李永強(qiáng) 師文慶 熊正燁 殷 紅

（廣東海洋大學(xué)理學(xué)院，廣東 湛江 524088）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

李永強(qiáng) 師文慶 熊正燁 殷 紅

（廣東海洋大學(xué)理學(xué)院，廣東 湛江 524088）

為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的積極性，改善大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。廣東海洋大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通過探索開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，充分利用實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源，讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)獲取更多的知識。實(shí)踐證明，這種改革有利于學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的積極性，對提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力很有幫助。

物理實(shí)驗(yàn)；開放模式；探索與實(shí)踐

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理工科實(shí)踐教育的主要組成部分之一，對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力有著不可替代的作用。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放程度已成為評估高校實(shí)踐教學(xué)水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)[1]，所以，很多高校都在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面作了很多努力。

1 一般的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

目前，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用分階段的循序漸進(jìn)模式已經(jīng)基本達(dá)成了共識。如美國的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課，其教學(xué)過程大體上分為三個階段：基礎(chǔ)訓(xùn)練階段、教師指導(dǎo)性階段和設(shè)計型階段[2]。國內(nèi)部分重點(diǎn)高校也將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分成三種類型的實(shí)驗(yàn)：基礎(chǔ)訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基本訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計型實(shí)驗(yàn)。在第一階段中，學(xué)生主要進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法和基本實(shí)驗(yàn)儀器使用的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練；第二階段，主要利用基礎(chǔ)階段已掌握的基本知識和技能，學(xué)習(xí)和掌握高一層次的一些物理思想、物理模型和物理方法；第三階段中，教師布置一些專題實(shí)驗(yàn)供學(xué)生選擇，由學(xué)生自己在指定的時間內(nèi)獨(dú)立完成，教師要求學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計、實(shí)驗(yàn)儀器的選配、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題的進(jìn)一步研究。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師起著主導(dǎo)的作用，學(xué)生基本是處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)[2]。

為了提高實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)儀器的利用效率，將學(xué)生的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，很多高校都進(jìn)行了開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，和前面提到的實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個階段對應(yīng)，有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室三種實(shí)驗(yàn)室的開放建設(shè)。對實(shí)驗(yàn)室開放的管理方法，不同高校各有不同，如南方科技大學(xué)利用網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺進(jìn)行管理，清華大學(xué)則利用一卡通等手段對開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理[3]。實(shí)驗(yàn)室開放模式各有不同。

2 開放實(shí)驗(yàn)室所面臨的問題

實(shí)驗(yàn)室開放教學(xué)能收到較好的教學(xué)效果，這得到了教育界的一致認(rèn)同。然而，真正全面的開放實(shí)驗(yàn)室卻會遇到很多困難，主要的困難有以下幾點(diǎn)：

2.1 學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要有關(guān)教師和實(shí)驗(yàn)室工作人員給予必要的指導(dǎo)，全方位的開放實(shí)驗(yàn)室使有關(guān)教師和實(shí)驗(yàn)室工作人員的工作量加大，而學(xué)校對開放實(shí)驗(yàn)室的人力和財力投入有限，可能導(dǎo)致有關(guān)教師和工作人員所得的報酬和勞動付出極不成比例，這嚴(yán)重影響相關(guān)實(shí)驗(yàn)老師的積極性，不利于有效開展開放實(shí)驗(yàn)室工作。

2.2 實(shí)驗(yàn)室開放增加了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的“自由度”，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，但同時容易使學(xué)生做實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)扎堆現(xiàn)象，也就是說學(xué)生往往會較多地進(jìn)入某些實(shí)驗(yàn)室，而另一些學(xué)生“不感興趣”的實(shí)驗(yàn)室則“門可羅雀”，造成資源配置與學(xué)生學(xué)習(xí)需求的不平衡。

2.3 開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)耗材和儀器的損壞率增加，增加了實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的維護(hù)費(fèi)用，也加大了實(shí)驗(yàn)儀器維修的工作量。

2.4 實(shí)驗(yàn)室的全天候開放吸引了很多學(xué)生利用節(jié)假日和其他非正常上班時間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)室很難做到使實(shí)驗(yàn)教師和其他工作人員長期無償加班指導(dǎo)學(xué)生在非正常上班時間的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)[2]。

3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)模式探索

我們結(jié)合廣東海洋大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的具體情況，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律，逐步建立起了一套適合我校的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式。這種新模式具有以下幾個特點(diǎn)：

3.1 充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛使用，基于校園網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺為教學(xué)方法和教學(xué)手段的改善、形成開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式提供了必要的基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建立中心網(wǎng)站，網(wǎng)站可為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)視頻、實(shí)驗(yàn)教案、實(shí)驗(yàn)仿真等資源。學(xué)生可以通過網(wǎng)上進(jìn)行預(yù)約，選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)時間。還可以進(jìn)行在線仿真實(shí)驗(yàn)。在線仿真實(shí)驗(yàn)不受時間和空間的限制，只要能上網(wǎng)的地方都可以做仿真實(shí)驗(yàn)。為學(xué)生提供了多樣化的學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

3.2 開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式提供了探究的、自主的學(xué)習(xí)方式。學(xué)生運(yùn)用所掌握的知識首先要選擇或提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過查閱文獻(xiàn)、設(shè)計出實(shí)驗(yàn)方案。然后要選擇實(shí)驗(yàn)儀器，安裝調(diào)試、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。這一過程培養(yǎng)了學(xué)生自我汲取知識的能力和科學(xué)思維能力，訓(xùn)練了學(xué)生的實(shí)際動手能力，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于學(xué)生開闊視野、拓寬思路、激發(fā)靈感、提高綜合素質(zhì)具有特殊作用[3]。

開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式能使學(xué)生由“被動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)習(xí)”，能激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，但它暫時還不能完全替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。完全靠學(xué)生的“自覺”去學(xué)習(xí)，有心想學(xué)的同學(xué)可以學(xué)到很多，無心學(xué)習(xí)的同學(xué)則容易放任自流，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的兩極分化。所以，我們是以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面保證學(xué)生的正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)時間和必須訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，另一方面開辟了階段性的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)和不定期預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為補(bǔ)充，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

3.3 充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位作用

開放實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式以學(xué)生獨(dú)立操作為主，教師輔導(dǎo)為輔。教師輔導(dǎo)以啟發(fā)，引導(dǎo)為主，將教學(xué)的重點(diǎn)放在物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思想、方法或儀器的設(shè)計原理和技巧上，較復(fù)雜的儀器和設(shè)備可配備仿真軟件幫助學(xué)生理解儀器的構(gòu)造和測量原理[4]。開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生具有更大的獨(dú)立性、自主性、探索性，更能充分體現(xiàn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。一方面，實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)測量、定性分析與定量計算、獲得結(jié)論等各個環(huán)節(jié)都要求學(xué)生獨(dú)立完成。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中成為名副其實(shí)的“主體”，學(xué)生從“封閉的束縛態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤伴_放的自由態(tài)”，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自由度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，較大程度地促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體[3]。

3.4 健全實(shí)驗(yàn)室開放管理制度

我們建立了一整套開放實(shí)驗(yàn)管理制度：從申請進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室、熟悉實(shí)驗(yàn)室管理制度、進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)考核或評價等都形成了制度。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)或以書面的形式提前將開放實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和可能時間告知物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心教師首先對學(xué)生進(jìn)行安全教育中心，再根據(jù)學(xué)生的申請和實(shí)驗(yàn)室自身情況安排適當(dāng)?shù)臅r間、空間、指導(dǎo)教師給學(xué)生進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)。對于科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開放，比如參加大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計大賽和“飛思卡爾”杯智能汽車競賽等比賽的學(xué)生，我們特別安排了由學(xué)生自行管理的專門實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行全天候的開放。教師不定期的給予適當(dāng)指導(dǎo)，使學(xué)生有一個可開展實(shí)驗(yàn)研究的相對獨(dú)立的空間。

3.5 合理借助學(xué)生的力量參與開放實(shí)驗(yàn)管理

開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)單靠實(shí)驗(yàn)室工作人員是不行的，必須發(fā)揮廣大教師和學(xué)生的作用。我們幫助學(xué)生科技社團(tuán)建立了學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，也就是前面提到的科技創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室，由學(xué)生社團(tuán)組織管理，他們可借用實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的有關(guān)儀器，同時也協(xié)助維修實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的有些損壞儀器。合理的借助學(xué)生力量參與開放實(shí)驗(yàn)管理，一方面可以減輕實(shí)驗(yàn)室工作人員的壓力，緩解實(shí)驗(yàn)室用人緊張的局面；另一方面可以活躍校園的科技創(chuàng)新文化氛圍。

4 結(jié)束語

廣東海洋大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通過開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，推動了物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)給予學(xué)生在時間、空間和內(nèi)容上的靈活性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，提高了學(xué)生動手實(shí)踐的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，拓寬了學(xué)生的知識面，提高了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。實(shí)踐證明，這種改革試驗(yàn)是成功的、有效的。

[1]劉志軍.實(shí)驗(yàn)改革和實(shí)施開放實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膭?chuàng)新實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23（1）：17-19.

[2]丁萍.開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J].大家，2010，12：174.

[3]宋國利，蓋功琪，蘇冬妹.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（2）：91-93，132.

[4]浦其榮，霍劍青，軒植華.開放型物理實(shí)驗(yàn)的研究和探索[J].物理實(shí)驗(yàn)，2005，25（2）：31-32.

G633.7

A

1671-0037（2014）04-95-1.5

該薦受到廣東海洋大學(xué)教研教改項(xiàng)目（XJG201226）資助。

李永強(qiáng)（1963-），男，副教授，研究方向：物理學(xué)。