大学物理实验“能力•应用模块”课程改革探索

摘要：随着高等教育大众化，以高级应用型人才为培养目标的课程改革成为普通高等院校必然选择。本文简要地介绍了我校采用“能力·应用模块”课程模式，实施大学物理实验课程教学改革的方法与实践。

关键词：应用型人才培养；大学物理实验；课程改革

引言

众所周知，大学物理实验在培养学生实践和应用能力以及创新能力等方面有着不可替代的作用。相当多院校的物理实验教材在编写时更注重物理学科内在知识体系的系统性和完整性，忽视学生应用能力培养。导致培养的学生与社会产业或职业相脱节。基于这种认识，并结合我校专业课程设置需要以及大学物理实验课程现状，探索“能力·应用模块”课程新模式。

一、 大学物理实验“能力·应用模块”课程模式建构

大学物理实验“能力·应用模块”的核心是以能力为课程体系纲，应用为课程体系线。将知识按照能力目标构建课程模块，不同模块最终目的是实现学生应用性能力和创新能力提升。

（一） 基本实验能力

由于物理实验作为大学专业附属基础性实验课程，着重要培养学生基本实验能力，而关键在于要掌握包括实验基础知识、基本技能和基本方法等，从而提高基本实验能力。该部分课程包括实验基础和基础性实验两大模块。

1. 实验基础

实验基础模块要实现课程目标在于：要学生清楚实验的基本程序和实验室规章制度，掌握常规仪器使用方法，常用实验基本操作技能，掌握测量、误差分析以及数据处理的基本理论，包括实验数据的记录、结果的表达和分析、总结等。

2. 基础性实验

基础性实验模块打破力、热、光、电磁、近代物理等知识顺序，选取物理学历史上具有代表性、经典性实验。为了顾及学生由于中学物理选修模块不同导致基础差异，也少量选取了中学已经涉及的实验。实验包括：单摆法测定重力加速度，动量及守衡定律研究，均匀弦振动研究，刚体转动惯量的测定，惠斯通电桥测电阻，电源电动势内阻输出功率研究，光的干涉——牛顿环，迈克尔逊干涉仪，示波器应用，霍尔效应等。为体现大学物理新知识学习，尤其选取近现代经典新方法的物理实验，如惠斯通电桥测电阻，霍尔效应法测定螺线管磁感强度，迈克尔逊干涉仪，超声声速的测量，示波器应用等实验。此外，也选取一些使用新的技术手段（如计算机技术）和新方法对传统物理实验改造多的实验项目。如动量及守衡定律研究实验在介绍传统的气垫导轨法后，还介绍用基于MATLAB的数字仿真方法，达到掌握新技术和新方法，开拓新知识和方法目的。

（二） 探索创新应用能力

通过物理实验既要掌握物理知识、实验方法和技能，更重要在于要在实验中学会发现新现象、新方法，通过实验数据分析发现新规律，进而提出新观点或新理论。大学物理实验课程虽然是专业基础性课程，但通过课程学习，更重要的目标却是围绕着“探索”和“创新”，最终达到应用目的。因而，以创新能力培养的目标课程模块是课程框架最重要组成部分之一。该部分课程由“设计性实验”“应用性实验”和“拓展性实验”组成。

1. 设计性实验

设计性实验流程包括教师依据能力和学科学习需要，设定实验知识和能力以及实验数据不确定度要求，学生以个人或小组为单位设计实验方案，根据不确定度要求，选择仪器，实验操作获取数据，合理表达实验结果并分析。设计性实验模块目标重在要学生掌握实验流程规划、实验仪器合理选择，其中还包括文献及技术资料查询、实验方案设计、实验过程条件控制、实验现象的发现和分析等。课程的主要内容包括：用热敏电阻改装温度计，测量小灯泡伏安特性曲线，非平衡电桥与应用，用迈克尔逊干涉仪测玻璃片折射率，数字温度计的设计与制作，内调焦望远镜的组装及放大倍率的测定。

2. 应用性实验

应用性实验包括物理学在工程中应用类实验，还包括物理学在学生专业整合类实验。既要选择在工程中有普遍应用的实验项目，又要顾及专业基础需要与学生所学专业相关并有实际应用价值的实验项目。如杨氏模量的测定，液体粘滞系数测定，超声测厚，传感器实验，光纤通讯等。通过应用性实验，实现学生运用物理学解决工程或学科专业实际应用问题的能力。

3. 拓展性实验

拓展性实验课程目标定位于培养学生的认知——发现能力、创新——创造能力、探索——研究能力。所以无论在知识体系、实验手段、实验分析等方面都要求有较大的提升。课题可以来源于教师的研究项目的分解，也可以是学生基于课程新认知产生的新项目。学生在教师的指导下，充分发挥自己的主观能动性和创造性，按照课题一般的研究流程完成实验。如开题、实验、小组讨论、撰写研究报告、发布研究成果等。开设与材料相关的课题：真空的获得与真空镀膜，微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜，微波等离子体刻蚀加工实验，金刚石的形核，超导体转变温度的測量。

4. 计算机整合实验

计算机作为信息技术社会的重要技术和传播载体，在课程与教学方面发挥越来越重要的重要。而计算机技术与实验技术相结合，无疑大大提高实验的技术创新手段。表现在运用计算机技术实现实验数据的高频采集和分析，运用软件平台仿真实验流程和实验现象等。目前，应用计算机技术整合物理实验的方式主要有：计算机仿真实验、基于计算机数字化采集实验、基于计算机软件平台的虚拟实验等。因而，将计算机技术以及配套软件技术引入物理实验，将成为物理实验创新必由之路，也是学生专业学习和职业能力必然要求。

三、 结束语

基于“能力·应用模块”大学物理实验课程改革，既有利于物理实验课程能力目标实现，也有利于课程与专业应用能力整合。尤其在国家和社会大力提倡培养高级应用型人才背景下，实现物理实验与专业应用能力以及职业技能整合是大势所趋。

参考文献：

[1] 梅山孩.大学物理实验课程教学体系改革研究[J].浙江树人大学学报，2005，（02）：74-77.

[2] 梅山孩.大学物理数字化实验室的建构[J].浙江树人大学学报（自然科学版），2007，（02）：51-54.