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高职物理实验与理论课整合的尝试
作者：高海林
关键词：高职；物理教学；实验课改革；整合
物理作为高职院校的文化基础课，对学生知识结构的形成，具有不可替代的作用。然而，传统的高职物理课实际上是大学物理的浓缩和简化，偏重理论教学，追求物理知识体系的完整性，严重脱离了高职院校的教学实际，与“培养生产一线高技能型人才”的高职教育目标也不相适应，所以，高职物理课教学改革势在必行。2004年秋，我院在机械工程系进行了试点，停开了物理理论课，将物理实验与理论课进行整合。如今这项改革正在进行当中，效果良好。以下是我们的做法和体会。
整合的思路
在了解学生实际情况的基础上，我们对专业课所涉及的物理知识进行了过滤，结合我院的实验设备情况，制定了如下改革思路：将物理理论课与实验课进行整合，以实验为平台，向学生传授与专业课有关的物理知识，淡化理论知识讲授，删去纯数学公式推导，密切联系生产实际，强化动手能力培养，体现高职教育的特色。
物理教学改革的思路有了，全新的物理课定位也就确定了。为配合这项改革，我们在东南大学出版社的支持下，编辑出版了配套教材《物理与试验》。
整合的实施
（一）以实验为平台，讲授物理知识
在教学过程中，我们没有系统地讲述完整的物理学理论知识，而是将专业所需要的物理概念以实验的形式加以呈现。
动力学内容往往是物理理论教学的重点，我们只选取了其中的几个概念，也就是学生后续专业课学习中所需要的物理量进行讲授，以物理量为核心对相关知识进行扩展。例如，转动惯量是机械类专业学生在后续专业课学习中经常要用到的概念，我们以中学物理知识为基础，从质点概念引出了刚体概念；从描述质点运动的物理量位移、速度、加速度引出了描述刚体转动的物理量角位移、角速度、角加速度；运用类比法从质点运动学公式引出了刚体定轴转动的运动学方程；从描述质点惯性大小的物理量——质量，类比引出了描述刚体定轴转动的转动惯性大小的物理量——转动惯量，后又对转动惯量这个物理量通过实验进行了测定。本次实验舍弃了复杂的理论论证和公式推导，着重讲解了各物理量的物理意义及相互关系，完全可以满足机械设计基础和机械制造基础两门专业课对相关知识的需求。从理论到实践，加深了学生对转动惯量的认识，学生对该部分知识的理解和掌握也相对容易得多。
教授长度测量时，我们安排了刻度尺、游标卡尺、千分尺、光杠杆的使用操作实验。在本次实验中，贯彻了比较法、机械放大法、光学放大法，目的在于教会学生基本长度的测量、微小长度的测量以及长度的估算。同时，总结出了有刻度仪器的一般使用方法：一看、二测、三读、四记。“一看”，是测量时的第一步，就是要看仪器的“0”点、最小分度值和量程。对不同的测量仪器侧重点有所不同。“二测”，是测量时的第二步，就是在明确仪器的“0”点、最小分度值和量程之后的实际测量过程。“三读”，是测量的第三步，读数时视线和刻度面垂直，对可估读的仪器，要估读到最小分度的下一位。“四记”，是测量的最后一步，就是要使用科学计数法并注意有效数字的位数。对于这个通用的使用方法，我们在刻度尺的使用、游标卡尺的使用、千分尺的使用、物理天平的使用、多用电表的使用等多个实验中反复强调，不断强化。
在实验教学的过程中，融入理论知识，如系统误差、随机误差的概念，各种误差产生的原因、消除以及减少误差的方法，基本的误差理论和误差传递知识，根据不同的测量精度选择不同仪器方法等等。
（二）反复强化，逐步提高
学生将来工作中需要使用的工具和专业课学习中需要使用的仪器，如游标卡尺、千分尺、物理天平、万用表、QJ45线路故障测试仪、电子计时器等需要通过多次实验和反复使用。同一种仪器虽在多个实验中重复使用，但不是简单的、机械的重复。我们反复强调，不同的实验条件有各自不同的使用方法，力争使学生对各种仪器有较全面的理解。
在多个实验中反复强化列表法、图解法、逐插法等基本的数据处理方法以及水平调整、共线调整等基本的实验技能。教会学生根据不同的实验要求选取不同的数据处理方法和结果表示方法。
（三）密切联系生产生活实际，强调物理知识的运用
在长度测量实验中，我们让学生在自己身体上找出1米、1分米、1厘米、1毫米的具体部位，估算教室的面积，教学楼和学校水塔的高度。在质量测量中，我们要求学生估算1个鸡蛋、1个苹果、1瓶洗发水、1袋洗衣粉、一位同学的质量，力争使学生在头脑中对一些基本计量单位形成直观概念。在“电源输出功率与负载电阻的关系”实验之后，我们安排学生了解扩音机与扬声器的配接方法以及定压式与定阻式接法的差别。
（四）做好三个转变
与传统的物理课相比，在实施过程中，我们做到了三个转变：一是授课场所的转变。教学计划给定的42学时，我们只在教室上了6节，其余都在物理实验室进行，增强教学的直观性。二是授课时间分配的转变。每个实验3个学时，理论讲解1学时，实验操作2学时，增加实际动手操作时间。三是授课重点的转变。由以重要物理理论知识的讲解为重点，转向以重要物理定律的运用、与生产实际的结合以及实验条件的实现为重点，培养学生应用物理知识的能力。
取得的效果
将物理理论课与实验课进行整合，在我院是第一次。为及时了解改革效果，我们对对口升学的04115班和普招的04122班采取了问卷调查。根据反馈的信息，我们认为，此项教学改革收到如下效果。
（一）充分调动了学生的学习积极性
由于物理课的自身特点以及学生数学知识滞后等原因，对物理理论课学生普遍感到难学难懂，学生的学习兴趣不高。经过改革的物理课，省去了难学难懂的理论公式推导，减轻了学生的课业负担，让学生感到物理不再是一门难掌握的课程。物理课采用在实验室授课的方式，学生不仅能看，而且能动手操作，听课情绪异常高涨，增强了学生学习物理课的兴趣，极大地调动了他们的学习积极性。
（二）提高了学生的动手操作能力
学生在中学阶段很少动手做实验，缺少必要的实验常识，缺乏基本的实验技能，动手操作能力普遍不高。开始的几次实验，实验仪器的摆放、器材的拆装次序、每个线头的连接等，每一步都需要教师手把手地指导演示，出现错误学生也不能自行排除，在电学实验中连最基本的串并联电路都连不通。通过一个学期的实验训练，学生大多能根据实验原理，按照实验要求，合理摆放实验仪器，自行组织实验步骤，正确采集实验数据，准确判断实验数据的正误，实验故障率也大大降低。在电学实验中出现错误，也能借助多用电表自行排除，动手能力有了显著的提高。按学生自己的话说：现在做实验得心应手了。
（三）培养了学生的团队精神
根据各个班级学生人数的差异，每个实验小组通常由3～6人组成。在实验过程中，学生只有合理分工，团结协作，才能顺利完成每个实验项目，提高实验效率。试验过程中团结协作的团队精神培养，是物理理论课无法完成的。
（四）最大限度地提高了设备利用率
以往，实验室全年的学时数在13000个左右，今年一个学期仅机械工程一个系就突破了26000个。两个实验室从上午第一节到下午第六节，都安排实验。五个工作日至少要完成50余课时的实验授课任务，这在我院建校以来还是没有过的，最大限度地提高了设备利用率。
存在的问题及对策
在整合过程中，也存在着问题。我们认为最大的问题是：降低了理论课教学深度，用实验形式讲授专业需要的物理知识覆盖面相对较窄。
针对存在的问题，我们拟采取以下对策：（1）进一步拓宽物理实验内容，最大限度地增加更加贴近专业内容的物理实验项目，更好地为专业课教学服务。（2）深入研究专业课教学内容，过滤其中所蕴含的物理知识，准确把握理论教学深度，对理论较深的内容和必要的数学推导，以阅读材料的形式给出，供学有余力的学生参考，授课时可不作统一要求。（3）对于那些不能用实验形式呈现的理论内容，教学过程中可单独列出，开设物理理论选修课，为学生提供进一步探讨学习的机会。□