導(dǎo)語：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革意義一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”是面向理工科學(xué)院學(xué)生開授的通識必修基礎(chǔ)課，該課程要求學(xué)生在學(xué)習(xí)了大學(xué)物理的基本知識后，能夠借助物理實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)儀器，通過自己動(dòng)手操作，完成相應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加深對物理理論的理解和融會(huì)貫通，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，對學(xué)生后續(xù)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐起到承前啟后的引導(dǎo)作用。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是本科教學(xué)發(fā)展的需求，重視學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)、開拓創(chuàng)新，以學(xué)生為中心進(jìn)行教育教學(xué)。學(xué)校“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革中融入了課程思政，加入了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了線上線下混合式的教學(xué)模式，做到推陳出新、虛實(shí)結(jié)合。

［關(guān)鍵詞］大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；課程思政；虛擬仿真；線上線下混合式教學(xué)

一、目前“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)現(xiàn)狀

目前，我校共有紅湖、博達(dá)、友好三個(gè)校區(qū)，每學(xué)期“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”上課的班級總和約為100個(gè)班，學(xué)生人數(shù)約為3800人。受校區(qū)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室面積、實(shí)驗(yàn)儀器臺(tái)（套）數(shù)的制約，“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”采取單班分組模式進(jìn)行授課，課程的講授教學(xué)模式相對比較單一，教學(xué)形式也不夠靈活。以紅湖校區(qū)為例，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面是實(shí)驗(yàn)安排?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課一般都在專業(yè)課、公共課排完后，再集中統(tǒng)一排課，時(shí)間主要安排在下午，同一時(shí)間段最多開放6間實(shí)驗(yàn)室，且每個(gè)實(shí)驗(yàn)室安排兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)行政班級分成兩大組，分別進(jìn)行其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要教師講授；另一方面，由于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室安排兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，任課教師通常為節(jié)省出更多的時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、測量數(shù)據(jù)表格及注意事項(xiàng)提前板書在黑板上，在學(xué)生上課時(shí)再進(jìn)行逐一講解，隨后將實(shí)驗(yàn)操作向?qū)W生演示，在完成這些基本規(guī)定動(dòng)作后，學(xué)生才能投入到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。在“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”的整個(gè)教學(xué)過程中，教師占據(jù)主導(dǎo)地位，并且還占用了大量的實(shí)驗(yàn)課時(shí)間，而學(xué)生只是在被動(dòng)地、機(jī)械性地接受教師的授課內(nèi)容，按照教師演示重復(fù)一遍實(shí)驗(yàn)操作即可完成實(shí)驗(yàn)。在這樣的教學(xué)模式下，學(xué)生不需要進(jìn)行積極的思考，只要按照教師實(shí)驗(yàn)步驟就能完成基本實(shí)驗(yàn)要求。這樣的模式不僅束縛了學(xué)生獨(dú)立思考的空間，忽略了學(xué)生在認(rèn)知過程中的主觀能動(dòng)性，而且很大程度限制了對當(dāng)代大學(xué)生獨(dú)立思考能力、分析能力、理論結(jié)合實(shí)際能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革目的和意義

教學(xué)改革的目的就是要改變目前教學(xué)現(xiàn)狀的不合理性，現(xiàn)代教學(xué)的理念非常清晰，就是把學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)放在首位，而教師的主要作用是整個(gè)教學(xué)的設(shè)計(jì)者、組織者和協(xié)助者，起到引領(lǐng)的作用。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)究竟可以培養(yǎng)大學(xué)生的哪些能力，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面來體現(xiàn)：首先是獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力。學(xué)生通過閱讀實(shí)驗(yàn)教材、掌握實(shí)驗(yàn)原理、了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作方法，并結(jié)合每個(gè)實(shí)驗(yàn)的課后問題，查詢相關(guān)資料，做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備；實(shí)驗(yàn)課中正確使用實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并按要求撰寫的物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告逐步形成自主實(shí)驗(yàn)的基本能力。其次是分析與研究的能力。學(xué)生能夠結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法及相關(guān)的物理知識對所操作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、歸納與總結(jié)。掌握通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物理現(xiàn)象和物理規(guī)律研究的基本方法，形成初步的分析與研究的能力。再者是理論聯(lián)系實(shí)際的能力。學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并學(xué)習(xí)解決問題的科學(xué)方法，逐步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能解決實(shí)際問題的能力。最后則是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。能夠完成符合規(guī)范要求的設(shè)計(jì)性、綜合性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行初步的具有研究性或創(chuàng)新性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革對于學(xué)生能力的培養(yǎng)、對于教師教學(xué)能力的提高都意義重大。

三、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革策略

如何對“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行教學(xué)改革，我認(rèn)為主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：首先，改變教育觀念。這主要是指教師要徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育觀念，要真正破除以“教師為中心”的教學(xué)理念，要讓學(xué)生主動(dòng)從傳統(tǒng)的被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)移到自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，不能讓實(shí)驗(yàn)成為只是傳授知識的工具。同時(shí)，要變教師實(shí)驗(yàn)演示為學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)操作，即學(xué)生可以獨(dú)立或團(tuán)隊(duì)協(xié)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在遇到問題難以解決時(shí)請教師指導(dǎo)，這樣有利于學(xué)生真正成為主體，積極參與課堂活動(dòng)，有利于學(xué)生的獨(dú)立性、主體性和積極性的發(fā)揮。改變教學(xué)方式。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是線下教學(xué)，實(shí)驗(yàn)更是要線下進(jìn)行實(shí)際操作，而實(shí)驗(yàn)的理論講解等相關(guān)內(nèi)容則不一定必須以線下形式進(jìn)行，線上理論學(xué)習(xí)時(shí)間更自由，線上教學(xué)大力推廣已經(jīng)使這種形式成為新型教學(xué)方式的潮流，順應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)理念，實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)勢在必行。使線下的教師理論講解為線上的學(xué)生慕課自主理論學(xué)習(xí)，同時(shí)使學(xué)生在課堂實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間增長，有更多的時(shí)間進(jìn)行思考、分析實(shí)驗(yàn)中的問題，通過合作完成培養(yǎng)方案所設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際操作能力。其三，優(yōu)化管理模式。對于實(shí)驗(yàn)室房間數(shù)量、部分實(shí)驗(yàn)儀器臺(tái)（套）數(shù)的不足限制，精心安排實(shí)驗(yàn)課程，通過采取分組同時(shí)在同一間實(shí)驗(yàn)室開設(shè)不同實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源優(yōu)化配置，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利有序開展。針對本?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)現(xiàn)狀，希望能探索出一條新的教育教學(xué)改革道路。

（一）融入課程思政

2018年6月，教育部部長陳寶生在新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議講話明確指出，加強(qiáng)課程思政、專業(yè)思政十分重要，要提升到中國特色高等教育制度層面來認(rèn)識。高校要明確所有課程的育人要素和責(zé)任，推動(dòng)每位專業(yè)課教師積極制定開展“課程思政”教學(xué)設(shè)計(jì)，做到課程門門有思政，教師人人講育人[1]。2020年6月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，要求把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”作為全校通識教育必修課[2]，覆蓋面廣、受眾人數(shù)多，融入課程思政則顯得十分必要。首先組織“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師共同討論研究并進(jìn)行教學(xué)大綱的修訂，通過開學(xué)第一課，將開拓創(chuàng)新、探索精神、科學(xué)素養(yǎng)、團(tuán)結(jié)合作、愛國奉獻(xiàn)等內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合，與實(shí)驗(yàn)室安全教育一同對學(xué)生進(jìn)行教育。在具體實(shí)驗(yàn)操作中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)自身特點(diǎn)結(jié)合思政點(diǎn)進(jìn)行教育。譬如等厚干涉實(shí)驗(yàn)中，通過測量牛頓環(huán)的暗環(huán)直徑來計(jì)算曲率半徑，學(xué)生通過慕課學(xué)習(xí)等厚干涉的原理，得出關(guān)于牛頓環(huán)的結(jié)論，通過結(jié)論再結(jié)合慕課實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)操作得出的圖樣加深理解。以“牛頓環(huán)是如何產(chǎn)生的呢？”這樣的問題激發(fā)學(xué)生探索興趣，講述相關(guān)事例：偉人牛頓在1675年制作天文望遠(yuǎn)鏡時(shí)，無意中發(fā)現(xiàn)當(dāng)光通過一塊大曲率凸透鏡照射到光學(xué)平板上時(shí)，會(huì)看見在透鏡與平板接觸處出現(xiàn)一組彩色的同心環(huán)條紋，而在單色光的條件下，則是明暗相間的同心圓環(huán)，他智慧的頭腦沒有忽視這個(gè)發(fā)現(xiàn)，對這一現(xiàn)象進(jìn)行了仔細(xì)研究，就有了著名的“牛頓環(huán)”。在實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生們可以自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，觀察到牛頓環(huán)圖樣，通過對圖樣的測量，驗(yàn)證了理論中的結(jié)論。學(xué)生在No.10實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過教師線下指導(dǎo)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論，這樣可以讓學(xué)生們切身體會(huì)到“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的唯物主義認(rèn)識論和科學(xué)探索精神[3]。

（二）加入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是沒有普通意義上實(shí)驗(yàn)的必備器材，而是在計(jì)算機(jī)上通過仿真軟件模擬現(xiàn)實(shí)的效果，仿真軟件通過圖形化界面聯(lián)系理論條件與實(shí)驗(yàn)過程，同時(shí)運(yùn)用一定的編程達(dá)到模擬現(xiàn)實(shí)的效果。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的加入使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更為豐富，教學(xué)方式更為靈活[4]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的引入主要基于以下目的：有些實(shí)驗(yàn)儀器體積比較大，價(jià)格比較昂貴，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)同樣可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模挥行?shí)驗(yàn)操作需要高溫高壓等特殊條件，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC實(shí)驗(yàn)安全。而對于公共大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要考慮三點(diǎn)：一是部分實(shí)驗(yàn)屬于綜合性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器的臺(tái)（套）數(shù)有限，由于實(shí)驗(yàn)學(xué)生人數(shù)多，循環(huán)使用，難免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器損壞又無法及時(shí)修復(fù)的情況，虛擬實(shí)驗(yàn)可以作為補(bǔ)充使用；二是由于特殊情況不能夠開展線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況，譬如2020年突如而來的疫情，線下教學(xué)受到極大沖擊，教師、學(xué)生不能到校上課，為保證學(xué)生課程學(xué)習(xí)不間斷，線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)揮出巨大優(yōu)勢；三是即便線下已開設(shè)了較全的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也可引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，用于課前的預(yù)習(xí)、課中的比較以及課后的復(fù)習(xí)，作為線下實(shí)驗(yàn)課程無法正常開展的有效補(bǔ)充。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室一般情況都是在PC端實(shí)現(xiàn)。根據(jù)上學(xué)期虛擬仿真線上教學(xué)的實(shí)際情況反饋，少數(shù)民族學(xué)生構(gòu)成的班級個(gè)人擁有計(jì)算機(jī)的比例約為三分之一，其他班級擁有的比例在七成以上。從數(shù)據(jù)上看到，還是有一部分學(xué)生無法通過自身?xiàng)l件完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程。然而學(xué)生智能手機(jī)的擁有和使用率卻接近百分之百。為此，我們改革中的另外一項(xiàng)就是聯(lián)合相關(guān)公司積極開發(fā)手機(jī)端的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)App，使學(xué)生通過手機(jī)隨時(shí)隨地開展實(shí)驗(yàn)，不再受計(jì)算機(jī)設(shè)備、空間場地的限制。

（三）實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)模式

本?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)模式。線上，學(xué)生主要觀看慕課視頻。要求每位學(xué)生在課前通過手機(jī)或電腦訪問慕課視頻所在學(xué)堂云平臺(tái)，分別瀏覽物理實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)慕課視頻，對實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)的操作部分進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。以當(dāng)下比較流行的慕課作為參照，根據(jù)培養(yǎng)方案和本校學(xué)生實(shí)際情況，制作了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的慕課視頻，視頻采用高清720p格式。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的慕課視頻都分成實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作兩個(gè)獨(dú)立的部分。實(shí)驗(yàn)原理部分介紹每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集及處理等；實(shí)驗(yàn)操作部分由制作慕課的教師演示實(shí)驗(yàn)儀器的使用、操作和測量過程。線下，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，根據(jù)慕課視頻的內(nèi)容對儀器的使用方法、測量過程進(jìn)一步進(jìn)行了解，有不懂的地方可以再次通過手機(jī)或?qū)嶒?yàn)室投影設(shè)備瀏覽學(xué)習(xí)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n視頻。教師在“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)過程中，不再重復(fù)性地講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作等部分內(nèi)容，而是針對學(xué)生在儀器使用、數(shù)據(jù)測量過程中或是實(shí)驗(yàn)中思考的相關(guān)問題，有針對性地線下解答或探討。由此實(shí)現(xiàn)一位任課教師同時(shí)給多班（實(shí)驗(yàn)室）多組學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，提升教學(xué)效率。對于多班（實(shí)驗(yàn)室）授課的實(shí)際情況，配備研究生助教，協(xié)助授課教師進(jìn)行答疑解惑和實(shí)驗(yàn)室安全管理。研究生助教的配備不僅滿足“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革的需要，保證課程的順利開展，也給研究生的教學(xué)實(shí)習(xí)工作提供了途徑。另外，針對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告也進(jìn)行有效調(diào)整。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告分為課前預(yù)習(xí)部分（客觀題）和課后數(shù)據(jù)采集處理（主觀題）兩部分，并通過雨課堂進(jìn)行。學(xué)生課前完成預(yù)習(xí)部分的內(nèi)容，學(xué)習(xí)平臺(tái)及雨課堂會(huì)直接評判，課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告主觀題的相應(yīng)內(nèi)容拍照上傳，系統(tǒng)會(huì)將兩部分內(nèi)容自動(dòng)生成一套完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告，任課教師只需通過計(jì)算機(jī)或者手機(jī)及時(shí)批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告主觀題部分，大大簡化了線下布置批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的繁冗工作。電子版的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式更統(tǒng)一、收集更方便、批改方式更多元化、存檔更節(jié)省空間、更節(jié)約成本，間接地為保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

（四）民漢學(xué)生合組實(shí)驗(yàn)

新疆是一個(gè)多民族共同居住的地區(qū)，新疆大學(xué)也是由各民族大學(xué)生共同構(gòu)成。由于地區(qū)發(fā)展的差異，在教育領(lǐng)域?qū)嶋H上存在教育資源不均衡的情況，有些地區(qū)師資力量和水平還有待提高，對于教育教學(xué)質(zhì)量略有影響。物理是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)學(xué)科，理論建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上。學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源的配置存在一定的不足，使得學(xué)生獨(dú)立思考、動(dòng)手實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕居?xùn)練受到限制。雖然國家已經(jīng)大力推行國語教育，但是部分少數(shù)民族學(xué)生使用國家通用語言的能力還有待提高，這對于學(xué)生的基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)造成一定的影響。當(dāng)部分少數(shù)民族學(xué)生通過努力考入大學(xué)之后，上述因素對于這部分學(xué)生后期的學(xué)習(xí)仍存在影響。這方面的改革主要是通過將實(shí)驗(yàn)班級分組，讓民漢學(xué)生結(jié)成對子和小組，相互學(xué)習(xí)、相互交流，通過分組結(jié)對子的形式，在加強(qiáng)民族團(tuán)結(jié)的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生相互了解、相互學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步[5]。本校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)行，推進(jìn)了課程建設(shè)的步伐，提高了教師參與教學(xué)改革的熱情，豐富了教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的興趣，真正回歸以本為本、以學(xué)生為中心的本科教育教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

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作者：李鵬 單位：新疆大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院