物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系建設(shè)

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摘要：文章討論了基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力等方面存在的問(wèn)題，并就優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、利用信息技術(shù)豐富教學(xué)形式、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量等方面的做法進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；質(zhì)量評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)和造就具有一定創(chuàng)新能力的應(yīng)用型技術(shù)人才不可缺少的重要環(huán)節(jié)。其對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，觀察分析、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新能力起著關(guān)鍵作用。課程培養(yǎng)目標(biāo)的基本任務(wù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握初步科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法多樣與開(kāi)放，實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)范和合理的評(píng)價(jià)，是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的基本途徑。

一、物理實(shí)驗(yàn)教與學(xué)中存在的問(wèn)題

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的重點(diǎn)是學(xué)習(xí)和掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法以及培養(yǎng)基本的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作和動(dòng)手能力。但現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容、模式和方法等仍存在許多與培養(yǎng)應(yīng)用型人才不相匹配的地方。1.因受教學(xué)設(shè)備條件的限制，大部分實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容更新慢，多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如在基礎(chǔ)物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)中傳統(tǒng)、經(jīng)典的幾何光學(xué)、干涉、衍射實(shí)驗(yàn)占比多，而與現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的實(shí)驗(yàn)占比少，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少，內(nèi)容單一，學(xué)生只是在教師指導(dǎo)下通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成對(duì)某一個(gè)物理原理或物理量的驗(yàn)證，沒(méi)有進(jìn)一步深入設(shè)計(jì)和研究的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也不能完全反映學(xué)科的發(fā)展和學(xué)生對(duì)新知識(shí)了解的要求。從教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際效果上來(lái)看學(xué)生只是簡(jiǎn)單地重復(fù)，而沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合并運(yùn)用理論知識(shí)去研究和解決實(shí)際問(wèn)題的環(huán)節(jié)，從而不能很好地完成培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力的課程目標(biāo)。

2.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是在固定的時(shí)間、固定的地點(diǎn)，教師講學(xué)生重復(fù)做，按教師的要求去完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生幾乎沒(méi)有選擇的余地。這種教學(xué)模式無(wú)法很好地滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性。

3.由于實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容和形式的特殊性，完全照搬理論課的模式對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果進(jìn)行評(píng)價(jià)顯然是不合適的，因此，必須建立符合實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，從而保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，這也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要方面。

二、以實(shí)驗(yàn)教學(xué)多方位優(yōu)化為基礎(chǔ)，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的更好實(shí)現(xiàn)

1.從2017年開(kāi)始，我校在總結(jié)以往在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等方面工作的基礎(chǔ)上，以物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心現(xiàn)有的課程資源為平臺(tái)，以學(xué)院第十二批教改項(xiàng)目“創(chuàng)新能力培養(yǎng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系建設(shè)”，根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)，以培養(yǎng)與逐步提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果等方面入手，重新構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和體系、利用信息技術(shù)建立多形式教學(xué)模式，制定完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，從而實(shí)現(xiàn)從內(nèi)容、方法、目標(biāo)全方位的完善，為課程培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定良好的基礎(chǔ)。

2.根據(jù)現(xiàn)有的教學(xué)資源和學(xué)科發(fā)展要求，重新編寫(xiě)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教材，在實(shí)驗(yàn)教材的編寫(xiě)中，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上要體現(xiàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的課程目標(biāo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠比較全面地了解和掌握基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容和方法，且各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容上相對(duì)獨(dú)立，可根據(jù)教學(xué)要求靈活選擇和安排?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)突出基本物理量的測(cè)量、常用物理實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)、常用實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)節(jié)與使用等，而綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所涉及的實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)和儀器等大多與基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，也是對(duì)原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展。這不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)渡，而且也是對(duì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能解決實(shí)際問(wèn)題的很好訓(xùn)練。從要求上體現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)性，考慮到中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)狀況以及學(xué)生后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的需要，突出實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的基本程序與要求，在實(shí)驗(yàn)儀器操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理等方面都要對(duì)學(xué)生提供明確的示范并提出要求，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)生后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。從單一內(nèi)容上體現(xiàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的拓展性。大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包含必做和選做內(nèi)容。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介紹相關(guān)物理學(xué)家在研究物理規(guī)律與變化過(guò)程中的思想方法和對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。如在“邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)與使用”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)從“以太漂移”的提出及解決的過(guò)程開(kāi)始到“引力波理論與驗(yàn)證”結(jié)束，通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)生可以了解到實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)以及自然科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要作用，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的真實(shí)感和生動(dòng)感，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)學(xué)生也了解了科學(xué)發(fā)展的規(guī)律、科學(xué)研究的方法以及科學(xué)家的精神，形成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和研究方法，從而激發(fā)自身的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容擴(kuò)展學(xué)習(xí)空間和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“課內(nèi)與課外、實(shí)體與仿真、集中與開(kāi)放”的有機(jī)結(jié)合。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源以虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、自動(dòng)控制等技術(shù)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)儀器使用和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程進(jìn)行高度仿真的虛擬模擬，學(xué)生可在仿真環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源與平臺(tái)，教師將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱、實(shí)驗(yàn)考試評(píng)判等教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合為一體，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各項(xiàng)內(nèi)容，學(xué)生可通過(guò)虛擬仿真教學(xué)資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)基本操作等內(nèi)容，擬定實(shí)驗(yàn)方案，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生也可在做完真實(shí)實(shí)驗(yàn)后，再做虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，完成對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的深入學(xué)習(xí)和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。

三、建立完善的實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高

建立完善的實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效手段。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和課程要求，我校制定了“實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)體系”從“實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求、實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)”等方面，建立了完善的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)監(jiān)控體系，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核、學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υu(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了全面的規(guī)范和評(píng)價(jià)。通過(guò)幾年實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段、方法的改革，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容逐年更新，教學(xué)方法和手段更加多樣，質(zhì)量考核體系更加完善，合作編寫(xiě)了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》和《綜合提高物理實(shí)驗(yàn)》，主編的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》教材已在教學(xué)中使用，每學(xué)年有近2000名學(xué)生通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)試做、實(shí)驗(yàn)考核，特別是大型化、復(fù)雜化、精細(xì)化、危險(xiǎn)性強(qiáng)以及實(shí)體實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有的教學(xué)內(nèi)容通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使學(xué)生得以了解和學(xué)習(xí)，開(kāi)拓了教學(xué)資源、擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面，增加了學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改、實(shí)驗(yàn)考核等方面減輕了教師負(fù)擔(dān)，受到師生一致好評(píng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革取得了可喜的成果。

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作者：史智平 單位：寶雞文理學(xué)院物理與光電技術(shù)學(xué)院