大學物理實驗課程教學改革芻議

摘要：文章針對傳統的物理實驗教學中所存在的一些不足之處進行了分析與探討，提出了一些相應的改進措施，以使物理實驗在培養綜合型、創造型人才中進一步發揮出應有的作用，全面提高學生的綜合素質。

關鍵詞：大學物理實驗教學 啟發式教學 物理學史

1 概述

物理學是實驗性學科，它必須以客觀事實為基礎，必須依靠觀察和實驗，而物理實驗對于研究物理學是非常重要和非常必要的。大學物理實驗是人們根據研究和學習的目的，利用物理儀器和設備，人為地控制或模擬物理現象，不考慮任何的偶然情況以及次要因素，重點研究主要方面，在有利的條件下重復地研究物理現象及其規律。我們要想知道某個物理理論是否正確，這一結論是如何讓的來的，那么進行物理實驗是必不可少的，是物理學工作者的一種重要研究方法，同時也是學生學習物理的一種基本方法和途徑。

2 教學內容、方法的改革與實踐

2.1 工科大學物理實驗課程的教學目的、教學環節 我們之所以在大學開設物理實驗課程是為了培養學生掌握物理實驗的基本方法和技能，包括物理實驗的選題、構思設計、具體實施方法、對其結果進行分析和研究等，讓學生能過在物理實驗的基礎上了解一些物理現象，通過觀察思考，能夠對其進行測量分析和研究，進而達到認識內在物質運動規律目的[1]。大學物理實驗是面向非物理專業本科一至二年級學生開設的基礎課程，是公共基礎課程之一，在進行教學時，要立足于基本技能、基本方法。因為基礎實驗課程的教學主要就是讓學生能對物理實驗有個基本的了解，打下良好的基礎，這樣才能保障在以后的綜合性的專業實驗課或科研工作掌握基本方法、基本技能和科學思維。教學側重點是基本實驗技能的訓練，要求學生嚴格地進行規范操作，掌握最基本的實驗技能，熟悉常用實驗儀器的使用方法[2]。大學物理實驗課程的教學主要包括實驗預習、實驗操作、實驗總結三個環節。大學物理實驗是基礎教學的必不可少的內容，其教學改革的指導思想是“加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質”[1]。基于此我校物理實驗中心在大學物理實驗課程項目分布上做了相應調整，具體內容分布為力學實驗3個，電磁實驗6個，光學實驗4個，熱學實驗1個，共計試驗項目14個，是每個學生都必須完成的，見表1

大學物理實驗教學與大學物理理論教學相輔相成。同時對學有余力并有興趣的學生開設近代物理實驗選修課程，有效地拓寬了學生的知識面。

2.2 教學方法改革 教學方法是為完成教學任務而采用的方法。它包括教師教的方法和學生學的方法。教學方法的指導思想有注入式和啟發式[3]。傳統的大學物理實驗課堂教學中，學生自行在課下完成預習報告，教師在課上首先介紹實驗儀器使用和注意事項，然后由學生自己動手操作，獨立完成實驗內容，教師做好課堂巡查，檢查學生一起使用情況和解答學生實驗過程中提出的問題，每次實驗課時為3學時。由于大多數學生不能在課下完成預習，所以教師首先要將實驗原理、步驟、內容及數據處理辦法等進行詳細地講解。在教學形式上以教師為中心、為主體，學生總是處在一種被動學習過程中，學生不需要進行過多地分析思考，省時省事。這樣的實驗課缺乏知識的融會貫通和對操作的理解，對培養學生獨立分析問題和解決問題的能力十分不利。傳統下實驗教學方法越來越不能令人滿意。為此我們就要改變傳統的“注入式”教學方式，使學生在進行物理實驗時處于主動狀態，采用啟發式教學這種科學的教學方法。啟發式教學就是教師通過自己對實驗的思考來引導學生進行思考，教師要在這個教學過程中盡量設計一些既有深度又有廣度的問題，需設疑有方，這樣才能引起學生思考的興趣。如實驗前給學生設定一些問題，讓學生初步了解試驗目的和原理，熟悉實驗儀器及操作，掌握實驗步驟；實驗結束后在提出一些問題，讓學生能夠深入分析實驗結果，這是對實驗內容的一個擴展。基于此，物理實驗中心進行了力度較大的改革，將原來的每次課3學時，改為每次課2學時，每位老師負責一個實驗室的2個實驗題目：第一次課改為預習課，第二次、第三次獨立操作課，分別做每個實驗室的2個實驗。這樣就把要求學生進行的課下預習改為課上預習。學生第一次進實驗室，首先獨立閱讀教材，然后教師針對實驗內容、步驟和實驗中重點要關注的問題等方面進行提問，并將答題結果量化計入平時成績，答對加分答錯減分，這樣一定程度上提高了學生讀書的效率并且增加了學生主動學習的積極性。使教學過程變成一個在教師領導下的以問題為核心的、師生共同參與的自主探索知識及其意義的過程。最后學生自己對照實際儀器熟悉儀器性能，嘗試調試儀器。通過課上預習，保證了學生在實驗前有了足夠的理論準備，實驗中才能思路清晰。第二、三次進入實驗室，按要求完成實驗，記錄實驗數據，在每次實驗結束后，離開教室前要先將記錄的數據拿給老師查閱、簽字。不然，學生要再做一次該實驗，直到合格，這樣做的目的是為了保證學生的每個實驗都是有效果的，都能從中學到東西，還可以防止某些學生抄襲別人的實驗報告等現象。這樣，使學生能夠在試驗中居于主體地位，不僅能夠更好地掌握書本上的理論知識，還能夠讓他們保持高度的學習積極性，培養他們獨立分析、思考和解決問題的能力。

2.3改進實驗教學內容 傳統的大學物理實驗教材中的實驗大部分都是驗證性的，側重于理論教學中經典理論或定律的驗證，缺乏綜合性、設計性的實驗，不能使學生更好地發揮其主觀能動性，發揮其創造力。基于這種認識，我們根據物理實驗教學大綱、新的學科知識體系，再加上豐富的教學經驗，充分運用我校現有的教學實驗設備，將實驗內容分成三部分：基礎性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。具體分布如下表2：

2.4 將物理學史引入實驗教學 物理學史是研究人類對自然界各種物理現象的認識史。它主要是對物理學發生和發展的基本規律、物理學概念和思想的發展、變革進行研究。教育重演論認為“現代學生的學習過程是對人類文化發展過程的一種認知意義上的重演”，所以要想構建一個合理的知識結構體系，要與當時的文化背景相吻合。雖然我們知道了物理實驗的原理、步驟及其結論，但是這并不代表我們已經深刻領悟到其本質和內涵。物理學史整合了物理學科的知識體系，不僅能夠有效的避免“知識片斷化”的情況，還能讓學生更好的理解實驗，幫助學生解決一些難題。此外物理學家運用的精妙絕倫的研究方法和實驗構思有助于促進學生的實踐和創新能力的培養。如楊氏模量的測定實驗中采用光杠桿的方法測量微小量；浮力法測定固體密度等實驗設計都十分巧妙，可以開拓學生思路。教師平時應多搜集物理實驗相關歷史資料，通過研究物理學史把物理實驗的思想和方法引入到實驗中，如比較法、放大法、模擬法、補償法等，實現知識與能力間的相互遷移。

3 總結

搭建平臺，讓學生進行自主研究和探索，培養動手能力、創新能力，是大學物理實驗教學的根本宗旨。

通過一段時間的教改試運行，運用啟發式教學，通過師生互動逐步引導學生思考問題、尋找解決問題的方法，提高了預習效果，增強了學生上實驗課的積極性。實施開放式教學，是提高教學質量的有效途徑。將來如果能把物理教學史引入到大學物理實驗教學當中，不僅可以提高教師的教學水平，而且可以讓學生更多地了解科學發展的歷程，產生濃厚的學習興趣。

參考文獻：

[1]大學物理實驗教學的目的、環節、要求及實驗方法.決策管理，2009.NO.11.56.

[2]王書運.設計性研究性物理實驗教學改革與探索.濟南：山東師范大學學報，2006，（06）.

[3]王道俊，王漢瀾.教育學.人民教育出版社，220.

作者簡介：

賈蕓，女，（1979-），呼和浩特市人，講師，研究方向為生物信息學。

基金項目：內蒙古工業大學科學研究項目，項目編號：ZS201124。