面向基礎服務專業(yè)的大學物理實驗教學

郭陽雪　孔祥洪　王蕊麗

[摘 要]隨著教育體系改革的進行，對于非物理專業(yè)學校，沿用傳統(tǒng)的思路和方法進行大學物理實驗教學已不能滿足當今教育和教學的需求。通過對大學物理實驗教學中存在的問題進行分析，指出大學物理實驗教學應在面向基礎教學的同時注重服務于專業(yè)課程的教學，進行分層次、分模塊化教學，滿足不同專業(yè)、不同基礎的需求，并結(jié)合本校的物理實驗教學改革，指出具體的實施方法。

[關鍵詞]物理實驗 非物理專業(yè) 教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）07-0009-02

大學物理實驗是高校理工科學生必修的公共基礎課。該課程覆蓋面廣，涉及的內(nèi)容從經(jīng)典基礎物理到現(xiàn)代物理學，跨度很大，包含著豐富的實驗方法、實驗手段和實驗思想，并能提供綜合性很強的基本實驗技能訓練。它在整個教學過程中對培養(yǎng)學生的素質(zhì)和能力方面占有十分重要的地位，是培養(yǎng)學生科學實驗能力、提高學生科學素質(zhì)的重要課程。在科技高度發(fā)達的今天，大量新技術、新知識的涌現(xiàn)，使各個高校都在不斷更新和開設新的課程，以適應時代的發(fā)展，但是學生的課堂時間是有限的，這樣勢必要壓縮一些課程的教學課時。對于非物理專業(yè)的學校來說，大學物理實驗處于弱勢地位，不被重視，在這種情況下，物理實驗課時的縮減在所難免。如果物理實驗教學不改革，還按照傳統(tǒng)的方法，僅僅將力、熱、電、光實驗進行簡單的組合，采用單一的教學手段，不但不能發(fā)揮實驗這門學科的真正作用，而且也不能提高學生對這門學科的興趣，物理實驗教學也會逐漸被淡化、被邊緣化。因此對非物理專業(yè)的物理實驗教學改革勢在必行，許多同行也對此進行了大量有益的探討。[1-5]我校物理實驗教學近年來做了一些改革和嘗試，并且取得了一定的成效。

一、面向基礎服務于專業(yè)，優(yōu)化師資力量

（一）完善實驗課程體系

我校原有的實驗教學課程體系采用的是傳統(tǒng)實驗教學內(nèi)容，在完成《大學物理實驗教綱》的基本要求之下，多年來基本上沒有什么突破，教學效果一直不太理想，學生的積極性不高。為了改變這種局面，我校首先將物理實驗的教學目標定位為“面向基礎，服務于專業(yè)，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才”。為實現(xiàn)這一目標，我校根據(jù)學生的特點和學科體系的具體情況，編寫并出版了符合我校學生情況的物理實驗教程，并根據(jù)學生認知事物的規(guī)律將實驗內(nèi)容進行精心編排。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.切實抓好基礎，培養(yǎng)學生的基本科學素養(yǎng)

首先，重視學生對實驗誤差與理論的培訓，讓學生理解實驗不僅僅是一個動手操作的過程，還要進行詳細的實驗數(shù)據(jù)的處理與規(guī)范。其次，根據(jù)現(xiàn)代工程技術發(fā)展的需要，培養(yǎng)學生的基本科學素質(zhì)。再次，把實驗用到的基本儀器儀表進行歸類，讓學生在做實驗之前了解和掌握基本測量儀器的使用。比如游標卡尺、螺旋測微器、伏特表、安培表、數(shù)字萬用表等的使用。另外把實驗中常用到的光源的基本性能和特點也進行了詳細的描述，讓學生在做實驗之前都能夠提前預習并理解不同光源之間的聯(lián)系與差別，掌握其不同的用途。

2.拓寬基礎實驗的教學內(nèi)容，加強深度和廣度

大學物理實驗課是全校的公共基礎課，學生來自不同學院與專業(yè)，實驗能力參差不齊，因此我們對基礎實驗進行了擴展，以滿足不同層次學生的需求。比如將伏安法測電阻實驗改為測量線性和非線性器件的伏安特性，將分光計測量三棱鏡頂角實驗擴展為可以用分光計測量棱鏡的折射率以及光柵常數(shù)。再比如把顯微鏡測量銅絲直徑的實驗擴展為測量牛頓環(huán)的實驗。通過對這類實驗內(nèi)容的補充和完善，不僅可以適應不同學生的學習需要，還能提高學生對實驗儀器的認知水平和使用能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新的能力，靈活應用的能力。

3.結(jié)合學校特色，服務于專業(yè)教學

在解決基礎物理與專業(yè)課銜接的問題方面，物理實驗可以起到橋梁的作用。[6]由于每所大學的課程體系、專業(yè)設置都不盡相同，學科重點、研究方向也是各具特色，對于非物理院校來講，大學物理實驗教學擔負著重要的責任。學生使用儀器儀表的能力以及初步的科研素質(zhì)都是在物理實驗過程中得到培養(yǎng)和提高的。為適應學校專業(yè)發(fā)展的需要，每所大學的物理實驗應服務于學校的專業(yè)課程教學和科研方向。我校主要發(fā)展海洋科學，以此為中心重點建設海洋學院、食品學院和生命學院，并輔助發(fā)展信息學院、工程學院和管理學院等。考慮到要為各個學院培養(yǎng)不同類型的人才，我們對實驗的設置做了相應的調(diào)整，對于海洋學院，偏重于色度儀和海洋類傳感器的使用和流體力學方面的實驗，對食品學院和生命學院則引入超聲波、光譜儀和聲光效應方面的實驗，對信息學院和工程學校則把重點放在工程技術方面，設置通信類傳感器實驗、利用示波器測磁滯回線實驗及微弱信號的檢測和放大實驗等。經(jīng)過我們的精心設置，這些實驗基本上可以滿足不同學院的需要，在教學過程中也得到了一致好評，有的學院甚至主動要求增加實驗課時，這使得物理實驗教學的地位得到了提升。

4.融合現(xiàn)代科技內(nèi)容，擴展學生知識體系

面對日新月異的科學技術，物理實驗教學內(nèi)容如果不進行革新，不打破傳統(tǒng)，就難以適應時代的發(fā)展，所以在兼顧經(jīng)典物理實驗內(nèi)容的同時更要融入現(xiàn)代科技內(nèi)容。我們把激光器的使用和調(diào)節(jié)的實驗帶到課堂上，讓學生了解激光的產(chǎn)生以及激光的應用，并讓學生做簡單的磁懸浮實驗，這樣極大地激發(fā)了學生的興趣，學生很快就掌握了原理，理論知識得到了升華。

（二）優(yōu)化師資力量，提升教學水平

教師是幫助學生學習，促進學生學會知識和提高能力的引導者，教師的知識素養(yǎng)直接影響著教學質(zhì)量。我國現(xiàn)代教育家和大學者蔡元培先生有句名言：“學高為師，身正為范”，這要求我們教育工作者要不斷學習知識，充實自我，全面提高教學能力。我們實驗中心近年來不斷引入博士人才，組成了由教授、高級實驗師、博士、講師和實驗技術人員組成的梯隊，除了實驗技術人員外，我們的教師不但參與物理理論和物理實驗的教學，還要承擔一定的科研工作，教師在科研工作上的收益和經(jīng)驗的積累，在很大程度上又促進了物理實驗教學。此外學校還經(jīng)常組織系室工作研討會，讓教師互相交流，發(fā)表個人見解，總結(jié)教育思想。在大家的群策群力下，教師的教學水平不斷得到提升，教學效果的滿意度也得到了很大的提高。

二、加強硬件建設，改變教學手段

在學校的支持和全體物理教師的努力下，實驗室的建設更上一層樓。虛擬實驗室的建設使學生可以通過做虛擬實驗來提高實際操作技能，并且虛擬實驗可以給出交互信息，對學生的操作實時做出反饋。多媒體設備的增加，讓每個實驗室都可以利用多媒體教學。實驗在準備和預習階段，教師可以直接通過多媒體分解實驗設備、演示實驗現(xiàn)象；學生不但可以通過動態(tài)顯示了解實驗，還可以隨時動手操作實驗儀器，這使學生能夠更直觀地觀察實驗和掌握儀器的使用方法，提高了學生的學習積極性。

三、培養(yǎng)學生興趣，組織實驗競賽

興趣是最好的老師，感興趣的東西，學生會主動地去學。在教學內(nèi)容上，我們注重更新實驗題目，增加設計性實驗的內(nèi)容和比例，使學生能夠自主地設計實驗過程，獨立或者通過合作完成實驗，從而培養(yǎng)學生的興趣。通過組織學生參加實驗技能競賽，學生的動手能力得到了有效的鍛煉，促進了實驗技能的提高，取得了較好的效果。另外經(jīng)過選拔，學生在教師的指導下參加全國電子實驗大賽并取得了優(yōu)異的成績，這也提高了教師和學生的參與信心及學科競賽的水平。教師在指導學生的同時，自己的知識水平和教學經(jīng)驗也得到了提高。

在目前的形勢下，對于非物理專業(yè)院校，實驗教師要不斷完善自己的知識體系，更新教育觀念和教學方法，還要根據(jù)本校的實際情況，站在為他人服務的角度上，對物理實驗教學進行改革和創(chuàng)新，適應本校人才培養(yǎng)方向和社會科技的發(fā)展，擴大物理實驗教學的覆蓋面和影響力，為培養(yǎng)綜合性人才、創(chuàng)新性人才而努力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李澤濤.師范類非物理專業(yè)物理實驗教學體系改革初探[J].大學物理，2008，27（12）：53-55.

[2] 楚興麗，史水娥.非物理專業(yè)“大學物理”課程的教學研究與實踐[J].中國電力教育，2010，（24）：101-102.

[3] 倪牟翠，張成寶，梁路光.在非物理類專業(yè)進行大學物理雙語教學的實踐與探索[J].大學物理，2005，24（10）：54-56.

[4] 董慶彥等.從物理學分類思考理科非物理專業(yè)物理課的內(nèi)容體系[J].高等理科教育，2000，（5）：41-43.

[5] 李化南，肖利.非物理專業(yè)大學物理教學改革初探[J].湖北廣播電視大學學報，2008，28（5）：119.

[6] 李青.論非物理類專業(yè)大學物理實驗教學改革[J].山西大學財經(jīng)學報（高等教育版），2009，12（4）：45-47.

[責任編輯：陳 明]