淺談大學物理基礎實驗與專業實驗的教與學

徐峰

（安徽大學物理與材料科學學院，安徽合肥230039）

淺談大學物理基礎實驗與專業實驗的教與學

徐峰

（安徽大學物理與材料科學學院，安徽合肥230039）

通過對大學物理基礎實驗與專業實驗在教學內容和要求，教學儀器特點及學生學習狀態的差異分析，討論基礎實驗與專業實驗的差異化教學的幾點改進.

實驗教學改革；基礎實驗；專業實驗；素質培養

1 前言

目前國內絕大多數院校的理工科專業都會開設大學物理基礎實驗課程，作為理工科的公共基礎實驗課程，大學物理實驗培養和訓練理工科專業學生的基本實驗技能[1-3].實驗教學是理論教學的重要補充，為了提高學生對相關理論知識的掌握和實際動手能力，各高校在開設大學物理基礎實驗之外，還根據教學要求開設相關專業實驗課程.在課程教學中理論與實驗教學同步進行，實驗教學的重要意義已為廣大教學一線師生廣泛認同，也取得了良好的教學效果.但作為實驗課程的教學，大學物理基礎實驗與專業實驗的教學卻存在不同的特點，其教學內容和形式可能值得探討，以便使實驗教學方法得以改進[4-5].

2 大學物理基礎實驗與專業實驗差異

大學物理基礎實驗與專業實驗差異主要體現在以下幾個方面：

首先，兩者在實驗教學內容和要求上有著明顯的差別.大學物理實驗教學內容具有多、廣、全的特點，實驗教學涉及的知識范圍廣，要涵蓋力學、熱學、電磁學、光學和原子物理學等內容，因此配套實驗教學所需要的相關實驗儀器多，為了能把實驗教學內容與理論教學相配套，必須建立規模相對較大的大學物理實驗教學中心和與之相配套的師資隊伍.在很多大學中已經將大學物理實驗教學規劃為單獨的教學單位或實驗教學中心，足以見得大學物理基礎實驗在實驗教學中的地位和重要性.而作為專業課程配套的專業實驗教學，從教學內容上來看其具有少、專、精的特點.由于專業實驗課程是服務于專業課程的教學，每一門專業課程其教學內容上來看，較大學物理課程所涵蓋的范圍要少得多，一般專業課程理論教學只有54學時甚至更少.而與之配套的專業實驗內容在實驗項目的數量和內容要小得多，但作為專業課程的配套實驗，由于其教學要求的不同，其實驗內容更需要精心設計.

另一方面，兩者在實驗教學要求上也存在比較大的差異.大學物理實驗教學大多是通過對基本原理和實驗現象的演示來加深和促進學生對抽象理論知識的形象化理解和認知.很多大學物理實驗教學已有經典的實驗教學儀器和方法，如：力學中的速度與加速度實驗，電磁學中的伏安原理，光學中的雙縫衍射實驗等.因此，大學物理實驗目的是要求學生認識和理解實驗現象所反映出的潛在物理本質，從而達到對基本理論更深刻的理解.而專業實驗一般需和所配套的專業課程內容相配合，由于不同層次的高校或不同專業所開設專業課程內容和要求存在差異，因而專業實驗教學沒有相對一致的教學內容.從專業實驗教學內容來看，由于專業實驗涉及到一些大型專業儀器設備的學習和使用，而這些儀器設備價值較高，因而不同院校儀器設備的配置差異更大，因此專業實驗教學內容只能更具特色.而專業實驗教學過程中，往往需要學生掌握較高的實驗技能，有些專業實驗甚至需要比較熟練的實驗技巧，如激光鎖模以及倍頻等激光技術專業實驗要求學生能掌握一定的光路調試技巧，否則實驗可能無法完成.此外，專業實驗教學要在一定程度上培養學生的實驗設計和創新能力，這些要求都明顯高于大學物理基礎實驗教學的要求.

其次，大學物理基礎實驗教學儀器與專業實驗教學儀器設備也存在比較大的差異，大學物理實驗教學儀器設備因實驗教學內容比較經典，實驗所用儀器均為較傳統的儀器設備，對于普通物理教學相適應的基本大學物理實驗，一般很少有大型儀器設備.相反，專業實驗儀器設備則更復雜，例如很多專業課程的配套是專業實驗都需要一些大型儀器設備，如：激光實驗中的鎖模激光器、光纖通信中的光譜分析儀、光纖技術中的熔接機、近代物理實驗中需要一些大型鍍膜機、高低溫箱等等，這些專業實驗過程需要學生首先要對其這些大型儀器的使用方法熟悉，才能順利進行相關實驗內容.此外，大學物理實驗儀器設備一般價值不高，一般院校均可成套的購買多套，而專業實驗儀器設備多數院校沒有財力去購買多套教學儀器設備，但大型儀器設備一般都是大型專業儀器設備廠商生產，質量一般比較穩定，但使用環境也更加苛刻.

最后，作為課程相配套的實驗教學，大學物理基礎實驗是學生的基礎課程，并且對大多數院校而言，開設這類課程一般在第一學年，從學生學習的狀態來看，這一時期學生對課程學習投入相比于高年級學生要更多，對知識的渴望更加強烈.因此，學生對大學物理實驗教學內容的掌握也更好.而專業實驗教學形勢則相對來說不容樂觀，一般專業實驗教學的階段均為三、四年級，這一階段的學生由于有更多的社會實踐活動以及考驗、工作的壓力，往往在專業課程學習不積極，專業實驗教學的參與熱情也更少，這些都對專業實驗教學效果產生實際不可忽視的影響.在今天這樣一個時代，學生對知識的價值認識各不相同，存在這樣一種不利的觀點，即將來可能用不上的知識就是無用的知識，這一觀點也在一定程度上影響了學生對大學物理和專業課程的學習態度，很多學生對專業課程的學習僅僅局限于將來將從事或者考研需要的幾門課程，這也直接導致專業實驗教學的困難.在實際教學過程中我們也發現，部分學生對專業課程內容非常陌生，專業實驗方法和原理無法理解，以至于對于專業實驗過程只知道操作不知道原理，而對于實驗要求更高的設計性實驗則根本無從下手.

3 關于實驗教學的幾點建議

基于以上物理實驗教學的特點，為使實驗教學與理論教學都取得良好的教學效果，可能需要在實驗教學內容和考核等方面針對不同的實驗教學進行有針對性的改進.

大學物理實驗教學首先在教學目標上要和專業實驗教學進行明確區分.大學物理實驗主要培養學生對抽象物理概念的理解，掌握和了解基本的物理原理及實驗現象為目的，實驗以驗證性和演示性為主，因此，在實驗內容和儀器設備的選擇上可選擇具有良好的可觀察性和現象表現明顯的實驗為教學內容.而專業實驗教學因其具有專門性和基本理論的加深，需要學生通過實驗過程熟練掌握和運用相關專業知識，培養學生分析和解決問題的能力，實驗教學過程中如果能存在多種可能結果或者不可預知現象有利于激發學生的求知欲望和獨立思考.

大學物理實驗教學在教學儀器設備投入上要與專業實驗教學有所區別.對于大多數院校而言，實驗教學的投入是較其它教育投入要高得多，因此，如果學校財力有限，實驗教學的開展就很難，專業實驗教學就更難.大部分院校都建有比較完善的大學物理實驗教學中心，相對來說大學物理教學作為基礎實驗教學，其建設和投入相對較為充足，實驗儀器和設備也比較完善.但專業實驗教學硬件條件就要差很多，一方面部分大型專業實驗儀器設備價格較高，另一方面也有對專業實驗教學的認識不足因而導致對專業實驗教學投入不夠.其實，在學生能力的培養上二者都是不可或缺.沒有大學物理等基礎實驗教學，學生的基本實驗動手能力就無法培養，而專業實驗教學對學生較高實驗技能的培養和綜合運用知識的能力鍛煉則是基礎實驗無法取代的.

最后，在大學物理實驗教學與專業實驗教學方面更應該在教學內容，尤其是實驗內容設計存在較大的差異.由于大學物理實驗內容都是經典的實驗和實驗現象，給學生自由發揮的空間和對實驗結果的預估空間有限，很難在這些經典的實驗現象之外發現新奇現象.而專業實驗教學則顯然不同，首先實驗內容要比基礎實驗豐富，尤其是專業實驗所涉及的專業課程門類多，每一門專業課程能設計和開設的實驗則豐富.在實驗設計和搭建過程中，往往可以通過不同的路線實現同一實驗現象，也可通過同一儀器設備設計不同的實驗結果，比如半導體激光器的光譜實驗中，在不同大小的工作電流下，可明顯觀察到其發射光譜的變化和區別，同時可以搭建不同選頻器件來實現單縱模的輸出.這些基本原理都可以為設計性實驗提供廣闊的空間，學生在實驗過程中可以充分利用自己掌握的知識來選擇實驗方案.因此，精心巧妙的選擇實驗項目對于專業實驗教學效果將更為重要[6].

4 結語

綜上所述，在實驗教學中基礎實驗和專業實驗是具有不同的特點，在實驗教學的投入、教學目的和要求、教學方法和實驗內容上都應該有針對性的考慮，只有通過不斷的摸索和完善才能使實驗教學達到應有的效果.也希望能通過以上幾點，與各位同行探討以便在實驗教學中有所收獲.

〔1〕謝莉莎，肖蘇，鄧小玖.大學物理實驗教學改革的思考與實踐[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2009，23(1): 19-22.

〔2〕黃炎，何松林，戴祖誠.大學物理設計性實驗的探索與實踐[J].實驗室科學，2010，13（1）：85-89.

〔3〕楊春華，劉勁松，王英.建設光電子專業實驗教學示范中心的探索[J].實驗科學與技術，2008，6（4）：165-167.

〔4〕陳宏偉.大學物理實驗教學內容及方式探析.理工，2010，1（3）：90-91

〔5〕郭彥青.大學物理實驗教學中的突出問題和解決策略.中國校外教育，2009：236.

〔6〕唐志軍，席在芳，吳新開.光纖通信實驗教學的探索與實踐.2008，27（5）：101-104.

G642.423

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1673-260X（2010）11-0206-02