共建协同育人平台破局高校物理演示实验室困境
周晓红 陈杰 陈伟 胡永金
摘? 要 物理演示实验具有直观、形象反映物理原理和现象的特点，受到物理教育工作者的追捧，但是物理演示实验室的建设运营一直面临“中学建不起，大学运营不畅”的困境。在分析物理演示实验室困境形成原因的基础上，提出通过在校内开设物理演示实验必修课、组建志愿者团队等方式，提高大学生对物理演示实验室的参与度;同时采取“迎进来，送出去”的方式与区域内的企事业单位、学校等共建物理科学普及协同育人平台，破解演示实验室“高成本，低效率”的运营困境。经过近两年的实践，取得良好的效果，在鄂西北地区树立了良好的口碑。
关键词 物理演示实验;演示实验室;演示仪器;科学素养
中图分类号：G482? ? 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2020）14-0131-03
Building a Collaborative Education Platform to Break Dilemma of University Physics Demonstration Laboratory//ZHOU Xiao-hong， CHEN Jie， CHEN Wei， HU Yongjin
Abstract Physical demonstration experiments have the characteris-tics of intuitive and vivid reflection of physical principles and pheno-mena， which are welcomed by physics educators. However， the construction and operation of physical demonstration laboratories are always faced with the dilemma of “middle schools cannot afford to be built and universities cannot operate smoothly”. Based on the analysis of the causes of the dilemma in the physics demonstration laboratory， this paper proposes to improve the participation of college students in the physics demonstration laboratory by setting up compulsory courses for physics demonstration experiments and establishing volunteer teams. At the same time， take the way of “face to come in， send out” and the area of the enterprises and institutions， schools， etc to build physical science popularization collaborative education platform， crack demonstration laboratory “high cost， low
efficiency of operating difficulties， after nearly two years of practice，
good results have been achieved， in the northwest region of establi-shing a good reputation.
Key words physical demonstration experiment; demonstration labo-
ratory; demonstration instrument; scientific literacy
1 前言
新高考背景下，作为选考科目之一的物理是高校理、工、医等众多学科的基础，由于不是必考科目，导致进入大学后学生的物理素养呈现参差不齐的现象[1]。为了改善这一现象，诸多高校提出将物理演示实验作为高中物理与大学物理之间的过渡，用于训练提高学生的基础物理素养和科学能力，因为物理演示实验具有直观性、启发性的特点，能够以浅显的现象展示深奥、不可见的物理现象和原理。但是，多年来演示实验室的建设、运营一直处于“中学建不起，大学运营不畅”的两难境地。本文在分析演示实验室建设、运营困境形成原因的基础上，提出破解难题的策略，经过近两年的实践，取得较好的成果。
2 物理演示实验室建设运营困境及形成原因
建设困境? 物理演示实验内涵丰富，涵盖面广，仪器名目众多，在采购时又基本以单台套为主，造成演示仪器造价偏高，故要想建设一个門类齐全的规模型演示实验室，首先需要有较大的场地，其次需要有充裕的资金支持。中小学受到场地、资金限制，很难筹建一个规模型物理演示实验室，这对学生物理学科素养的培养是一大缺失（这里所说的学科素养是引用2015年3月30日教育部在《教育部关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》中提出的“核心素养体系”概念[2]）。
运营困境? 高校在场地、资金充裕的情况下会积极筹建物理演示实验室，用于解决学生物理学科素养参差不齐的现状，不过很多高校花上百万建立的演示实验室经常出现门可罗雀的现象，原因在于物理演示仪器设备与物理教学仪器有较大区分。教学仪器在设计研发时会将多个知识点或实验项目整合，对学生来说具有可开发性，愿意付出更多的精力和时间进行深入研究。而演示仪器在设计研发时为了力求直观形象地展示某一个物理现象或知识点，只是针对一个特定知识点进行开发设计，一套仪器大多只能完成一个知识点的教学。以大学生的认知能力水平来说，演示仪器可开发性较差，缺乏进行深入研究的吸引力，导致学生再次进入实验室学习操作的欲望不强，故造成运营不畅、资源浪费的现象。
演示实验室的建设、运营进退维谷，大学生来访的次数有限，造成资源浪费，而中学没有充裕的资金和场地筹建演示实验室。如何破解演示实验室建设、运营过程中的难题？湖北汽车工业学院大学物理演示与探索实验室进行了近两年的探索实践，取得一定的成效。
3 校内提高大学生参与度
组建物理演示实验室志愿者团队，提高学生参与度? 为了扩大物理演示实验室在学生中的影响，提高学生参与演示实验室建设的热情，让更多的学生熟悉演示实验室、愿意走进实验室，物理教师团队从在校生中择优挑选业务素质高、能力强的学生担任物理演示实验室志愿者，由专任教师负责知识培训和礼仪培训。为了减轻教师的工作负荷，对新加入的志愿者采取“传帮带”的方式来进行仪器性能和对外接待礼仪培训。志愿者的工作主要有下面两项。
一是负责日常实验室的接待任务，比如新生开学期间的入学教育。外语学院、人文学院等学院没有开设物理类课程，这些学院的学生如果有来参观学习的需求，可提前预约，由志愿者团队负责接待讲解并维持秩序。
二是通过举办各类活动扩大实验室的影响，提高学生的参与度。如在校内举办科技周等活动，以仪器展演的方式在教学楼进行物理科学普及，启发参观者的兴趣，鼓励学生进实验室实地参观;在志愿者所在班级举办物理科学知识抢答等活动，提高学生的科学兴趣，进而提高其参与度。
开设大学物理演示实验必修课，提高学生的参与度? 湖北汽车工业学院物理演示实验室面积有700余平方米，仪器台套数近200台，在地方院校中有此规模的尚属首例。为了提高实验室运行效率，着力加强学生基本知识体系的构建、基本规范的养成和基础能力的训练，参考北京交通大学物理实验中心的做法，将演示实验纳入实验必修课程考核，这在鄂西北高校中开创了先例。
演示实验必修课采取“学生为主，教师为辅”的方式授课，达到提高学生科学素养的基本目标。每次实验课四学时，可以容纳20人次，教师从200个演示项目中随机选取20个项目作为教学内容。学生先以小组讨论的方式熟悉本组实验内容，然后逐一讲解所负责的实验项目，并回答其他学生的提问，最后由教师进行补充点评。授课学时分配如表1所示。学生通过“自学—发疑—提问—释疑”的过程掌握仪器设备的设计理念和设计方法，有助于科学素养的全面提高，对创新意识和创新能力的培养也起到潜移默化的影响。此种授课方式颇受学生青睐，每次四学时的实验结束后，学生还会在实验室继续参观学习，讨论仪器的改进或设计。
鼓励学生走进实验室开展科技创新活动，提高学生参与度? 构建“指导教师—高年级本科生—低年级本科生”三级联动的梯队式研发团队，以立项的方式开展科技创新和仪器研发活动，通过不同形式反映创新成果，如申报专利、发表文章、制作科技小作品等，有效调动教师、学生的积极性和主动性。通过此模式，多点开花，成果丰硕，实现教师与学生共同成长进步。
据统计，近三年，实验中心教师立项省级、校级项目20余项，其中学生为主持人的项目有八项;学生设计并制作多件与物理专业相关的演示仪器作品，如便携式超声波电子尺、太阳热发动机、超声波清洗机等。学生带着这些作品参加不同级别的学科竞赛，获国家级、省部级奖励四项，如全国“互联网+”大学生创新创业项目、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、湖北省大学生物理实验创新设计大赛等。申报获批专利近30项，依托学校创新创业学院，联合安徽合肥方舟、武汉蜀汉量子等教学仪器企业，实现儀器设计研发活动与工程实践和社会应用实践的密切联系，增强学生的创新意识、创业能力，为教师和学生提供实现成果转化的平台。截至2019年11月，已有10余项专利成果转化为实验仪器服务实验教学或学生竞赛，两项实验仪器专利正在与厂家洽谈量化生产。
4 主动对接区域内学校、团体等，提高学生科学素养
为有效履行高校服务地方经济、教育发展的职能，充分发挥演示实验室资源服务区域教育的作用，学校以“迎进来，送出去”的方式开展科学普及活动，加大科学普及力度，提高区域内学生科学素养。
通过“迎进来”，承接参观交流? 对路程近、方便到学校的中小学或社会团体，如东风20小学、十堰市四中、东风七中、十堰市小记者团等，以实地参观的方式“迎进来”。学生参观实验室后反响强烈，大大激发了好奇心和科学兴趣，纷纷表示想再来一次，科普效果比较明显。实地参观图片选摘如图1、图2所示。
通过“送出去”，开展科普教育进校园? 对路程远、时间不充裕的中小学或社会团体，开展实验资源“送出去”活动，选派教师、志愿者到中小学校园举办科普讲座和组织科技宣讲活动。此外，积极参加十堰市科技局举行的科技展示活动、科技周等活动，如图3所示。截至2019年11月，累计开展科普推广活动60余场次，对提高区域内受众的科学素养作出积极贡献。
5 总结
湖北汽车工业学院通过在校内组建演示实验志愿者团队、开设演示实验必修课程以及建立演示实验科技创新团队等方式，提高在校生对演示实验室的参与度;采取“迎进来，送出去”的方式将实验资源向社会开放，有效发挥演示实验室的人力资源优势和仪器资源优势，实现教育资源向社会开放与服务的功能。经过近两年的实践，多措并举，有效破解了演示实验室建设、运营困境，取得可喜的成绩。■
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