董長(zhǎng)纓　徐滔滔　謝柏林

【摘 要】本文根據(jù)我校現(xiàn)有大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題和不足，提出了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)改革的思路。從實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)的設(shè)置和模塊化教學(xué)的實(shí)施辦法及模塊化教學(xué)的評(píng)價(jià)體系等方面做了教學(xué)改革實(shí)踐探索，取得了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；模塊化；教學(xué)改革

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。物理學(xué)從本質(zhì)上看是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的發(fā)展和物理學(xué)教育中占有重要地位?？梢哉f，離開了物理實(shí)驗(yàn)，就無法了解物理學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)課是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)有大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[1]

目前我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在大一下學(xué)期和大二上學(xué)期開設(shè)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括基本測(cè)量、力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和近代。由于學(xué)生人數(shù)多，而實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目被分散在4-5個(gè)實(shí)驗(yàn)室里。因此同一時(shí)間段上課的學(xué)生就分別在這4-5個(gè)實(shí)驗(yàn)室，可能有的學(xué)生先做力學(xué)實(shí)驗(yàn)，有的就有可能先做電學(xué)或磁學(xué)實(shí)驗(yàn)等。這樣導(dǎo)致很多學(xué)生最開始做的并不是最基本的實(shí)驗(yàn)。接受訓(xùn)練和培養(yǎng)的不是最為基本的實(shí)驗(yàn)理論、基本的實(shí)驗(yàn)方法、基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)儀表操作技能。這樣學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，主要依賴?yán)蠋煹闹v解，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解得不夠透徹，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟粔蛎鞔_。因此對(duì)各層次的實(shí)驗(yàn)不加區(qū)分的混合教學(xué)，以及學(xué)生課前的預(yù)習(xí)不理想，都使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)難度加大，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的效果不理想。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)設(shè)置

為了使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展順序更符合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知規(guī)律和能力培養(yǎng)的遞進(jìn)性，我校決定在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中開展模塊化教學(xué)改革。

模塊化教育模式主要有“MES”和“CBE”兩種流派。

MES（Modules of Employable Skills，模塊式技能培訓(xùn)），是20世紀(jì)70年代初由國(guó)際勞工組織研究開發(fā)出來的以現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)為主，以技能培訓(xùn)為核心的一種教學(xué)模式。它是以崗位任務(wù)為依據(jù)確定模塊，以從事某種職業(yè)的實(shí)際崗位工作的完成程序?yàn)橹骶€，可稱之為“任務(wù)模塊”。

CBE（Competency Based Education，能力本位教育），主要以加拿大、美國(guó)等為代表。它是以執(zhí)行能力為依據(jù)確定模塊，以從事某種職業(yè)應(yīng)當(dāng)具備的認(rèn)知能力和活動(dòng)能力為主線，可稱之為“能力模塊”。

兩種流派的共性是都強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和能力化。CBE是從職業(yè)普遍規(guī)律和需求出發(fā)，側(cè)重于職業(yè)基礎(chǔ)通用能力；MES是從職業(yè)具體崗位工作規(guī)范出發(fā)，側(cè)重于職業(yè)崗位工作能力。

我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)置采用CBE模式，側(cè)重能力培養(yǎng)。它由四個(gè)模塊組成。

2.1 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括長(zhǎng)度的測(cè)量、三線擺測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、金屬絲楊氏模量的測(cè)量、電表的改裝與校正、直流單臂電橋測(cè)量中值電阻、雙蹤示波器的使用、分光計(jì)的調(diào)整和使用、邁克爾孫干涉儀的調(diào)整和使用[2]。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本理論（包括誤差分析及估算、有效數(shù)字概念、數(shù)據(jù)處理方法等）、基本實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)、基本儀表使用和基本物理量的測(cè)量等。

2.2 綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)?zāi)K

綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括聲速的測(cè)量、霍爾效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng)、電位差計(jì)測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻、光柵衍射參數(shù)的測(cè)量、數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作。

綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)主要訓(xùn)練學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的觀察、分析和研究能力，理解和熟練掌握兩種以上實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合應(yīng)用能力及多單元物理學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通能力。

2.3 設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K

必做項(xiàng)目：設(shè)計(jì)與組裝簡(jiǎn)易萬用電表

選做項(xiàng)目一：修理MF500型萬用表

選做項(xiàng)目二（24個(gè)中任選1個(gè)）：物體密度的測(cè)量、黑箱探謎、雙蹤示波器測(cè)量相位角、示波器測(cè)量超聲波衰減曲線和壓電換能器轉(zhuǎn)換效率、單臂電橋辭了電壓表內(nèi)阻、替代法測(cè)量線性電阻、補(bǔ)償電壓法測(cè)量電阻、UJ31型低電勢(shì)電流電位差計(jì)校準(zhǔn)伏安表、UJ31型低電勢(shì)電流電位差計(jì)測(cè)量低電阻及材料的電阻率、最小偏向角測(cè)量光波波長(zhǎng)、二極管特性的研究、三極管的應(yīng)用研究、三極管放大倍數(shù)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)制作、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量及研究、反射光偏振性的研究、旋光性溶液濃度的測(cè)量、動(dòng)態(tài)法測(cè)量固體材料的楊氏模量、干涉法測(cè)量金屬的熱膨脹系數(shù)、RLC串聯(lián)電路暫態(tài)過程的研究、交流電橋的研究及應(yīng)用、利用p-n結(jié)特性測(cè)量玻爾茲曼常量、電介質(zhì)相對(duì)介電常量的測(cè)定、溫差電現(xiàn)象的研究、太陽能電場(chǎng)基本特性的測(cè)定。

選做項(xiàng)目三（8個(gè)中任選1個(gè)）：光學(xué)多道分析器、光的色度研究、單光子計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)、激光拉曼、磁共振、微波電子自旋共振、光拍法測(cè)光速、半導(dǎo)體激光器。

選做項(xiàng)目一是針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)碰到的各種問題諸如儀器故障、線路故障而設(shè)計(jì)出來的一個(gè)項(xiàng)目。主要訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)對(duì)儀器故障進(jìn)行判斷，并對(duì)所確定故障進(jìn)行維修，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

選做項(xiàng)目二有24個(gè)課題，涉及面廣，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好任選一個(gè)。該項(xiàng)目有助于培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)所掌握的物理實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本方法開展創(chuàng)新性科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的能力。

選做項(xiàng)目三難度較大，與前面實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采取單人單組的實(shí)驗(yàn)方式不同，選做項(xiàng)目三采取了一組多人合作型學(xué)習(xí)研究的方式。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有助于學(xué)生了解本專業(yè)的特點(diǎn)，并對(duì)學(xué)生今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)起到了引導(dǎo)作用。

2.4 演示實(shí)驗(yàn)?zāi)K

選做項(xiàng)目四（24個(gè)可任選1個(gè)）：剛體轉(zhuǎn)動(dòng)綜合演示儀、錐體上滾；逆風(fēng)行舟；聽話小球；流速與壓強(qiáng)；大型輝光球；法拉第楞次定律（開閉口環(huán)）演示、法拉第—楞次定律；無電刷直流電機(jī)、腳踏發(fā)電機(jī)；范式起電機(jī)；能量轉(zhuǎn)換輪；磁懸浮地球儀；磁場(chǎng)對(duì)電流的演示儀；磁阻尼擺；環(huán)形駐波、水波演示、魚洗；白光反射全息、簾式皂膜；激光綜合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀；偏振光現(xiàn)象組合、光的衍射演示儀；激光傳聲；葉片熱機(jī)；地動(dòng)儀；超聲霧化器；滾擺、記憶合金彈簧；聲控噴泉；無源之水；導(dǎo)光水柱、夢(mèng)幻時(shí)鐘、錯(cuò)覺畫。

演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是直觀、形象和生動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)?zāi)K的項(xiàng)目設(shè)置與日常生活及學(xué)習(xí)過的理論知識(shí)緊密聯(lián)系在一起，該實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)置寓教于樂，極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)實(shí)施

本次大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)在電信科學(xué)類專業(yè)成立了課改試點(diǎn)班。按由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序依次進(jìn)行各模塊的實(shí)驗(yàn)。

3.1 開放實(shí)驗(yàn)室

為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)習(xí)。由于能夠看到實(shí)驗(yàn)儀器，比以前只看教材預(yù)習(xí)來得更直觀，預(yù)習(xí)效果好。

3.2 綜合運(yùn)用多種教學(xué)法[3]

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的模式，因此其教學(xué)方法也不是單一的，可采用組合教學(xué)法，比如講授、討論、實(shí)驗(yàn)、學(xué)科研究法等綜合運(yùn)用?；A(chǔ)性、綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要采用學(xué)生預(yù)習(xí)、教師講解（或?qū)W生講解）、教師設(shè)置故障、學(xué)生按步驟獨(dú)立完成的方法；設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)則由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，以單人或小組討論合作的形式來完成，教師只負(fù)責(zé)答疑引導(dǎo)；演示實(shí)驗(yàn)?zāi)K要求學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求動(dòng)手組裝并進(jìn)行儀器調(diào)整和現(xiàn)象觀察，最后寫出開發(fā)報(bào)告。

3.3 能力培養(yǎng)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)采用模塊化教學(xué)后，教學(xué)目標(biāo)明確，針對(duì)性和可操作性強(qiáng)。通過基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握了基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用及數(shù)據(jù)處理方法，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力；綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)?zāi)K涉及多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用能力；設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K需要學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求提出設(shè)計(jì)方案和創(chuàng)新點(diǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思維方法，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到鍛煉；演示實(shí)驗(yàn)?zāi)K則是將理論與實(shí)際相結(jié)合，提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

4 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)評(píng)價(jià)體系

我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)普通班采用平時(shí)考核（占50%）和期末考核（占50%）相結(jié)合的方式。而物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)試點(diǎn)班期末考試單獨(dú)進(jìn)行，采取公開答辯的形式進(jìn)行。答辯的內(nèi)容由學(xué)生自已選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的任意一個(gè)，準(zhǔn)備PPT，講解實(shí)驗(yàn)的過程、關(guān)鍵技術(shù)、結(jié)果分析和可能的改進(jìn)措施等。教師在學(xué)生答辯過程中，可針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、儀器設(shè)備的選擇、儀器設(shè)備的使用、操作過程的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)處理方法、誤差原因及生活應(yīng)用等方面提出問題，最后綜合學(xué)生PPT的講解及回答問題的表現(xiàn)，給出成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果。

綜上所述，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)改革設(shè)置按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到高級(jí)的層次遞進(jìn)排列，符合學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)的規(guī)律，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能夠積極進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，認(rèn)真參與實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)明顯提高。當(dāng)然我們也看到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)改革是在試點(diǎn)班中進(jìn)行的，如果能進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)資源，擴(kuò)大試點(diǎn)面，必將使更多的學(xué)生受益，更好適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉楊.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J]. 山西大同大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，2（3）： 82-84.

[2]徐滔滔.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京： 科學(xué)出版社，2008.

[3]冷余生， 解飛厚. 高等教育學(xué)[M]. 湖北： 湖北人民出版社，2006.

[責(zé)任編輯：曹明明]