談談物理演示實驗室的建設及實驗教學實踐

王全武，唐海燕，孫寶光，蘭云飛，陳恒杰

談談物理演示實驗室的建設及實驗教學實踐

王全武，唐海燕，孫寶光，蘭云飛，陳恒杰

分析了建立物理演示實驗室的意義，介紹了建設物理演示實驗室的指導思想和具體做法，以及開展演示實驗教學的實踐和效果。

實驗室建設；物理教學；演示實驗；實驗室管理

遵循“厚基礎、突應用、強素質(zhì)”的教學指導思想，我校大學物理實驗教學中心在注重基礎物理實驗室建設的同時，加大了對演示實驗室和提高性實驗室的建設，強調(diào)物理演示實驗在培養(yǎng)學生物理思維及興趣方面的作用。中心現(xiàn)已建成占地面積超過500m3的演示實驗室，實驗項目涵蓋力與波動、熱學、電磁、光學等。

一、物理演示實驗在人才培養(yǎng)中的作用

按照2008年版的 《理工科大學物理課程教學基本要求》，“大學物理課程的主要內(nèi)容都應有演示實驗，其中實物演示實驗的數(shù)目不少于40個”，因此，演示實驗室的建設是加強實踐教學，達到基本教學要求的必要條件。現(xiàn)在大多數(shù)工科院校大學物理理論課程只開設2學期，教學內(nèi)容涉及力學、光學、電磁學、熱力學、近代物理等。課程內(nèi)容深奧晦澀，教學多注重理論，而忽視物理現(xiàn)象。楊振寧先生說“現(xiàn)象是物理學的根源”，通過演示物理現(xiàn)象可增加學生對物理的感性認識，促進學生對物理學理論的理解。因此，建立演示實驗室是十分必要的。

科學素養(yǎng)的培養(yǎng)需借助于科學課程的教學來實現(xiàn)。通過演示實驗，可彌補大學物理課堂教學的不足，化抽象為具體，化枯燥為生動。演示實驗不注重測量方法和基本儀器的使用，而注重物理原理的演示，更能激發(fā)學生的興趣，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維能力［1］。從這個意義上講，物理演示實驗室是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的平臺。

觀察能力是分析思維、創(chuàng)新能力的基礎，而演示實驗是培養(yǎng)學生觀察能力的載體。借助于各種演示儀器，觀察生動有趣的物理現(xiàn)象，可激發(fā)學生的求知欲，訓練和提高學生的觀察力及綜合歸納能力。演示實驗室建設，目的就是為培養(yǎng)學生能力提供一個良好的環(huán)境。

二、物理演示實驗室的建設和管理

學校為加強物理演示實驗室建設，投入了120萬余元。建成的物理演示實驗室面積達500m2，實驗項目涵蓋力與波動、熱學、電磁、光學等共151個實驗項目。建設過程中，重視聲光電的綜合應用，使演示實驗室神秘而引人入勝。在實驗室外墻及走廊，還建立了“物理學科學文化長廊”，介紹物理學發(fā)展的百年歷史以及對人類有重大影響的物理人物和物理實驗。

建立演示實驗室的目的就是開闊學生的視野，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。演示實驗的建設要求高標準選擇實驗項目和儀器，通過實驗儀器所展示的現(xiàn)象能凸顯某一物理規(guī)律的本質(zhì)，既能讓學生有耳目一新的感覺，也便于學生透過物理現(xiàn)象理解物理本質(zhì)。同時，儀器的選擇力求結(jié)構(gòu)簡單、操作方便；能激發(fā)學生的好奇心和求知欲，給學生留下深刻的印象；注重從物理現(xiàn)象到物理本質(zhì)的體現(xiàn)。還要求儀器能綜合體現(xiàn)現(xiàn)代科技的應用，如超導磁懸浮技術(shù)、光纖技術(shù)、激光全息、GPS定位測距等。

在物理演示項目的選擇上，強調(diào)大學物理課程內(nèi)容與演示實驗的一致性。這樣可以通過物理演示實驗，幫助學生加深和拓展對物理課程內(nèi)容的理解，并了解其應用。物理演示實驗室的建設和儀器的選擇也要體現(xiàn)學校辦學特色。目前我校石油工程和冶金工程專業(yè)獲批國家級特色專業(yè)建設點，化學工程與工藝專業(yè)獲批市級特色專業(yè)建設點，機械設計制造及其自動化、自動化、無機非金屬材料工程等專業(yè)為校級特色專業(yè)建設點。因此，演示實驗項目要與學校的辦學特色相結(jié)合。如選擇游梁式抽油機（磕頭機）、石油分餾設備、記憶合金等，既有助于認識物理原理，又能反映專業(yè)特色。

為保證實驗室的正常運行，充分發(fā)揮實驗室在物理教學中的作用，加強和完善管理是非常有必要的。演示實驗室作為開放實驗室來管理，實行教學與管理一體化的管理模式。由于演示實驗儀器項目多，但單個項目只有一臺，要保證教學的需要，對儀器的維護要求就很高。我們要求指導教師與實驗人員共同進行管理，并在教學過程中及時對儀器進行維護。

作為開放實驗室，其日常管理由演示實驗室主任負責，指導教師在上課過程中做好開放記錄，實驗人員做好儀器維修記錄。面向社會開放時，要有市民和來賓的參觀登記。這一管理模式，確保了實驗室的良好運行和實驗教學的順利開展。

三、充分利用教學資源，提高實驗教學質(zhì)量

演示實驗是從輔助物理教學開始的。因此，一些物理教師對大學物理演示實驗的必要性持懷疑態(tài)度；再加上實際中存在的一些問題，演示實驗在大學物理教學中沒有得到真正的重視，處于一種可有可無狀態(tài)。近幾年，隨著演示實驗室的建設和新的課程教學基本要求的頒布，以及社會對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求，學校越來越重視演示實驗室的作用，也越來越意識到物理演示實驗對于培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的重要性。

（一）堅持實驗室開放制度

在實驗室開放時間上，我們做到每周開放5天，每天開放8個小時。開放對象是全體學生。對學校所有學習大學物理課程的學生，演示實驗作為課內(nèi)實驗開設，由任課教師組織和學生自主預約的方式進行實驗。學習有關選修課的學生，也可以以非預約的形式到實驗室進行自主學習或在教師指導下進行實驗操作。

作為重慶市首家科普基地，演示實驗室實行了開放活動周制度，長期向市民開放，每周六下午14:00～17:00為開放時間。通過向社會開放，吸引了大量市民特別是青少年來參與體驗。報紙、電視、網(wǎng)絡等媒體對我們演示實驗室開放活動周的情況進行了報道。

（二）建立教學資源共享平臺

為了提高演示實驗教學效果，我們除了利用實物演示外，還注重網(wǎng)絡平臺的建設。實驗演示和開放式的網(wǎng)絡平臺相結(jié)合，讓學生廣泛參與進來。我們錄制了每個實驗的視頻，并將視頻上傳至大學物理實驗教學中心網(wǎng)站。學生可以通過中心網(wǎng)站對所有的實驗項目進行預習，還可以通過網(wǎng)絡平臺的師生交互系統(tǒng)與教師進行互動。物理演示實驗不受時間和空間的限制，提高了學生的學習積極性，增強了學生學習的自主選擇性。

（三）注重演示實驗教學效果

演示實驗教學采取“四步走”的方式。第一步，實驗前提問。就實驗現(xiàn)象及儀器本身提出一些問題或猜想，實行“猜謎式”教學。第二步，進行原理分析。演示實驗儀器都較為簡單，對有關問題，學生結(jié)合自己所學知識給出的答案往往會多種多樣。在此基礎上，教師講解分析有關原理。第三步，演示實驗現(xiàn)象。通過實驗現(xiàn)象，學生的有些猜想或得到證實，再聯(lián)系有關原理分析實驗現(xiàn)象和結(jié)果。第四步，實驗后提問。通過實驗演示及對結(jié)果的分析，提出兩個或多個問題留給學生思考，也可以作為課后作業(yè)，或要求以小論文的方式提交作業(yè)。

演示實驗是物理實驗的有益而必要的補充，對學生的實驗能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)十分重要。但演示實驗室作為開放實驗室，選課學生多、持續(xù)時間長、工作量大。為了鞏固教學效果，提高實驗儀器的使用效率，必須將物理演示實驗納入課程評價體系。學生的演示實驗成績，可就學生完成實驗思考題、提交小論文或參與儀器的開發(fā)和制作情況，綜合進行評定。

四、結(jié)語

我校物理演示實驗室建設還在起步階段，還有很多工作要做。但物理演示實驗教學在人才培養(yǎng)中的作用已初步顯現(xiàn)，它有利于學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。今后還要進一步加強演示實驗室的建設與實驗教學管理，不斷完善演示實驗室的功能，提高演示實驗教學質(zhì)量。

[1]王玉鳳，等.開拓創(chuàng)新建設一流的物理演示與探索實驗室[J].中國大學教學，2005（10）.

[2]陳海苓，等.大學物理演示實驗室的建設與實踐[J].大學物理實驗，2008（4）.

[3]金雪塵.應用型本科院校物理演示實驗室的建設[J].常州工學院學報，2007（3）.

G642.423

A

1673-1999（2012）03-0203-02

王全武（1972-），男，安徽金寨人，重慶科技學院數(shù)理學院實驗師。

2011-11-15

重慶科技學院教改課題（201053）。