普通高校大學物理實驗學習現狀調查及其相應對策*

溫建平

( 嘉應學院物理與信息科技學院 廣東 梅州 514015)

1 問題的提出

大學物理實驗課是高等理工科院校對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端.大學物理實驗課覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法、手段，同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓練，是培養學生科學實驗能力、提高科學素質的重要基礎.它在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用.

我院大學物理實驗課程面向全校9個理工專業學生開設，課程內容是力、熱、光、電的12個實驗項目.現行的教學方法是，先讓學生預習實驗，然后通過實驗課上教師講解，學生再完成實驗，得出實驗結論.這種傳統的實驗教學方法的教學現狀如何？還存在哪些問題？本文立足于本校的大學物理實驗教學進行了調查研究.

2 調查的實施

2009年10月至12月對本院的數學與應用數學、土木工程、生物科學、應用化學、教育技術學、電子信息技術等11個專業的理工科學生進行了問卷調查.了解一般本科院校非物理專業學生對大學物理實驗學習現狀，并以此依據分析問題出現的原因及相應對策的探討.

調查問卷包括了24個單選和1個簡述.主要內容是了解學生對大學物理實驗課程認知、行為取向、學習現狀、教學評價等.調查的對象是嘉應學院數學、化工、計算機、土木工程、電子工程等7個院系共592名學生.利用大學物理實驗課課前時間讓學生獨立完成，學生可以不署名，但需填寫年級、系及專業的詳細情況.收回有效問卷共552份.回收率93.2%.

3 調查結果分析

3.1 學生對大學物理實驗課程的態度和看法

大學物理實驗課程以實驗室實驗教學為主，同時輔以少量實驗理論教學，在實驗項目上實行兩級大教學循環，即建立基礎物理實驗和提高性實驗、綜合性和設計性兩級大循環實驗教學體系，統一按訓練的層次，在一定數目的實驗項目中循序漸進地分階段進行實驗循環. 本課程共15學時，各模塊對應學時為：實驗理論教學1學時，基礎物理實驗和提高性實驗教學12學時，綜合性和設計性實驗教學2學時.并對學生進行了調查.調查結果如表1所示.

表1 對大學物理實驗課程的認識

此次調查中，多數學生認為，通過大學物理學實驗，提高了動手能力，對后續專業課程的學習有幫助，所以大學生普遍較喜歡并較重視大學物理實驗課程.在大學物理實驗項目中實驗理論與實驗操作難度系數不大，同時其中的實驗現象可直觀地與現實生活聯系，所以學生反映出對實驗的好奇.學生實驗中通過自己的操作，實施實驗得到預想的結果，從而給他們帶來成功的體會.

3.2 大學物理學實驗學習現狀

表2 大學物理學實驗學習現狀

從表2的調查來看大學生對實驗有興趣，但對實驗的學習態度普遍不積極.

3.2.1 學生實驗基礎及實驗能力普遍較差

調查顯示，有8.3%的學生進入大學前從未動手做過實驗.我院的學生大部分來自農村及偏遠落后地區，這些地區受條件限制，中學很難正常開設實驗課程，演示實驗也很少做，這部分學生的實驗動手能力非常差.筆者在實際教學發現不少學生第一次進實驗室時，常用的儀器如螺旋測微器、游標卡尺等不會使用，電阻箱、開關等也不知道如何連接.實驗過程中，能在規定時間內很好地完成實驗的只占8.6%；有91.4%的學生基本不能獨立完成實驗，可見學生實驗能力普遍較差.

3.2.2 學生對實驗課學習主動性不夠

調查中發現每次實驗前認真預習的只占47.7%，這反映出學生實驗學習態度比較消極.目前的實驗教學過程，基本是教師先講解，學生再按照教師的指令進行操作，這就養成了學生依賴教師的習慣.調查中68.7%的學生希望教師詳細講解實驗項目，也說明學生實驗學習過分依賴教師.另外有些學生認為物理學實驗與他們的專業無關，以后的學習和工作中也用不上，實驗占用了自己的專業學習時間，這部分學生被動消極的學習態度勢必對實驗能力的培養造成很大影響.

3.3 大學物理實驗教學模式有待完善

表3 學生對實驗教學評價

對實驗項目和內容設置及教學模式調查結果如表3.其中顯示, 有46%的學生對現行的物理學實驗教學方式不滿意.學生認為部分實驗項目和內容實用性不強，直接影響了學習積極性.學生提出實驗應更新穎、生動，要與專業相結合,與科技發展相適應.目前實驗課教學一般是教師先講解實驗原理、目的、步驟及儀器的選擇、使用等，然后給學生示范操作一遍，學生再照著做一遍，得出一些數據、結論，實驗就算完成了.這種落后的實驗教學方式不利于培養學生的探索精神，嚴重制約了物理學實驗教學對提高大學生實踐能力作用的發揮，實驗教學現狀亟待改變.

4 改善大學物理實驗學習現狀的相應對策

在了解了大學生當前學習狀態后，大學物理實驗教學組的教師們開展了多次討論與研究，重點就是進行實驗課程教學改革,提高教學質量,真正發揮物理學實驗教學對培養學生實踐能力、科學素質及創新能力的作用.基于上述調查結果，提出大學物理實驗教學改革的幾點建議.

4.1 建立大學物理實驗層次化教學體系

針對學生實驗基礎及能力差異較大，物理學實驗課可把學生分成提高班、普通班2個層次；根據人的認知發展規律，設計不同層次的教學目標，使學生在不同層次上獲得更多的發展.目前，分層次教學已成為普遍共識，被大多數高校采用，獲得了較好的效果.課前延伸開出預習實驗，供全院物理實驗提高班的學生選修，不計學時，由一到兩個大的預習實驗室統一安排，實驗項目的設置要考慮與中學物理實驗的銜接，安排較為簡單的實驗項目，培養學生對物理實驗的初步認識，對基本實驗操作進行規范訓練.可安排基本測量實驗，包括物體長度測量、不規則物體密度測定、梅州地區重力加速度測定、牛頓第二定律驗證、薄凸透鏡焦距測定等.基本電路連接實驗，包括簡單串并聯電路連接、歐姆定律驗證、電阻率測量、電表改裝等；常用儀器使用實驗，包括數字萬用表、數字毫伏表、信號源、示波器等電子儀器的使用以及讀數顯微鏡、分光計等光學儀器的調節使用等.

預習實驗室由試驗中心安排實驗指導教師值班，學生不需預約，可在任意開放時間前來學習，通過參閱實驗指導書、儀器使用說明書，自己進行操作，有困難可隨時向指導教師請求幫助，實驗教師加強巡視指導.通過預習實驗的系統訓練，填平補齊學生在實驗基礎技能方面的差異.其次是基本物理學實驗，我院大學物理實驗課程為30學時,共有12個實驗項目，按照難易程度分為基礎驗證性實驗、綜合設計性實驗和開放研究性實驗3個模塊.考慮到學生的專業特點及個人興趣，每模塊安排8～10個實驗項目供學生選做其中6個.基礎驗證性實驗和綜合設計性實驗面向所有學生開設，通過逐級提升的訓練，培養學生的綜合實驗能力以及運用所學知識分析問題、解決問題的能力.開放研究性實驗，由大學物理實驗教學組提供實驗項目，供實驗提高班學生選做.學生獨立設計實驗方案、選擇實驗儀器，確定實驗方案，教師提供研究平臺和必要的指導，學生自行完成實驗的全過程.研究性實驗給學生充分自主權，激發了他們的學習興趣，強化了對學生動手能力的培養.如我院基礎物理實驗室每學年開設6～8個研究性、設計性實驗項目教學，形式是由教師指導學生申報校研究性實驗項目和學校學生學術基金項目.近兩年來，開發出不少學生興趣濃厚的創新性實驗項目，如牛頓環的擴展性研究、分光計的快速調節方法、金屬絲楊氏模量測量的改進、固體線膨脹系數測定實驗的誤差分析等.平均每個實驗項目參與學生達10～20人，每學年參與基礎物理實驗創新項目的學生可超過百人.通過分層次教學，可以實現共性教學與個性化教學相結合的目的，做到因材施教，充分培養學生科學素質和創新能力.

4.2 理論與實驗相結合優化實驗教學內容

我院物理學實驗課一共設有12個實驗項目，分為力學、熱學、電學、光學等幾部分.基本實驗技能訓練及驗證性實驗項目偏多，綜合性、設計性實驗項目不足,缺少研究性實驗內容,這不利于培養學生的創新能力.因此合理地選取實驗內容是教學改革的重點.進入21世紀，傳統的力、熱、電、光等學科已形成相互交叉、相互促進的局面，因而物理學實驗也應打破原來的學科界限，統籌安排實驗項目，刪除一些方法陳舊、實用性差、與現實脫節的內容，增設具有應用性、聯系實際緊密的、特別是反映當代物理學新技術的實驗項目，例如將光纖技術、光聲譜技術、磁共振技術、核物理技術、 光譜技術、真空技術等現代科研成果用于學生物理實驗之中，使現代科技進步的成果滲透到傳統的經典課程內容之中.從而激發學生的學習積極性與熱情，使他們積極參與到實驗中來，進而提高實驗教學水平和質量.

4.3 改革物理實驗教學和考核模式

目前，我院物理學實驗的教學模式還是以傳統的注入式教學為主，即先由教師詳細講解，示范實驗操作，然后由學生照著老師的實驗步驟機械模仿，再將實驗數據填入實驗報告.實驗內容只是課堂教學的補充、驗證和延伸.學生做實驗只是按標準的程序驗證原理和定律，實驗教材對所需儀器設備、操作步驟、觀察內容、乃至實驗結果等均已詳細說明，學生做的只是驗證一下教材內容是否相符及分析實驗結果.這種步驟現成、方案唯一的實驗教學模式，不利于培養學生的探索精神.

因此，必須改變這種以教師、教材為中心的實驗教學模式，充分發揮教師的主導作用，強化學生的主體作用，引導學生積極思考、勤于動手.課前要求學生必須預習,培養其自學能力.課上教師只需簡明扼要地說明實驗的基本原理、方法及注意事項等，讓學生自己動手、動腦完成實驗.讓更多學生有自我發展空間，給學生更多的學習自主權.采取“引、點、撥”的方式，放手讓學生獨立進行實驗.所謂“引”，就是引導；所謂“點”，就是指點.在基本技能訓練實驗中，教師采取引導的方法，從現實引導到實驗，從簡單引導到復雜，讓學生在遇到問題的時候，通過獨立思考和教師適當引導指點，找到解決問題的途徑；所謂“撥”，就是提高.對同一個學生采取不同的教育方式，通過引、點，從分析問題到解決問題，學生的主觀能動性得到比較充分發揮.在解決基本問題后繼續深化，引導學生正確查閱資料，鼓勵學生運用所學知識進行構思，搞清問題的實質以后，解決比較復雜的問題.在學生要求提供幫助時,引導他們積極思考,促使他們自己解決問題，從而培養學生獨立分析問題、解決問題能力.

傳統的實驗考核方式是操作、報告加筆試.形式單一，過程簡單，不利于學生創新意識、實際能力等綜合素質的培養提高.而考核方法應體現教學目標，也是對學生學習方法和內容的導向.讓學生自由地選取感興趣的實驗 ,作為實驗考核的題目.新的考核方法改變傳統的筆試方法，要求學生以小論文的方式提交總結報告.平時成績占總成績的 50%，重點考核理論聯系實際能力、設計能力、實驗操作的規范性與正確性、實驗報告符合實驗教學要求等.每個實驗的思考題占總成績的20%，重點考核實驗原理、實驗結果的分析與結論等.綜合性、研究性實驗作為期末考試內容，一般占總成績的30%，重點考核綜合運用知識的能力、創新思維及表達交流能力等.

4.4 建立全方位開放式的實驗教學體系

開放式教學是實驗教學的改革方向，也是時代發展的要求，是培養高素質人才的重要途徑.而大學物理實驗室是屬于基礎類型的教學實驗室，實驗儀器設備覆蓋面寬，儀器種類多樣.大學物理實驗室的本身特點利于地方高校開設研究性設計實驗項目，建設為學生科技活動基地.

開放式的實驗教學體系是實驗室開放和教學內容、方法、手段的全方位開放.由實驗中心分階段統籌安排開放實驗室，學生自行預約時間，根據自己的能力、專業特點和興趣自選實驗項目.除了完成必做的實驗項目外，可以獨立或在教師的指導下自行設計實驗項目,包括小制作、小發明以及儀器改良等.實驗中心也可利用閑置儀器設備建立專門的綜合開放實驗室，為學生自主創新活動提供條件和場所.

4.5 利用現代化的教學手段

在傳統實驗教學基礎上引入現代化教學手段可以使實驗變得更科學、更多樣.如采用多媒體投影設備、CCD和實驗教學錄像和實驗中心網站平臺建立網絡虛擬實驗室等教學手段將一些難度高、較復雜的實驗讓學生在進實驗室前先對實驗項目，實驗原理、儀器介紹、操作注意事項、常見故障分析、數據處理方法等及儀器的構造原理、儀器的調節方法和實驗現象等進行較直觀的學習，現代化的教學手段豐富了實驗教學內容、擴大實驗教學信息量，拓寬學生的視野，從而有效地激發學生的學習興趣.

21世紀對我國教育提出了更高的目標要求.只有致力于教學改革，通過不斷地轉變教育思想和教育觀念，同時結合本校實際和學生自身特點，努力探索實驗教學新模式、新思路才能培養出具有實踐能力和創新意識的高等專門人才.

參考文獻

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