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开放物理实验室建设和实践

摘要：大学物理实验在学生的成长成才过程中发挥着重要作用.本文探讨了传统实验教学模式的弊端,从提高学生的设计能力、创新性思维、培养学生的科学素养等方面阐述了开放实验室的优势,探讨了开放实验室的教学体系,最后阐述了开放实验室的管理.

关键词：教学模式；开放实验室；教学体系；管理

中图分类号：G482 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）18-0162-02

一、引言

物理学是一门以实验为基础的学科,物理学中的定理、定律等都离不开实验,有关物理的各种理论是否成立必须通过实验验证.在所有课堂教学中,实验是对物理理论的直观认识,是自然规律的直接体现.大学物理实验是高等院校理工科各专业对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程,是本科生系统接受实验方法和实验技能训练的开端,是学生进一步掌握物理基础知识和基本理论、提高动手能力和综合素质、培养创新意识的重要课程[1].通过本课程的学习,使学生在物理实验的基础理论、基本方法和基本实验技能方面受到一定的训练和提高,培养学生科学的实验能力、良好的实验习惯、遵守纪律和爱护公共财产的优良品德、严谨求实的学习态度、活跃的实验科学思维、敢于探索的创新精神、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力,为各专业学生后续课程的学习以及科技活动打下坚实的基础.

二、传统教学模式存在的弊端

1.忽视学生独立思考问题能力的培养.传统的实验教学模式,每次实验前,实验指导教师都会把本次实验的原理、操作过程以及注意事项给学生交代清楚,还要给学生示范仪器的操作过程.学生只需要按照教师的要求及示范按部就班做下来就可以了,完全不需要自己动脑思考.当今的实验教学,往往过分强调先进实验仪器和设备的购进、使用,将更新先进的实验仪器、设备等同于实验室建设,但是随着各种实验仪器、设备的集成化和自动化程度的提高,学生的动手、动脑机会越来越少,更新先进设备往往不利于学生动手、动脑能力的培养[2].

2.忽视学生创新能力的培养.由于先进实验仪器和设备的高度集成化和自动化,学生动手能力得不到培养和锻炼.传统的教学模式要求学生在规定的时间内完成规定的实验任务,在实验过程中,学生往往也是为了完成实验而机械地做实验,根本没有时间对实验仪器和设备进行思考,对实验仪器的构造以及原理模棱两可.与此同时,频繁更新先进实验仪器和设备,也不利于实验教师熟悉相关实验的教学内容,对学生进行有针对性的创新能力培养.而且,由于频繁更换实验仪器和设备,势必会造成部分实验仪器的闲置与浪费.

3.忽视整个实验体系的创新.在传统的教学模式下,当谈及创新性实验教学时,通常是将注意力集中于某个实验,只关注某个实验的改革与创新,缺乏对整体实验体系的创新性思考.这种创新往往只是对某个实验进行创新性教学,而不是对整体实验内容进行创新性教学.

三、开放实验室的优势

1.开放实验室可以提高学生进行实验设计的能力和素质.要想真正提高学生的实际动手能力,就要给学生充分的自主设计实验的时间和空间,这一目的的实现首先要对实验室进行开放,让学生有大量的时间和空间.学生可以根据教师事先拟定的教学大纲和给定的实验仪器,自己设计实验步骤,确定实验方案,选择合适的实验仪器进行实验.无论采取什么方法,只要实验成功,实验结果可靠,都会得到教师的支持和认可.教师在整个实验过程中只是提供一些必要的参考资料,解决实验过程中遇到的实际困难.每个作品都是学生自己精心设计完成的,都会认真对待,从而有效培养了学生设计实验的能力和学习的兴趣.

2. 开放实验室可以充分提高学生的创新性思维,展示自我风采.开放实验室是培养学生创新能力的有效途径.传统的教学模式要求学生在相同的时间内完成统一的实验项目,学生的创新性思维得不到很好的锻炼.开放实验都是学生自己动手设计的,每位学生的思路、想法不同,因此每个实验难免存在不同.学生在实验过程的设计中,充分发挥个人的主观能动性和创造性,并融入个人的创新性因素,展示自我风采.

3.开放实验室激发了学生的自主学习兴趣,培养了学生的科学素养.当今的科技发展迅速,而目前大部分高校的物理实验教学还停留在传统的教学模式下.相当一部分教师传授的知识已经远远跟不上时代的潮流,因此学生不仅学不到现代化的知识和能力,往往还被过时的技术所蒙蔽,导致认知上的错误.另外,教学方式比较单一,学生只是一味地被动接受,学生的学习兴趣得不到充分的发挥.为了解决当下这些实际问题,要求高校物理实验教师必须改革实验教学模式,建立一套灵活自主的教学模式,实现真正意义上的开放式物理实验教学.

四、开放实验室的教学体系

开放实验室是相对传统的实验室而言的,具有相对意义.传统的实验课程,实验项目由实验室统一设定,实验时间由学校统一安排,学生只需要在规定的时间内按照实验指导书完成既定的实验项目即可.实验内容单一,教学方法死板,极大地限制了学生的主观能动性和创新性思维.开放实验室就是打破传统的实验教学模式,对实验内容、实验时间和实验对象以及实验方法的全方位开放.

1.开放实验教学内容.当前很多高校的物理实验教学都是由实验室统一设定实验项目,不能很好的与学生的专业和兴趣相结合.这种模式很大程度上抑制了学生的主观能动性,不利于学生创新性能力和创造性思维的培养.目前虽然大部分高校都在试图努力改变这种传统的教学模式,但是在很大程度上仍然限制了学生的主观能动性.实验教学内容的开放就是对教学大纲中所要求的实验项目,根据实验室的具体条件全方位开放,学生可以根据自己的专业特点和兴趣爱好选择相应的实验内容,也可以根据自己的兴趣爱好改进实验仪器,完成相应的实验项目.这样不仅充分调动了学生的学习积极性,而且有利于学生能力的提高.

2.开放实验时间和实验对象.在传统的教学模式下,学生的实验时间由学校教务处统一安排,时间上没有给学生充分的自由,而开放实验室是全天候开放,学生可以充分利用自己的时间,在课余时间选做相应的实验项目,实验室对学生提供实验器材和场地.开放的对象包括全校各专业的学生,如果条件允许,也可以面对社会人员进行开放.只要对物理实验感兴趣,任何人都可以来实验室设计自己的实验项目,展示自我风采,实现自我价值.

3.开放实验方法.传统教学模式下的实验教学方法由实验室统一设定,学生只需要在规定的时间内按照实验指导书完成实验项目即可.所谓开放实验方法,就是要打破传统的实验教学思路和方法的束缚,将学生的动手能力培养放在首要地位,赋予学生更多的学习自主性.为此,实验室根据实验仪器、设备、实验场地等对实验室进行开放.实验项目和实验方法由教师和学生共同确定,以更好地适应学生的专业和满足学生的兴趣爱好.开放实验室可以充分利用实验室现有的仪器,充分发挥学生的想象力和创造力,利用现有仪器自行设计、组装新实验仪器,进而完成自己所设计的实验项目,这在很大程度上调动了学生的学习积极性,也能够使实验室淘汰、更新下来的仪器重新得到利用,变废为宝.

五、开放实验室的管理

开放实验室,建设一支结构（职称结构和年龄结构）合理、素质过硬、作风优良的实验技术专业团队是提高实验教学水平的根本保证.开放实验室要求实验技术人员不断学习专业知识,了解国内外的研究现状,开阔自己的思路,有计划地进行系统培训.管理制度也要相应的改革,包括人员管理和设备制度管理.实验人员必须责、权、利明确,建立实验设备专人专管制度,设备维修落实到人,最大限度的提高设备的使用率.充分落实学生的实验管理制度,要求学生认真对待实验,合理利用实验器材,不得故意损坏实验器材,不得利用实验器材做一些与实验毫不相关的事情,共同营造一个良好的实验环境和实验氛围.

六、结语

物理实验室是现代背景下一个具有很大发展潜力的系统.物理实验肩负着培养学生、全面发展学生的重任,因此改革实验教学模式、加强实验室的管理势在必行.

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