大學生物理實驗競賽的實踐與思考

閆順生 李?；?/p>

（1.唐山學院 基礎教學部，河北 唐山 063000；2.唐山學院 環境與化學工程系，河北 唐山 063000）

具有實踐能力和創新意識的大學生越來越為現代社會所青睞，如何培養適合社會需求的技能與創新人才成為當前高等教育尤其是工科院校所面臨的研究課題。越來越多的實踐表明學科競賽是一個培養學生實踐動手能力與科研能力的有力途徑。在此思路指引下，2012年11月底唐山學院舉辦了第一屆大學生物理實驗技能競賽，目的在于激發大學生對物理學和物理實驗的興趣，提高大學生的技能、知識綜合運用能力和創新能力，營造一個重視實驗和技能訓練的學習環境和氛圍，這項競賽的開展在推動和活躍學生第二課堂活動的同時，凸現了工科院校的辦學特色[1]。

1 競賽的組織與內容

1.1 競賽的組織

此次競賽由教務處主辦，基礎教學部承辦，在每年的下半年11月舉行。本次競賽由于是首次舉辦，因而首先是物理實驗室向所在基礎教學部申請，部里同意后再向院教務處申請，逐級申請經批準后才開始舉辦，教務處和部里領導均表示對此競賽將大力支持。最終經院、部和實驗室老師的通力合作唐山學院第一屆大學生物理實驗技能競賽在2012年11月25日成功舉辦?，F以第一屆唐山學院大學生物理實驗技能競賽為例，介紹競賽的舉辦過程。

競賽由宣傳、報名、初賽、決賽和獎勵5個階段組成。

1.1.1 宣傳

由于是初次舉辦，宣傳對于競賽的成功舉辦有著很大的影響，為此通過校園網絡、張貼海報、系輔導員通知等形式向學生宣傳競賽的意義和獎勵，實踐表明這些途經是相當有效的，今后應進一步加強宣傳工作，使競賽觀念深入學生觀念。

1.1.2 報名

參賽對象面向全院各系部，主要為大二、大三、大四已修完大學物理實驗的工科學生，可以以班級為單位也可以以個人為單位向競賽組委會報名，最終全院共有106來自于不同系別的學生報名參加競賽。

1.1.3 競賽初賽階段

首先舉辦競賽初賽，初賽形式為筆試，考試時間為 2小時，滿分100分。內容為大學物理實驗緒論誤差估算、數據處理知識和必做實驗的原理、操作，另有一小部分設計題，目的在于考查參賽學生的掌握實驗理論知識、操作方法等實驗技能的基本情況。通過初賽者取前30%進入決賽，最終經評卷有33人通過初賽進入了決賽。

1.1.4 競賽決賽階段

決賽為用分光計測三棱鏡不同光線折射率的實驗操作，是在初賽基礎上進行的更高一個層次的競賽。進入決賽的學生須先將根據實驗要求調節好分光計，然后按實驗要求自己研究、擬定實驗操作方案，測量數據并進行數據處理，主要考察學生的理論聯系實際能力以及動手實踐能力。

1.1.5 獎勵

根據對于學科競賽院第二課堂學分的規定，凡是參加院級學科競賽者給予第二課堂0.5學分；另獲一、二、三等獎學生可分別獲得2、1.5和1第二課堂學分，并由學校頒發榮譽證書，獲獎人數按總參賽人數的30%設置。按此規則此次競賽共33人獲獎，分別是一等獎5名，二等獎10名和三等獎18名。

1.2 競賽內容與評比標準

競賽的內容既有考察參賽學生的操作、數據處理等基本實驗技能的實驗，也考察由單純基本技能訓練實驗發展為應用技能和綜合技能訓練實驗[2]。試題內容和評分標準的設計既重視對基礎知識和基本技能的考察，又重視對綜合實驗能力和科學素質的考察[3]。其特點是競賽與實驗教學內容既有聯系又有區別；競賽既有實驗理論與數據處理，又有儀器調節與操作，全面考查學生的理論與實踐基礎以及對現有知識活學活用的能力。現具體說明2012年物理實驗競賽題內容。

1.2.1 競賽的內容

1）初賽為筆試，內容為大學物理實驗基礎知識，筆試時間為 2小時，滿分100分。形式為判斷題、選擇題、填空題、簡答題和設計題。命題基于大學物理實驗，難度適當，考察面廣，涉及大學物理實驗基本知識包括誤差估算和數據處理、力學、熱學、電學、磁學、光學實驗的原理和操作。另外有一個比較簡單的設計題，要求根據給定的電學元件自己涉及實驗方案測定未知電源電壓和內阻。試題注重物理實驗基礎知識的掌握，又適當的考察學生對實驗知識綜合運用的能力。

2）決賽為實驗操作。利用分光計測棱鏡折射率，根據實驗要求完成測不同光線三棱鏡折射率的實驗任務。學生首先要根據競賽要求調節好分光計，達到望遠鏡、載物平臺和平行光管水平，在此基礎上，閱讀實驗指導，觀察并找到紫、黃、綠三條譜線，要求譜線清晰粗細合適。左右旋轉載物平臺找到對應的最小折射角，記錄數據并處理，最終利用分光計得到不同譜線的折射率。

1.2.2 競賽試題的評分標準

初賽：要求學生在 2小時內完成所給試卷，競賽滿分為 100分，判斷題占15分、選擇題占15分、填空題占20分、簡答題占30分和設計題占20分。

決賽：實驗操作評審要求

1）實驗操作。根據競賽要求調節好分光計，使其達到測量要求。（20分）

2）實驗設計。閱讀實驗操作指導，找到不同譜線的最小折射角。（50分）

3）數據記錄。設計表格記錄測量數據。（10分）

4）數據處理。根據測量數據進行數據處理，得到不同譜線三棱鏡折射率并進行誤差分析。（20分）

2 競賽的總結與體會

2.1 促進良好學風形成

在沒有開展實驗競賽之前，由于傳統教育重理論輕實踐，學生為了實驗而實驗，課上機械的操作儀器，記錄數據，數據在他們的頭腦中僅僅是一些枯燥的數據，回去之后照著公式簡單馬虎的處理一下，缺乏觀察、思維，當然也就體會不到科學的魅力。這一習慣將延續到他將來的工作中，這對于大學生尤其是工科生是極為有害的。通過開展競賽，學生從思想上開始重視實驗，也體會到研究的樂趣，參賽后的學生說：“原來覺得實驗很沒有意思，馬馬虎虎，通過競賽現在終于體會到以前的觀念是不對的，實驗需要嚴謹，技巧，需要理論聯系實踐，這是在書本中所體會不到的”。在競賽中獲獎的學生凝聚成了一支學習能力強、學習潛力大、學習效果明顯，代表優良學風的學生骨干隊伍[4]，學習的多了，認真做實驗的多了，打游戲的少了，對于營造良好的學風產生了積極的作用。

總而言之，競賽激發了學生的做實驗的積極性和主動性，培養了學生的嚴謹求實、不怕困難、深入思考的科學素養。這是理論課所不能替代的。通過競賽活動的訓練強化了學習行為上的一貫性，使學生形成自覺的思維和行為模式，由他律轉為自律并內化為素質，是優良學風形成的強有力保證[5]。

2.2 學生的實踐、創新能力得到培養

通過實驗競賽這一形式，不僅學生的實驗技能得到強化，而且對于其創新思維提出了更高的要求。以“分光計測棱鏡折射率”競賽為例，學生需根據學過的實驗調整好儀器，這是競賽取得好成績的基本前提。然而這是遠遠不夠的，還要根據競賽要求，運用以前的實驗知識解決新的問題，需要舉一反三，靈活運用，勇于思考，不僅要獨立進行實驗方法與步驟的設計，需要調試、分析，極大培養了學生的實驗技能和理論聯系實際的能力。另外競賽耗時長不僅是參賽學生知識的拼爭，也是意志的一次對決。在有限的時間和緊張的氛圍中，只有技能扎實、勇于思考才能取得勝利，從實驗設計、實驗操作到數據處理這一全過程，無不體現了這種精神，這種方式非常有利于鍛煉學生的實踐技能，培養學生的創新精神。

2.3 促進課程改革與聯系

競賽不僅要求具有良好的實驗技能基礎，而且要求具有良好的的綜合運用知識的能力和創新的能力，這對于教學內容和體系提出了新的要求。競賽的結果集中體現了學生對知識的掌握程度和運用能力，進而反映了教學計劃、教學內容的合理性，通過總結交流，發現教與學中存在的問題，為教改提供借鑒[6]。

我們在實驗教學中感到學生每學習一門課程，往往只就該課程進行學習，很少將該課程與其他課程聯系起來[7]。學生學習方式死板，不能綜合運用所學知識，進而導致創新能力不高。我們在實驗技能競賽內容的設計上力爭將各學科的相關知識聯系起來，恰好可以克服傳統教學的這一弊端。如用給定的電學原件設計測量未知電源電壓和內阻實驗設計題目就將電學、數學等課程的內容聯系到了一起，因此通過實驗技能競賽，可以促使教學改革，提高學生的綜合運用能力知識和創新能力，適應現代社會發展的需要。

2.4 存在的問題

通過競賽鍛煉了學生的實驗技能，增強了創新思維。但是從參加技能競賽學生試卷和操作現場表現來看，存在以下不足。1）實驗技能不扎實、動手能力有待加強。有的學生在調節儀器時，操作不熟練、不規范甚至錯誤。例如，不知道正確的三棱鏡放置方式、望遠鏡和載物平臺調平不徹底，不能很好地理解實驗指導導致找不到最小偏轉角等。2）理論知識聯系實際能力較差。有些學生不能運用所學知識分析問題、解決問題，例如不能根據數學方程知識對電路進行設計、組合，很難正確地設計出電路，不能很好的應用理論指導。

雖然由于各種原因例如調節儀器達不到實驗要求，實驗技能差；設計方案不合理導致實驗失敗、數據處理不正確等導致大部分學生被逐步的淘汰，但是他們從失敗中獲取了經驗與教訓，思維獲得了啟發，仍舊獲益匪淺，更重要的是使廣大學生明白了一個道理：就是創新的思維還要和扎實的理論知識、正確的科學態度、規范化的實驗技能本領結合起來，才能取得成功[8]。

3 結束語

大學生物理實驗技能大賽不僅能夠提升大學生自己的實踐能力、綜合運用知識的能力和培養大學生創新意識精神，而且將會對于實驗教學改革有所促進，是培養現代人才的一個有力途經。同時高等學校應該以競賽為龍頭，堅持以培養大學生創新能力為重點，逐漸強化教學實踐，提高大學生的實際動手能力和實踐技能，實現從科學知識型向科學知識應用技能型轉化[9-10]。因此，應該大力提倡高校組織大學生物理實驗技能大賽，無疑是具有重要意義的。

［1］吳樟榮，章明卓，章旭健.以結構設計競賽為載體培養大學生創新能力[J].實驗室科學，2010，13(2):6－8.

［2］郭英，劉潔，伍百奇.有機化學實驗技能大賽的教學實踐與思考[J].石家莊職業技術學院學報，2006，18(2):49－50.

［3］李孟源，尚振東，郭愛芳，等.強化測試技術實踐教學 培養學生綜合應用能力[J].中國現代教育裝備，2007(11):115－116.

［4］林志崎，李套主，白文峰，等.電子設計競賽對學生綜合素質的培養[J].吉林工學院學報，200，22(4):53－54.

［5］楊瑾，季宜敬，崔銳博.實驗技能大賽是培養學生創新能力的新途徑[J].實驗室研究與探索，2009，28(6):19－21.

［6］覃毅.高校實驗室管理新思路[J].農業與技術，2011，31:115-117.

［7］王敏，袁文才，王青峰.農業高校重點實驗室管理現狀與對策研究[J].文教資料，2011，21:178-179.

［8］馬強，鄭志雯.淺論高校重點實驗室的實體化[J].科技管理研究，2006(6):116-118.

［9］劉國勝，肖放，畢云晴，等.建立創新實踐教學體系培養創新技術應用人才[J].實驗室科學，2009（6）：10-11.

［10］胡國軍，胡方.實驗教學改革與培養學生創新能力的探索[J].紹興文理學院報，2009,29（10）：99-101.