大學物理演示實驗教學現狀及本校開展情況

劉 慧 喬月鳳

(信陽師范學院物理電子工程學院 河南 信陽 464000)

1 引言

物理學是揭示物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用及最一般的運動規律的科學．物理概念的建立，物理規律的發現無不建立在對自然現象的觀察思考及實驗現象研究的背景上．物理概念、物理規律抽象難懂，如何在大學物理教學中幫助學生更好地建立物理概念、規律及物理模型，一直是教育工作者們關心的話題．大學物理演示實驗是聯系理論與實踐的紐帶．實驗現象可以給學生帶來很強的感官刺激，將物理現象具體化，將抽象的理論形象化，從而幫助學生直觀地觀察物理現象，促進學生理解抽象的物理概念，掌握物理規律，激發學生的學習興趣．大學物理演示實驗是大學物理教學中重要且不可缺少的環節，對培養觀察能力、思維能力和創新能力有著不可估量的作用．

2 國內外高校大學物理演示實驗教學現狀

演示實驗的教學目的主要在于給學生學習物理創設一個良好的物理情境，激發學生的物理情感，使學生能主動地獲取物理知識和發展能力，培養學生的學習興趣，加深學生對知識的理解和記憶，培養學生應用所學知識解決實際問題的能力[1]．

在國外，各知名高校都十分重視物理演示實驗在教學和培養學生創新能力方面的作用．他們的演示實驗設施完善，內容豐富．在課堂教學中，教師大量運用精心準備的演示實驗，把理論講授與演示實驗教學很好地融為一體．這些內容豐富的演示實驗無疑可以很好地幫助學生觀察現象，發現方法，總結規律．既提高了學生學習大學物理的興趣，又達到了啟發思維，培養能力與素質的目的[2]．

在國內，除少數重點高校外，大部分高校演示實驗在大學物理教學過程中的運用仍然十分薄弱，整體處于初級階段[3]．造成這一現象的原因有多方面：其一，教育資源有限．多數學校對演示實驗室的建設經費投入不足，一些高校的實驗室演示儀器設備老化，項目陳舊，不能滿足教學要求．還有相當一部分學校還沒有建立演示實驗室；其二，重視程度不夠．一方面，由于大學物理學時有限，課堂不可能有更多的演示教學時間．另一方面，很多教師對大學物理演示實驗教學在培養學生的能力素質方面起的重要作用認識不足，沒有組織有效的課堂演示實驗，造成理論教學與實驗教學脫節[4]．其三，缺乏專職的演示實驗技術人員．由于缺乏專職的實驗技術人員，同時又迫于教學學時緊張，教學任務繁重，一些教師沒有足夠精力準備演示實驗．他們害怕演示實驗效果不佳，參與課程改革的積極性不高，多數教師不選擇課堂演示實驗[5]．

3 大學物理演示實驗教學模式探討

探索和研究符合我國國情的大學物理課程實施方案，建立一種物理演示實驗教學新模式，是現階段高校大學物理教學中亟待解決的問題．國內許多高校進行了有益的嘗試．目前，在大學物理教學過程中，物理演示實驗教學方式呈現多元化的特征，主要有以下幾種模式.

3.1 課堂演示模式

演示實驗與理論教學內容同步，課堂上采用教師演示或實驗教師和學生操作相結合，把特定的物理現象、物理過程展現在學生面前．恰當使用隨堂演示，可以活躍氣氛，激發學生的學習興趣，開拓學生的知識面，使教學收到事半功倍的效果．

3.2 開放實驗室模式

實驗室有專門的實驗技術人員演示和指導．根據實際教學內容，學生以班組或自由選課的形式進入實驗室學習，并自己動手操作儀器設備，觀察實驗現象，記錄實驗結果，撰寫實驗心得體會或報告[6]．或者把演示實驗作為公選課或者必修課，公布實驗室開放時間，由學生自主選擇合適的時間進入實驗室．學生還可以根據興趣自由選擇演示實驗項目．

3.3 走廊演示實驗模式

采用傳統的櫥窗或演示走廊的形式，學生能夠利用課間零碎的時間隨時做實驗．還可以在演示走廊配備電視或投影設備，播放演示實驗視頻或物理知識在科技發展或生產生活中的應用的專題科普節目[7]．

3.4 組建科技創新團隊模式

結合科技創新項目，建立大學生科技創新平臺、科研基地．動員學生積極參與演示實驗儀器的設計和制作，鍛煉學生的動手能力，培養他們的科技創新精神．

3.5 利用多媒體及校園網等現代化教學手段模式

教師根據教學內容合理選擇教學媒體，如多媒體或者網絡等有效輔助物理教學[8]．建立仿真實驗教學平臺，利用多媒體模擬在課堂上無法用實物演示的宏觀或微觀物理現象，能夠突破教學難點，提高教學效率[9]．利用校園網或因特網上的豐富學習資源，學生可根據學習進度和需要在網絡上搜索模擬演示資源來幫助學習[10]．利用網絡平臺，建立演示實驗的網絡教學模式，是演示實驗教學的重要輔助手段．現代化教學演示手段能夠彌補實物演示受時空限制、受設備和資金限制及無法演示某些微觀或宏觀現象和過程的不足．

4 我校大學物理演示實驗教學開展情況

我校歷來重視實踐教學環節，物理實驗教學中心為河南省實驗教學示范中心．我校大學物理演示實驗室建設是學校深化實驗教學改革的積極嘗試．

一方面，我校目前已經投入了大量財力、人力和物力來改善演示實驗教學的條件．教育部要求：“大學物理教學中，物理演示實驗數量不少于40個”[11]．我校正在籌建的大學物理演示實驗室建筑面積100 m2，固定資產及設備投入近30萬元，開設有40 余個演示實驗項目，內容涉及力學、熱學、電磁學、光學、近代物理等各個領域．根據大學物理課程要求，中心還將逐年增加演示實驗項目．

另一方面，針對大學物理演示實驗的教學方法、教學手段和教學內容等積極開展研究，并將逐步完善演示實驗室常規教學及規范化、制度化管理．

具體地有如下幾個方面.

(1)在現有條件下，我們利用和改造已有的儀器設備，使之適宜于大學物理課程的隨堂實驗演示．同時，增加現代化的隨堂演示實驗儀器，以提高課堂教學效率；

(2)加快大學物理演示實驗室建設，全面開放演示實驗室．我們根據不同層次教學及學生的個性發展需求，采取集中演示、學生自主演示等多元化演示方式，讓學生自主選擇實驗的內容、時間，盡可能地合理利用實驗資源，實現演示實驗室真正意義上的全面開放；

(3)整合中心的優勢資源，采取多種方式開展演示實驗教學．我校物理實驗教學中心網站已經建立了大學物理仿真實驗平臺，多媒體課件，教學視頻等網絡多媒體資源，彌補了硬件設備不足，且有利于學生進行自主開發學習；

(4)建立大學物理實驗創新實踐基地，在實驗指導教師和專職技術人員的指導下，我中心正在積極制定優惠政策，吸引優秀學生深入基地開展科技創新活動，鼓勵他們參與演示實驗儀器設備的設計、制作及改進；

(5)完善演示實驗室教學管理制度，制定了演示實驗室開放規章與守則，演示實驗指導教師守則和學生守則以及實驗操作規程等；

(6)加大演示實驗室專職技術人員和管理人員的培養力度．派遣人員到國內知名高校學習交流，學習他們成熟的演示實驗室管理及教學經驗等．

全面深入開展大學物理演示實驗教學的改革與研究是我們今后階段的重點工作．我校演示實驗室建設仍處于探索階段，我們將學習和借鑒兄弟院校的成功教學經驗，結合我校具體情況，積極探索大學物理演示實驗教學新模式，新思路，最大限度地發揮演示實驗教學在大學物理課程教學中的作用，切實提高教學水平，努力提高人才培養質量．

參考文獻

1 蘭明乾．大學物理演示實驗教學研究．陜西師范大學學報(自然科學版)，2007，35：190～192

2 王中元．物理演示實驗教學的改革模式．高等函授學報(自然科學版)，2010，23(3)：42～44

3 劉國松．演示實驗在大學物理課程實施中的研究：[學位論文]．長春：吉林大學，2006

4 謝光亮．董有爾，陳寶亮．全開放式物理演示探索實驗教學的思考與實踐．高等理科教育，2012(3)：97～100

5 李業鳳．大學物理演示實驗教學方法的探索．實驗科學與技術，2008，6(6)，104～105

6 劉旺東，周并舉，李文斌，劉云新，趙明卓．省級示范實驗室建設中物理演示實驗建設的研究．當代教育理論與實踐，2012，4(3)：111～112

7 李英姿，陳強，任呈瑞，顧其華．關于物理演示走廊的一些思考和實踐．大學物理，2011，20(4)：25～26

8 蔡靜．大學物理演示實驗教學設計初探：[學位論文]．長沙：湖南師范大學，2006

9 王亞芳，周惟公，蔣云，董愛國．仿真實驗在實驗物理教學中的廣泛應用．物理與工程，2012，12(2)：26～28

10 李強．大學物理演示實驗網絡探究學習系統的設計：[學位論文]．長沙：湖南大學，2006

11 教育部高等學校非物理類專業物理基礎課程教學指導委員會．非物理類理工科大學物理課程教學基本要求．物理與工程，2006，16(5)：1～8