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文华学院物理实验课程改革与实践


文华学院基础学部 李传国


物理实验作为高校公共基础课,是大学生系统地学习科学实验的基础知识、实验方法和测量技术的入门课程,对学生科学思维方式、创新意识、科研能力、科学作风和综合素质的培养都有极其重要的作用,是高校基础教学中不可或缺的重要环节。文华学院物理实验室于2005年建成,同年开始承担全院理工科各专业的物理实验教学任务。物理实验课程建设初期参考了华中科技大学物理实验中心的物理实验课程,因此起点较高,但在后来的物理实验教学实践中遇到了一些华中科技大学物理实验教学模式与文华实际不适应的问题。15年来,物理实验室全体教师以学生为中心,以提高教学质量为目标,锐意改革,勇于创新,在探索中成长,逐渐形成了适合文华学院自己学生的物理实验课程教学模式。

一、传统物理实验教学模式存在的问题

(一)开设实验项目数少。针对不同专业学生开设完全一样的实验项目,学生不能选择自己喜欢的实验项目。

(二)实验室不开放。部分对物理实验非常感兴趣的学生,希望利用空余时间到实验室做实验,在实验中学习知识、在探索中提高技能,但实验室却没能给他们提供这样的条件。

(三)实验课程太容易“过关”,学生对实验课程重视不够。长期以来,物理实验课作为考查课程,学生只要按时到实验室听老师讲课、认真完成实验操作并书写实验报告就能获得不错的“成绩”,至于学生是如何做实验、如何完成实验报告这一过程却被忽略了。

(四)教师管理学生的动力不足。为了方便实验室管理并便于实验教师更熟悉实验内容,国内大部分高校普遍采用“一个教师只负责一到两个实验项目的教学,学生循环完成全部实验内容”的排课方式。这种模式下学生的实验课每次都是不同的老师,一个老师只为某一位学生上一到两次课。其优点是教师对实验内容非常熟悉和方便实验室仪器设备管理,但是学生与教师之间缺少联系,学生处于“放养”状态:学生不知道谁是自己的老师,老师也不知道哪些是自己的学生,因此这种教学管理模式不能调动教师的教学积极性,教师的主观能动性得不到充分发挥。

二、物理实验教学改革与实践

(一)改革考核评价方式,物理实验课程不再那么容易“过关”。我们无法否认一门课程的考核方式,对学生学习该课程有着指挥棒的作用,该课程考核什么学生就重视什么。物理实验课程正是基于此对考核评价方式进行了改革。首先,明确物理实验教学的基本任务为:基本知识学习、基本实验技能训练和数据处理能力培养。相应地在实验课的各个环节细化评分标准,由原来的一个总成绩改为由预习(20%)、技能操作(40%)、数据数理(40%)三部分成绩组成,从而为学生在物理实验课程学习过程中指明了方向。其次增加实验技能测试,将实验技能的训练放在了物理实验课最重要的位置,并贯穿整个教学和考核过程。增加实验技能测试以后,学生在实验课上听课更认真,实验实验操作更主动,书写实验报告的质量也有很大提高;完成实验课程以后,大部分学生能够达到熟练操作实验仪器、独立完成实验报告,切实提高了物理实验课程的教学效果。但是增加实验技能测试以后,也带来了新的问题,比如:由于学生到实验室做实验的积极性太高,导致实验项目数量太少不能满足学生需求,实验室管理学生的工作量太大等等。针对这些问题,我们都采取了相应的解决办法。

(二)优化教学内容,开设选做实验项目和选修课程。为丰富实验教学内容,提高学生做物理实验的兴趣,在现有常规实验平台的基础上,采购配套的实验仪器设备与耗材,鼓励教师开发新的实验内容作为学生选做实验项目,满足不同专业学生个性化的需求。学生在进行物理实验时,除了必做的实验项目外,还有一定的选择空间,可选做一些自己喜爱或是与专业相关的实验项目,保护了学生对物理实验的学习兴趣。其次,为满足不同专业优秀学生对物理实验的更高要求,实验室开设了 《诺贝尔奖精彩实验赏析》和《跨学科创新专题实验》两门实验选修课程。另外,在实验课程教学过程中,发掘大量课程思政元素和素材,巧妙融入各实验教学之中,团队已获得教育部等课程思政课题4项,并积极开展了教学探索与实践。

(三)进行教学管理改革。物理实验从教师的“教”与学生的“学”两个方面进行了深入的改革。首先对教师实验教学管理方式进行了改革。由过去“一个教师负责一个实验项目”改为“一个教师负责一个班”,小小的变革,虽然增加了教师的工作量,但是物理实验室的全体教师都非常支持这项改革,原因是新的教学管理方式下教师的责任明确,建立了学生学习效果与教师之间的关系,使每个教师的教学积极性得到了空前的提高。“一对一”的师生关系,教师知道谁是自己的学生,学生同样知道并熟悉自己的老师,便于师生之间交流、互动。新的教学管理模式不但增进了教师与学生的师生关系,更是解决了实验室管理人员不足的问题,同时在各个方面都引起了明显的变化,比如在实验室找不到老师的学生少了、开放时间到实验室做实验的学生多了、主动给学生补课的老师多了、实验报告书写的质量提高了、期末教学评价中,学生给老师的打分也明显提高了等。


 

 

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(四)实验成绩管理信息化。物理实验成绩由多次实验报告成绩和一次实验技能测试成绩组成,计算复杂且容易出错。为了提升实验成绩管理质量,同时减轻老师管理实验成绩的负担,让教师有更多的精力用于教学上,实验室自编物理实验成绩管理系统,为每位同学制作条形码(39码)。录入成绩时只需扫描条形码,就可以调出相应学生的信息及成绩录入单元格,实现了实验成绩的网络信息化,不但大大降低了实验室管理实验成绩的工作难度,同时降低了在录入成绩时的差错率。

(五)积极推行实验室开放。为了给学生提供技能训练的时间与空间,物理实验室将普通物理实验室和演示物理实验室全面对学生开放。根据我校实际,每周固定若干个时间段对全院师生开放,考虑到学生白天课较多,实验室开放时间均为晚自习时间。物理实验室开放为对物理实验有兴趣,想利用物理实验室仪器设备进行创新制作、技能训练、自主学习的学生提供了学习条件,并为正在进行物理实验课的学生提供了预习、复习、重复实验的机会,提高实验仪器设备的利用率;同时物理实验室开放,也给有兴趣进行物理理论探索、更好地学习物理理论的同学提供必要的场所与设备,激发学生学习积极性,促进大学物理理论课教学。

(六)进行实验室建设。除常规实验室外,物理实验室近几年建设了演示物理实验室、诺贝尔物理实验室和创新实验室。演示物理实验室建成并开放,将抽象的物理理论形象地展现出来,便于学生理解大学物理理论知识,培养学习兴趣。2014年由唐超群教授主导,青年教师参与建设的应用物理实验室实验室(科研型、实训大楼B513)投入使用,使物理实验室具备了基本的科研条件。实验室具备制备PDLC(polymer dispersed liquied crystal)聚合物分散液晶的条件。2014年在湖北省物理实验创新设计大赛上,出自应用物理实验室的作品“液晶薄膜非接触式测温方法和装置研制”获得一等奖,这是省内民办院校第一次在此竞赛上获得一等奖。2018年由熊永红教授主导,青年教师参与建设的多屏互动虚实融合的诺贝尔奖经典实验教学实验室,成为民办院校开设此类实验室的第一人,并开设的《诺贝尔奖精彩实验赏析》和《跨学科创新专题实验》两门实践类选修课程。

三、改革成效与展望

文华学院物理实验室成立16年来,一直秉承“以学生为中心”的教学理念,大力开展个性化教育,所有工作围绕提高物理实验课教学质量展开。全体教师树立了“一切为了学生,一切服务于学生”的工作态度,严谨治学、求真务实、锐意改革,提高了实验课教学质量,得到了学生及校内外同行肯定,具体表现在如下几个方面:实验室开放时间,到实验室做实验的学生越来越多,成功引导学生进入实验室学习;学生更加重视物理实验课程的学习,自我要求也更高;学生对实验教师评教成绩明显提高;2016年物理实验教学团队获“校教学成果一等奖”;自2014年以来,在湖北省物理实验创新设计大赛上,获得一等奖6项,二等奖10项,三等奖8项,获得等级与获奖数量均居同类学校首位;在全国大学生CUPT竞赛上,我校学生也获得了三等奖1项;我团队教师也在2019年湖北省首届大学物理实验课程青年教师讲课比赛中荣获“一等奖”;基于诺贝尔实验室和选修实验课申报的物理系列课程的“课程思政”研究与实践也顺利通过2019年教育部高校大学物理课程教指委立项;文华学院物理及实验系列课程团队2019年被评为“湖北省高校优秀基层教学组织”,2021年被评为“湖北省优秀教学团队”,同年,物理实验课程被认定为“省级一流线下课程”。

在取得一系列成果的同时,物理实验教学团队全体教师并没有安于现状,止步不前,而是向更优秀的实验室看齐,在对比中寻找差距,不断完善自己。在今年的工作中,我们将进一步加强教师队伍建设,注重对青年教师的培养,提高教师业务水平,逐渐形成教学经验丰富,学术水平高,教学效果好的教师队伍;进一步改善实验教学软硬件条件和环境,不断更新实验内容,满足实验教学现代化的需求;进一步加强线上教学资源建设,组织教学经验丰富的教师录制物理实验课教学视频,促进物理实验课程资源的校内外共享,扩大辐射性;逐步发挥网络作用,构建高效、畅通和灵活的网络环境,建立师生网络互联等等。