基础物理实验室开放教学模式实践与探讨

[摘要]物理学是一门实验科学，是理论和实验高度结合的精确科学。实验教育在创建高水平大学和高素质人才中发挥着不可替代的重要作用。本文介绍了开放基础物理实验室的意义、管理办法与成效。

物理学是一门实验科学，是理论和实验高度结合的精确科学。在目前的实验课教学中，是以经典物理、近代物理为基本内容、以传授物理学基本思想和方法为过程、以培养学生创新思维和实践能力为目标，并且单独设课，独立学分，与相应的理论课平行进行。实验教育在创建高水平大学和高素质人才中发挥着不可替代的重要作用。

随着科学技术的不断发展和社会需求的不断提高，实验教学计划上的有限实践时间已远不能满足学生实验技能训练的需求。特别是对于基础物理实验教学，应适应形势发展的需要，推陈出新，立意改革对实验室实行开放式教学。实验室开放教学模式与传统实验教学模式有着很大的区别。

首先，实验教师作为传授知识和技能的主体，在目前的实验室传统教学中占据着主导地位，而学生则被动地接受知识和技能。这种教学多采用思维的灌输模式，其实验课题的选择，仪器设备的准备等都由实验教师进行。实验前，实验教师一般要进行详细讲解，甚至操作示范；同时实验教材将实验原理、步骤，甚至某些实验现象都写得一清二楚。实验时学生只需按规定的步骤机械地操作即可，具有一定的模仿性，而此类的模仿大大的限制了学生的发挥空间。实验内容还具有理论验证性和单一性的特征，使学生失去了想象空间和思维的空间，也限制了学生的学习积极性和主动性。实验室开放教学则把学生推到实验的主体地位。将实验室提供给学生，成为学生的学习原地和实践空间。在实验过程中，由学生自己通过思考选定实验课题，选择仪器设备，制定实验步骤，处理和分析实验结果、实验数据。实验教师只在提供实验资料、解答实验问题等方面为学生提供服务。实验室开放教学具有较强的综合性和实践性，给学生提供了较大的创新思维的空间，培养了学生的创新精神与实践能力。

其次，现在的实验教学模式仍然按照理论知识结构的力、热、光、电进行划分，学生在实验过程中完全依照课本的要求和步骤，以及实验室配备给各个实验的仪器来完成，这仅仅是接触了一些分离的知识点，不能借以糅合运用，这难以满足对于培养学生的实验技能和解决实际问题的要求。开放实验室转变了学生在实验室的角色，在一些实验课程中采用“项目驱动”的教学模式，即把教师和学生选定的问题或课题作为进行研究型教学的项目，让学生自主选题，自己组织团队，并有明确分工，以解决问题为目标，自主地进行学习、研究、设计解决方案、组织设备和材料、实施实验、数据分析处理、总结报告等，以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的兴趣和能力。同时利用开放实验室、网络教学的优势，将课程内容、相关资源放到教学网站上，开通论坛、BBS、BLOG系统，全天候为学生解答疑难问题，指导课程设计。还可以通过网络考勤系统监督学生学习、利用网络办公系统发布信息，组织教学等。突出了以学生为主体，实施项目驱动、团队协作、课程设计的教学模式，充分调动学生的主动性、积极性和创造性，从而增加学生自主学习的时间和空间。

目前据物理实验教学的特点，按内容分类有如下几类：

1.常规教学项目

此类属于平时课程，学生可以根据自己的爱好着重专注某些实验研究。

2.学生自选实验项目

这类实验的开放有两种方式，一种是学生自拟内容（比如参加挑战杯竞赛实验内容，教育实习试讲实验内容，求职试讲实验内容等）到实验室来完成，由他们开出实验器材菜单，实验室提供一切为他们服务。另一种是实验室设计的一批综合性，设计性，研究创新性实验，供学生选择，如传感器实验，低温超导，实施测量实验等。

3.学生参与科研课题

教师在开放实验室的指导过程中，注意发现苗子，对于一部分基础较好，对实验有兴趣，各方面素质好的学生推荐到教师科研课题参与研究，在学习上与研究生同等对待，这对学生有激励作用。

4.现代技术与仪器研究

对于先进的软硬件技术对于物理实验的应用，这是一个很大的方向，要求学生既要懂得物理的基础知识，又要能掌握先进技术解决问题实现功能，目前也是学生最感兴趣，挑战最大的方向。

在开放实验室之后，学生的积极性很高，一致表示对这种开放实验室资源，自主学习研究的模式非常喜欢，并且开始组成小组选择了课题，如《非匀质磁性半导体》《多功能遥控鼠标》《手机短信温控系统》等等，这些项目课题所运用的知识已经大大的超出了大一的基础物理的范围，但是又都是从基本实验与现代课题结合出的想法，可见实验室给予学生的想象空间是有很大的余地。在经过一学期的课题调研和选择，团队的组建之后，项目开始运作开放实验室已初见成效。

总之，作为实验教学主体的学生，可以充分运用自己所掌握的知识和技能，淋漓尽致地发挥自己的聪明才智。

实行实验室开放教学是学校日常实验教学的一种补充和提高。实验室开放后，学生可利用课余时间，结合课堂上所学理论，边学习边实践，不仅有助于加深理解课堂上所学知识，而且可以通过处理实验过程中所遇到的问题，掌握各种实验手段，熟悉各种实验仪器设备的原理、构造及常见故障的排除，把各门课程的学习融会贯通起来。知识学活了，学生学习的积极性和主动性也就调动起来了。另外，通过实验、实践，学生相互交流经验、交流资料，给成绩差的学生又提供了一个勤以补拙的机会，使所有学生的实验、实践技能都得以迅速提高。同时，实行实验室开放教学后，对一些能力强的学生自己去找课题，搞研究创造了条件。

实行实验室开放教学的目的是为了提高实验教学的质量，让学生在掌握有关知识和技能的同时，获得较高的创新意识和创新能力，为他们将来投身知识经济建设打下坚实的基础。但开放不等于放任，必须要有一定的规则对教学进行约束，即制定有关的制度，规范实验教学行为，加强实验教学管理，使实验室开放教学既生动活泼，又井然有序。

实行实验室开放教学对实验教师提出了更高的要求。实验室开放后，实验内容多变，学生随时会提出各种各样的问题，要帮助他们解决这些问题，远比讲解、辅导一两门课的工作量大得多，这就要求实验教师要有更多的知识储备和更高的实验技能。这就促使实验教师必须在其搞好实验教学的同时，要不断地进行学习，充实新知识新内容，达到知识丰富，技术熟练和教学方法科学而实用的要求，不断提高自身的业务水平。