鄔家成，張文俊，楊振麗

（安徽中醫(yī)藥大學(xué) 醫(yī)藥信息工程學(xué)院，安徽合肥 230012）

1 研究背景及意義

近年來，我國逐步加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科人才的培養(yǎng)，大學(xué)物理作為各個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)，愈發(fā)受到重視[1-2]。在培養(yǎng)大學(xué)生物理思維時(shí)，實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容。物理學(xué)是理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的一門學(xué)科，培養(yǎng)大學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，可以提高學(xué)生的物理思維，提升學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。以往的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)往往是教師教、學(xué)生跟著做。學(xué)生將實(shí)驗(yàn)當(dāng)成一項(xiàng)任務(wù)，缺乏主觀能動(dòng)性。物理實(shí)驗(yàn)生動(dòng)有趣，不僅可以提高物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，也能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，因此對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革勢在必行。

2 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要方向及存在的問題

物理實(shí)驗(yàn)的重要性已獲得廣泛認(rèn)可[3-5]，通過與中醫(yī)藥類院校同行的交流，筆者發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在以下幾個(gè)問題：（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)偏少，教輔資源匱乏。物理實(shí)驗(yàn)課是一門理論結(jié)合實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的課程，學(xué)生需要在實(shí)踐中提高實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。通過交流，筆者了解到目前中醫(yī)藥類院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)普遍在16 學(xué)時(shí)到24 學(xué)時(shí)之間，相對(duì)較少。在學(xué)時(shí)偏少、輔助教學(xué)資源匱乏的情況下，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果大打折扣。（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較陳舊。目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本以驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，如液體粘滯系數(shù)的測量、聲速的測定、分光光度計(jì)的使用、旋光儀的使用等，缺少能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)。（3）實(shí)驗(yàn)考核方式單一。受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，物理實(shí)驗(yàn)無法開展單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)技能考核，這使得實(shí)驗(yàn)考核方式主要為實(shí)驗(yàn)報(bào)告加平時(shí)情況。這種考核方式容易使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，違背了開設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課的初衷。

目前針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革也有不少探索，主要改革方向?yàn)椋海?）從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革。如徐瑛等認(rèn)為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)更具深度，建立不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，以豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方式[6]。林二妹提出在實(shí)驗(yàn)中提高設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)占比，并且將教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合[7]。李道勇等提出將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為不同層次，以針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，并且把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)[8]。段雪松認(rèn)為建設(shè)虛擬仿真平臺(tái)可以在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、開放教學(xué)、復(fù)習(xí)、考核環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能[9]。（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)考核方式進(jìn)行改革。如李道勇提出將實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為理論總成績的一部分。郭偉杰提出應(yīng)該參加學(xué)生參與的考核方式。這樣更能激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性[10]。孫云提出利用無紙化實(shí)驗(yàn)報(bào)告，既方便學(xué)生，也方便教師隨時(shí)統(tǒng)計(jì)和研究學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況[11]。徐瑛認(rèn)為針對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的評(píng)價(jià)不應(yīng)當(dāng)僅針對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而是對(duì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)過程和結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。（3）利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革。如劉紅麗利用互聯(lián)網(wǎng)的方法組建了一整套網(wǎng)上教學(xué)、交互和考核平臺(tái)，該平臺(tái)同樣也注重多樣性的考核方式[12]。孫云基于互聯(lián)網(wǎng)建立起一套方便學(xué)生提前預(yù)習(xí)，并且提供相應(yīng)多媒體資源的教學(xué)體系，最后設(shè)定了相應(yīng)的任務(wù)。秦平力等認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)可以優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和體系，并且建立平臺(tái)，促進(jìn)師生之間的交流[13]。多數(shù)改革策略是將以上幾種改革方式進(jìn)行協(xié)同，以達(dá)到改革效果最大化。

目前的改革策略存在以下幾個(gè)問題：（1）改革內(nèi)容難以實(shí)現(xiàn)。一些改革方法實(shí)施起來有難度，有些是經(jīng)濟(jì)上難以實(shí)現(xiàn)，有些是人力難以實(shí)現(xiàn)。比如搭建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，或者建立開放式物理實(shí)驗(yàn)室[14]，對(duì)經(jīng)費(fèi)和人力的需求都比較大。（2）改革要以學(xué)生為中心。改革要基于學(xué)生的需求，提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，同時(shí)提高學(xué)生的邏輯思維能力。（3）物理實(shí)驗(yàn)拓展性不足。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)除了可提高大學(xué)生基本的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢?duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和協(xié)作能力也是一種鍛煉。因此物理實(shí)驗(yàn)體系改革要能體現(xiàn)出對(duì)基本物理實(shí)驗(yàn)的拓展。

3 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方案

3.1 改革教學(xué)方式

筆者所在學(xué)校為中醫(yī)藥大學(xué)，教學(xué)對(duì)象主要為中醫(yī)藥類專業(yè)學(xué)生，該類學(xué)生普遍具有一定的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)課中，對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)要求和操作細(xì)則理解不夠清晰。主要有兩個(gè)原因：一是實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，無法將實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行詳細(xì)講解；二是學(xué)生容易遺忘，而且部分學(xué)生不愿主動(dòng)提問，這使得教學(xué)效果大打折扣。筆者結(jié)合現(xiàn)代大學(xué)生喜歡逛Bilibili 視頻網(wǎng)站（B 站）的習(xí)慣，基于B 站設(shè)計(jì)一套短視頻，可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師提前將講課內(nèi)容錄制成視頻，上傳到B 站。在視頻中，教師可以將實(shí)驗(yàn)過程講解得更為細(xì)致，并且對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)也能更好地進(jìn)行展示。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中如果不熟悉某些細(xì)節(jié)，可以及時(shí)查看視頻。學(xué)生也可以在視頻中留言，增加師生之間的互動(dòng)。實(shí)踐表明，學(xué)生普遍比較樂于接受在B 站看教學(xué)視頻的教學(xué)方式。由于學(xué)生提前學(xué)習(xí)了課程，因此在課上時(shí)間，可以增加學(xué)生和教師、學(xué)生和學(xué)生之間的溝通。物理實(shí)驗(yàn)課的自主性比較強(qiáng)，一定要和學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)中的一些操作，這樣更有助于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)過程中的物理含義和設(shè)計(jì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟的原因。

通過這種線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)方式，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)由原先的單一課堂教學(xué)延伸到了課堂之外，打破了時(shí)間和空間的限制，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

3.2 改革評(píng)價(jià)方法

以往的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)盡管結(jié)合一些其他方式，但主要是基于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)不夠客觀全面。因此課程組建立了平時(shí)考核和結(jié)束考核相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式?？己说姆绞娇梢造`活多樣，如可以采用面試問答、書面問答、操作考查、實(shí)驗(yàn)小課題考查、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考查、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新考查等，學(xué)生可以自行選擇。用靈活的考核方式來提升實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性，以促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)。然后將考核結(jié)果以一定比例作為期末考試成績，這樣可以有效提高學(xué)生的積極性。

此外，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行評(píng)價(jià)方式的選擇和結(jié)果的管理。在評(píng)價(jià)方式的選擇中設(shè)置一定的說明，方便學(xué)生理解并做出有效選擇。評(píng)價(jià)結(jié)果也可以直接錄入現(xiàn)有成績分析系統(tǒng)，將結(jié)果利用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)可以方便教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并為下一步選拔對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有興趣的學(xué)生進(jìn)行更深層次的培訓(xùn)提供參考。目前已經(jīng)開發(fā)完成了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)APP，極大地方便了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.3 拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.3.1 自主實(shí)驗(yàn)

依據(jù)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，課程組選了8 個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是液體表面張力系數(shù)的測定、冰的熔解熱簡易測量、液體折射率的測量、測量光盤的光柵常數(shù)、利用光的衍射測量圓孔直徑、漫反射測量玻璃折射率、自組光學(xué)干涉儀、單擺測量重力加速度。在向?qū)W生發(fā)布實(shí)驗(yàn)指南后，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主題式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。學(xué)生可以任意選擇其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理、測量誤差等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)的可行性進(jìn)行探究，結(jié)合利用手機(jī)中的phyphox 軟件（物理手機(jī)工坊）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的下一步工作，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上交。另外，課程組還鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)目前物理實(shí)驗(yàn)大綱列出的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材自行重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)，學(xué)生可以充分發(fā)揮自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力，如已對(duì)光柵衍射測量光波波長實(shí)驗(yàn)儀、模擬電冰箱裝置、恒溫控制電路等實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行了改進(jìn)，效果較好。

3.3.2 實(shí)驗(yàn)競賽拓展

在學(xué)生完成必修的物理課堂內(nèi)容后，對(duì)于部分擅長物理實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以進(jìn)一步培養(yǎng)。主要分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是進(jìn)行校內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)競賽。此項(xiàng)內(nèi)容不固定，可以自由發(fā)揮，也可以按照當(dāng)年全國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽的題目進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。參賽學(xué)生為各個(gè)專業(yè)的學(xué)生，不同專業(yè)的學(xué)生可以自由組合成不同團(tuán)隊(duì)。這樣可以大大提高學(xué)生的熱情，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。組隊(duì)后由學(xué)生自由選擇指導(dǎo)教師，學(xué)校提供必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，供學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師給予學(xué)生充分的指導(dǎo)。后期團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作品的講解與展示，由專家評(píng)審并點(diǎn)評(píng)，優(yōu)秀的作品獲得校級(jí)競賽獎(jiǎng)項(xiàng)，并推選相應(yīng)作品團(tuán)隊(duì)參加國家級(jí)競賽。第二個(gè)階段主要是作品打磨階段。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)作品進(jìn)行更加充分的調(diào)研，同時(shí)學(xué)習(xí)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行改進(jìn)，指導(dǎo)教師進(jìn)一步進(jìn)行指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)新和效率并重。在全力完成自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)作品的過程中，學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)同能力、設(shè)計(jì)能力和意志品質(zhì)都能很好地得到鍛煉。以賽促學(xué)的氛圍也更能激發(fā)學(xué)生的原創(chuàng)力和好勝心。目前經(jīng)過近3年的實(shí)踐，我校已獲得物理實(shí)驗(yàn)競賽全國三等獎(jiǎng)4 項(xiàng)，優(yōu)秀獎(jiǎng)2 項(xiàng)。學(xué)生在獲得成就感的同時(shí)，能力也得到了提升，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果也得到了很好的體現(xiàn)。

4 培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師

課程所面臨問題的解決及實(shí)驗(yàn)方式方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革與執(zhí)行，都需要一支能勝任物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師隊(duì)伍。指導(dǎo)教師應(yīng)具備豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，大量的學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備，并兼有一定的交叉學(xué)科背景。我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)全部由物理教研室承擔(dān)。近兩年，結(jié)合學(xué)校和學(xué)院的相應(yīng)改革與調(diào)整，通過人員整合和引進(jìn)新教師，使得物理教師隊(duì)伍整體水平大幅提高，較之以前能更好地指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。物理教研室現(xiàn)有專職教師6 人，兼職實(shí)驗(yàn)員1 人。3 人具有高級(jí)職稱，4 人具有博士學(xué)位，其中有3 位博士畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，具有交叉研究背景。另有1 名教師具有中醫(yī)藥信息研究背景。這使得指導(dǎo)教師在具有本領(lǐng)域扎實(shí)的理論知識(shí)和實(shí)踐能力的同時(shí)，能更好地做到本學(xué)科與中醫(yī)藥相關(guān)學(xué)科的交叉結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)和競賽。

5 結(jié)語

本文對(duì)現(xiàn)有的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀以及相關(guān)改革進(jìn)行了論述，總結(jié)出目前主要的改革方向和不足之處。鑒于此，本文結(jié)合本校實(shí)際情況提出了結(jié)合教學(xué)方式、評(píng)價(jià)方法、內(nèi)容拓展及指導(dǎo)教師的打造中醫(yī)藥類專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革方案。教學(xué)方法要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以學(xué)生為中心，提高教學(xué)效率。對(duì)于教學(xué)的評(píng)價(jià)方法，一方面要多維度，另一方面要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以方便評(píng)價(jià)結(jié)果的儲(chǔ)存、讀取和分析。最后是將物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，組織校級(jí)物理實(shí)驗(yàn)競賽和參加全國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽。前者作用面比較廣，后者對(duì)學(xué)生綜合能力的鍛煉作用較為突出。兩者配合可以大幅提高學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。整個(gè)改革的特點(diǎn)是學(xué)生易于接受且可行性強(qiáng)，并且可以大幅提高學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和學(xué)習(xí)效果，從而達(dá)到開設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課程的根本目的。