点移动距离D读出，完成数据记录。但是对偏转电压(磁偏电流)如何影响电子束运动，电子束偏移何时沿纵向(y轴)何时沿横向(x轴)并不十分理解。总而言之，这样的教学模式对学生真正弄懂实验，并在此基础上能够所有创新从而真正达到实验教学目的是十分不利的。要想改变这种状况，必须发挥信息化技术的优势，将实际实验与仿真实验结合起来，借助仿真平台，让学生能够打开实验仪器的“黑匣子”盖。于是，本实验室引进中国科技大学的“大学物理仿真实验平台”，营造多元化教学模式。该团队研制了国际、国内第一套计算机仿真实验[3]，开创了新的大学物理实验教学模式，在国内外产生极大的影响。近几年来，该团队又创建了“基于组件的计算机仿真实验”，我校已将该软件引入，以创造多元化教学模式。该实验将仪器作为组件，调用于不同的物理实验或调用于同一实验的不同方案，组建为不同的实验。这能够进一步为学生营造良好的自主学习环境，彻底打破模仿式的教学模式，为学生实现“设计性、研究型、开放性”实验教学模式创造了新条件。

4结论

信息化社会，智能移动多媒体的普及，使人们更加容易获得丰富的教学资源。传统的教师讲授模式已经无法吸引学生的兴趣，多媒体的利用将成为辅助学生课堂学习的主流。为提高实验教学的质量，不断探索并研究新的教学模式是每一个实验老师任重而道远的永恒主题，我们必将为此不懈努力。

参考文献：

[1]教育部高等学校物理基础课程教学指导分委员会理工科类大学物理实验课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]李未，陈晓玲.工科院校大学物理开放实验教学技术探讨与实验[J].大学物理实验，2011，24(4)：97-99.

[3]于清.当代大学物理实验教学方法改革探讨[J].大学物理实验，2015，28(1)：119-121.

Teaching Model Reform of Basic Experiment in Engineer New University——Take Physic Experiments for Instance

SU Chun-yan,GAO Tan-hua,YE Jing-ying,ZHAN De-hui,LIU Xue-mei

(Wuyi University,Fujian Wuyishan 354300)

Abstract：Combining the characteristic of engineer students and the trait of post-90s,taking physic experiments for instance,we open out the deficiency of teaching model in basic experiment.Aiming for the contradiction between traditional teaching model and train objective in New University,we present a new method of innovating Basic Experiments’ contents,meanwhile,putting Microlecture and Simulation Experiments into the process of experiment teaching.In addition,we analyses the necessity of these teaching model reforms.

Key words：new university；engineering course；physic experiments；teaching model reform

中图分类号：G 642.3

文献标志码：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.001.037

文章编号：1007-2934(2016)01-0137-03

基金项目：福建省实验教学平台建设项目(Sj2013004)；福建省中青年教师教育科研项目(JA15517)；武夷学院科研基金项目(XL201406)。

收稿日期：2015-09-05