大学物理实验教学的课程化实践.pdf

2007年8月第4期高教论坛HigherEducationForumAug.2007.No14收稿日期:2007-03-05作者简介:吴福根,男,博士,教授。实验教学部主任。主要从事高等教学、研究和管理工作.大学物理实验教学的课程化实践吴福根(广东工业大学实验教学部,广东广州510090)摘要:本文从广东工业大学大学物理实验课的课程化教学的实践,总结了实验教学队伍的建立、立体化教学手段与方法的实施以及在教学中体现工程特色等方面的体会和经验,希望能对其他实验教学的课程化建设有一定的启发和帮助作用。关键词:大学物理实验；实验教学课程化中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1671-9719(2007)04-0033-03大学物理是本科理工科各专业学生的一门重要的基础课程,在大学基础教学中占有十分重要地位。自20世纪80年代初开始,工科院校的大学物理教学分别由大学物理理论课和大学物理实验课两门课程教学来进行,他们有各自的教学基本要求,安排教学内容和课程体系,理论教学和实验教学相对独立。大学物理实验也是教育部规定的惟一独立设课的基础实验课。这些改革充分说明了物理实验在物理学中的重要作用,以及在培养学生动手能力、创新能力等方面的重要作用。广东工业大学是广东省的省属重点工科院校,学校立足广东,面向广东经济,努力培养创新性应用型人才。因此,实验和实践教学在工科教学中占有重要的地位。近年来,学校大力改革和推进实验和实习教学,提出了一系列有利于实验教学质量提高的新举措。例如,建立了基础实验、专业基础实验以及专业实验等全校性的分层次的实验教学新体制,积极倡导和推进实验课程化教学,加强独立的实验教学队伍的建设等,这些改革必将有利于提高学校创新性和应用型人才的培养,有利于培养广东经济和社会急需的人才,也必将有利于树立学校的人才品牌。作为已经独立开设有二十余年的大学物理实验课程,本文将结合大学物理实验课程特别是近年来大学物理实验教学示范中心的建设实践,谈谈我们的经验和体会,希望对其他实验教学课程化改革有一定的启发和帮助作用。一、大学物理实验课教学的基本情况广东工业大学大学物理实验教学中心于1995年6月由原广东工学院、广东机械学院、华南建设学院(东院)三校大学物理实验室基础上合并组建。2003年12月学校建立了新的实验管理新体制,成立了全校性的公共基础实验教学中心实验中心(后改名为实验教学部),将全校性公共基础实验室(大学物理实验中心、电工电子实验中心、计算机基础中心、金工实习中心)纳入该中心的管理,使公共基础实验的统一安排和实验室资源共享最大化,促进了实验教学体系的完善。大学物理实验教学中心于2004年由龙洞校区搬入大学城校园,实验室面积和实验设备得到了进一步的完善。现有设备台套数约为2600台套,总值约421万元,实验室面积约5500平方米。中心的主要任务是承担全校理工科各个专业的大学物理实验课,在05-06年度,在全校的49个专业中,有45个专业,约7000本科学生参与该课程的学习,年实验教学人时数已超过了36万人时数。因此,开设面广、受益面大是这种课程的最大特色。大学物理(包括实验)课程于2000年被省教育厅评为省级优秀课程,2004年又被我校推荐为省级精品课程,同时又被省教育厅推荐参加国家精品课程的评选,2005年被评为广东省首批省级实验教学示范中心。实践证明,大学物理实验课程对学生的实际操作能力、分析问题和解决问题的能力的培养具有其他课程教学所无法替代的重要性和必要性。33二、实验教学队伍的建设是实验教学、实验室管理和建设的关键实验教学不同于理论教学,一方面它需要一支高水平的、稳定的教师队伍,另一方面也需要一支训练有素的管理员队伍。因为大学物理理论课和实验课是两门相互独立的课程,一般来说,两门课程之间的教师不尽相同,我校大学物理理论课和实验课的教师分别属于两个二级部门,而实验课的教师则两个部门都有,因此,队伍的建设确实存在一定的难度。特别是近年来,随着持续的扩招,使得人员严重缺编,教师工作量成倍增长,这些因素,都需要我们面对新的形势,建立高效的、有利的实验教学队伍。我们的做法有以下几点:1.四个层次的实验教学队伍为了确保实验教学中各项工作的落实,我们建立了四个层次的实验教学队伍,即大学物理实验教学指导委员会、实验教师、实验管理人员、研究生助教助管。通过近二年的运行觉得是行之有效的。首次,成立了由5人组成的大学物理实验教学指导委员会,负责中心的建设、规划以及课程教学大纲和教学计划的制定等方面的工作。教学指导委员会的会员由学校大学物理教学方面的资深教授和专家组成,由学校统一颁发聘书。一般来说,实验教师的学历和职称以及科研能力等方面均比理论课教师差,仅仅依靠现有的实验室自身人员的力量来开展实验室的建设和发展规划,会存在一定的难度。因此,这种集中学校的优势力量的做法将为实验室建设和发展提供一个全方位的考虑。其次是实验教师队伍。物理学是在实验基础上发展起来的学科,理论和实验是密不可分的。在理论课上教师要讲到一些重要的实验,而在实验课上教师也会讲到理论方面的内容,会讲到实验在理论的奠定和发展中的作用。因此,物理学的教学内容就要求我们“理论联系实验、实验联系理论”。任何离开理论的实验教学,以及离开实验的理论教学均是不可取的。这就要求我们的教师是一个“理论和实验的统一体”。因此,近年来我们一直坚持实验教师队伍是由70%左右的实验教师和30%左右的理论教师所组成为宜。中心的实验教师主要以实验课教学为主,中心也鼓励中心教师承担一定数量的理论课教学,从而使得他们能做到理论和实验的有机结合。另外,中心也欢迎和吸引高水平的、有责任心的高职称和高学历的理论课教师承担实验教学,例如在教学酬金、上课时间的安排方面给予倾斜。实验管理人员是中心管理和建设的重要力量,是实验室管理水平和实验教学正常运行的重要保证。近年来,我们每年聘请了30人左右的研究生担任助教和助管工作,这给中心的工作增加了新鲜的血液,同时,锻炼了研究生的能力。2.加强团队精神建设,是实验教学的保障实验课教学需要“人、财、物”的有机结合,需要我们加强团队建设。一方面实验课的教学中需要实验教师了解和掌据各种仪器设备的性能以及使用,需要实验教师在学生的实验过程中即时排除障碍,确保学生实验的正常和有序进行。另一方面实验教学指导委员会的会员也必须与实验教师和实验管理人员加强沟通,了解实验教学的实际现状,才能确保中心规划和教学大纲制定的合理性。因此,我们形成了若干个由实验教学指导委员会、实验教师、实验管理人员以及研究生助教助管组成的小组,开展一系列实验项目和内容的教学、教改等方面工作。实践证明,这种方式是行之有效,对于提高中心的战斗力是很有帮助的。3.加强青年教师培养,是实验课程教学和建设可持续发展的重要保证这几年,有较多新分配来研究生加入到实验教师队伍中来,他们是中心建设的生力军,因此,如何让他们较快地适应实验教学,同时安心和热爱实验教学是中心建设可持续发展的重要保证,也是造就优秀实验教学团队的需要。为此,结合中心建设的实际情况,以及青年教师个人成长,制定了一套青年教师的培训计划,使青年教师有目标和责任感。我们充分发挥了老教师的“传、帮、带”作用,利用老教师在长期的教学和科研工作中积累的丰富经验,通过听课、辅导、备课以及试讲试做实验等一系列培训计划,帮助青年教师熟悉实验教学的各个环节,促进了青年教师尽快脱颖而出。其次,我们了开展一系列的教研活动,例如带领他们参加与示范中心建设相关的教改项目和教学研究课题,以及通过参与撰写教学研究论文、参与实验设备的研制和改进和参加教材的建设等工作,指导和帮助青年教师不断提高教学水平和学本水平。此外,中心也鼓励青年教师的在职提高,鼓励他们在职攻读博士学位、做博士后；选派优秀青年教师去国内外著名大学进修提高,以拓展学术视野；鼓励青年教师参加国内外的教学会议,与同行交流。因此,通过这二三年的示范中心的建设也锻炼了实验教学队伍,逐步形成了以教授为中心负责人,由教授、副教授、高级实验师、讲师、实验师、助教以及研究生等组成的知识结构合理、层次齐全、团队合作精神强,教学水平和管理水平高的实验教学队伍。三、立体化教学手段和方法的实施,确保因材施教的实现对于绝大部分理工科学生而言,在大学四年学业中的实验课是从大学物理实验课开始的,因此,通过该课程的学习,对学生实验素养、动手能力的养成43以及后续实验课的学习都是起到重要的影响的。因此,如何开个好头,让学生得到一个好的基础训练,是摆在我们面前的重要任务。我校是一所省属重点工科院校,每年都面临本科生的扩招压力,近年来,每年的招生规模已超过了一万学生,而其中80%左右的学生都要在一、二年级时学习大学物理实验课。由于高考指挥棒的影响,使得学生的物理实验水平参差不齐,这给我们的大学物理实验教学提出了一个难题,如何根据目前我校在大学城校园的特殊环境,确保不同层次、不同要求的学生对物理实验教学的不同需要以及学生动手能力和实验教学质量的提高是我们面临的挑战。近年来,我们在这方面作了些尝试,例如开放实验室、网络化教学等工作,均取得了一些成绩,但是还是缺乏全面和系统的研究,而实验教学示范中心的建设为中心的实验教学提供了一个新的目标和方向。我们在前期工作的基础上,提出立体化实验教学的设想,通过课堂教学、多媒体教学、网络虚拟实验教学以及全天候开放式教学等手段的有机结合,通过“虚拟”和“现实”的方式,确保和逐步提高学生的动手能力和创新能力。这一尝试将有助于我校实验教学质量的提高,有助于形成课程的特色,通过立体化的教学手段,确保大面积基础实验教学的水平的提高,将对我校其他实验教学的改革起到示范性的作用。具体做法是:多媒体实验教学课件研制和实施方案。目前我校的实验教学都是采用粉笔+黑板的方式,还没有开展多媒体教学方面的尝试。我们在省级示范中心建设经费提供的硬件基础上,探讨实验多媒体教学课件的研制以及教学实施方面的问题。全天候开放式实验室的实践。面对大面积的学生的实验教学,一方面如何通过开放实验确保基础差的学生得到补习和巩固,另一方面对于基础好的同学则可以起到提高的作用,真正做到因材施教。我们制定了开放实验室的制度和方法以及探讨这一举措对这二类学生动力能力和创新能力的提高方面的作用。网络化实验教学平台的实现。通过搭建一个网络化教学平台,克服时空的障碍,可实现网上虚拟实验、师生互动等工作。立体化实验教学手段的有效作用。通过立体实验教学手段的有效整合,研究立体化教学手段对提高教学质量的影响。四、更新实验项目,体现工程特色近代物理学和现代高新技术的发展,对大学物理实验的项目和内容提出了新的要求,据此,近年来,我们趁实验教学示范中心的建设之际,重新整合了实验项目和实验内容,更换了一些实验项目,使其更富有现代性和创新性。在实验内容方面,进一步压缩和精简经典物理实验,大量增加与高新技术相关的近代物理实验。尽量减少验证性实验,增加设计和综合性实验。另外不断加强计算机在实验教学中的应用。例如用计算机进行数据采集和分析,用计算机进行数值模拟和计算,用计算机进行虚拟实验等等。五、对实验教学课程化改革的几点看法在我国,长期以来大学本科教学体制主要是采用“一条腿”走路的方针,即以理论教学为主。对于绝大部分课程而言,实验教学从属于理论教学,实验课是为了验证理论而开设的,因而造成了人员分散、财力分散和仪器设备分散,学校和老师只重视学生的考试成绩,而忽视学生实验能力和综合创新能力的培养,显然这种教学体制是不符合21世纪对人才培养的要求。将附属于理论教学中的实验课分离出来,进行课程化建设,构建实验教学新体系等举措的实施,完全改变了长期以来将实验教学看作是理论教学的补充和验证的观念。从新的角度重新审视实验教学的重要性,这将有利于实验教学质量的提高。同时,也必须看到,由于实验教学长期所处的地位,实验教学课程化建设是一项艰巨的工作,需要学校各部门的大力支持、需要教师的积极参与。实验教学新体系的建设将涉及到更多的内容,将不亚于理论教学体系的建立,因此需要更多的锤炼和更多的努力。最后,也必须指出,实验教学课程体系的建立是为了更好地提高实验教学的质量,提高学生的动手能力和创新能力。这是一种人为的做法,实际上作为一个完整的课程体系来讲,理论和实验是这个有机整体的二个方面,是密不可分的。因此,我们在推进实验课程化建设中,一定要记住,这种人为的分开,仅仅是为了建立新的教学模式,为了加强实验环节的教学。在理论教学和实验教学的整合上、在师资队伍的建设上一定要互通。既要分,又要合,分中有合,合中有分。(责任编辑:蒋新强)(下转第24页)53道德素质形成过程中未发挥应有的作用,只有57人(占6.8%)认为学校是影响大学生思想道德素质的首要因素。在决定青少年社会公德意识主要因素方面,学校教育却被认为是非决定因素,认为学校教育为决定因素的仅有92人(仅占10.94%),说明学校在这方面的工作力度不够；从对荣辱观态度中可以看出,吃苦耐劳、服务人民的优良传统逐渐被我校大学生遗弃,情况不容乐观。笔者分析,出现这些问题的原因主要有以下几方面:3.1我校大学生思想道德的基本情况问题的原因分析在充分看到当前道德建设积极向上态势的同时,也要充分认识到仍然存在一定的问题。第一,市场经济的负面消极影响。市场经济自身的盲目性、自发性特点和利益原则、等价交换原则可能成为滋生利己主义和拜金主义的温床；第二,社会不良思潮的渗透侵蚀。随着改革开放的进一步深入,西方资产阶级腐朽的思想、文化和生活方式也随之而来,部分大学生迷失了自我,崇洋媚外；第三,学校思想政治教育机制的不健全。已有的高校思想政治工作体系已不能适应新形势发展的需要,而适应新时代的科学的高校思想政治工作体系目前尚未完全建立起来；第四,当代大学生自身存在的弱点。现在多数大学生为独生子女,其家庭环境优越,在父母的娇宠下形成了只讲索取、不愿奉献等令人忧虑的弱点。3.2加强我校学生的思想道德素质教育的方法探究针对以上出现的问题,要提高我校学生的思想道德素质教育应做到六个“加强”。第一,加强课程建设,以丰富的内容陶冶学生；第二,加强队伍建设,以师表形象教育学生；第三,加强校园文化建设,以良好氛围感染学生；第四,加强社会主义法制教育,以标准的规范束缚学生；第四,加强人文教育,以有效的工作指导学生；第五,加强形势政策教育,以复杂的国际局势警醒学生；第六,加强网络文化教育,以健康的文化引导学生。(责任编辑:蒋新强)TheInvestigationandAnalysisofCollegeStudentsIdeologicalandEthicalConditionsXINGXue-wu,SHANGFan-jing,ZHANGChun-min,WANGWei,CHENGang-gang,GAOYuan,ZHANGLin-ming,ZHAOHua-ming,CHENXian-jiu,GUOJian-kai(ShanxiMedicalUniversity,Taiyuan,Shanxi030001)Abstract:Theelevationofcollegestudentsideologicalandethicalconditionsisoneofthemostsignificantpoliticalaffairsinhigherinstitutions.Thepaperproposessomestrategiestostrengthenandimprovethecollegestudentsideologicalandethicaleducationonthebasisoftheinvestigationandanalysisof841students-involvedsurveyconductedinShanxiMedicalUniversi2ty.Thepaperincludesthreemaintopics:themaininfluencedfactorsoftheideologicalandethicalformation,themaindeter2minedfactorsofsocialpublicvirtualconsciousness,theattitudetowardsthesenseofgloryanddisgrace.Keywords:collegestudent；ideologicalandethicalconditions；investigation；analysis(上接第35页)CurricularizationofExperimentofCollegePhysicsWUFu-gen(ExperimentCenter,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou,510090,Guangdong,China)Abstract:Inpresentpaper,someexperiencesaresummarizedabouthowtoestablishexperimentalteachingstaff,howtocarryoutstereoscopicteachinginstrumentsandmethods,andhowtocombinepresentteachingwithpracticalprojects,onthebasisoftheteachingpracticeofExperimentofCollegePhysicsinGuangdongUniversityofTechnology.Thepresentpaperishopedtohaveasignificativeimpactonthecurricularizationoftheotherexperimentteaching.Keywords:experimentofcollegephysics,curricularizationofexperimentalteaching42