大學物理實驗教學的思考與建議

陳中鈞，俞眉孫

（電子科技大學 物理電子學院，四川 成都 610054）

國家關于全面推進素質教育的決定，對高等教育的改革與發展提出了新的要求：“抓緊建立更新教學內容機制，加強課程的綜合性和實踐性，重視實驗教學，培養學生的實際操作能力”［1－5］。大學物理實驗是一門實踐性和應用性很強的課程，是理工科學生進入大學后受到系統實驗方法和實驗技能訓練的開端［6］。通過大學物理實驗課程的系統學習，不僅能幫助學生正確理解物理概念和規律，而且在培養和提高學生動手能力、觀察能力、創新思維能力、理論聯系實際能力以及分析問題和解決問題的能力，特別是與科學技術的發展相適應的綜合能力等方面，該課程具有其他理論課程所無法比擬的優勢。

1 從實驗教學方法上下工夫，提高學生實驗的主動性

1.1 抓住課堂講授的“黃金30分鐘”

傳統教學方式往往是教師詳細地講解實驗原理、方法、步驟、儀器使用、數據記錄、數據處理等［7］，甚至有的教師還會在學生做實驗之前把實驗從頭到尾地演示一遍，這樣學生操作就是被動地按照教師演示的步驟機械地重復實驗操作，就能成功地獲得實驗數據，完成實驗任務。部分學生完全是應付了事，實驗做完以后根本不知道自己做了什么，連實驗儀器名稱都是模模糊糊的，回去以后根本不知道如何做數據處理，就更談不上提高動手能力和創新能力了。為了改變現存的不良狀況，應該抓住課堂講授的“黃金30分鐘”，生動有趣并且有理論深度地講解實驗。

教師應該在課前認真備課，從學生對知識的渴求需要出發，做充分的資料查閱，以便自己的課堂講授能吸引住學生，能讓學生對此產生興趣。教學過程始終以學生為中心，改變傳統的教學模式，最大限度地調動學生自主學習的積極性，提高學生的實驗技能，訓練學生的創新思維方法及綜合運用知識的能力，同時還能有效地提高和培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。比如，大學物理實驗中會涉及到一些驗證經典物理理論的驗證性實驗，這類實驗相對于新技術和新方法運用類型的實驗內容更容易使學生感到枯燥無味。物理學本身就是一門實驗科學，無論是物理概念的產生還是物理規律的發現都是建立在嚴格的科學實驗基礎上的，同時，建立起來的理論正確與否也必須通過實驗來驗證。任何一個物理實驗的出現都存在一定的歷史背景，教師應該恰當引入物理史事或者該物理實驗的歷史淵源來吸引學生的注意，激發學生的求知欲望，然后適當提出需要解決的問題，巧妙地引入該實驗內容的教學，使學生能夠認識、體會到物理思想的精髓所在。以“邁克耳孫干涉儀的調整和使用”實驗為例，如果單純地按照傳統的教材上的內容來講，學生會感覺索然無味，課堂氛圍會比較死板，如果換一種講授思路，引入邁克耳孫干涉儀設計產生的背景資料，讓學生知道在什么樣的背景條件下，促使科學家去設計完成這樣一個實驗項目，使學生能夠體驗、理解大師的思路和解決問題的方法，就會使教學效果峰回路轉，既抓住了學生渴求知識的好奇心理，又激發了學生濃厚的學習興趣，同時又能讓學生在該實驗的學習中懂得許多道理，比如新儀器設計的思路，如何解決設計中出現的問題，如何解決實驗結果與理論相悖的困難等。“學史使人明鑒”，尋找物理學歷史名家的重要思維過程，對學生科學創新思維及創新能力的培養有著非常重要的作用。

大學物理實驗20多個基本實驗，是經過多年精心挑選留下來的，每個實驗都有其存在的價值，這些實驗大致可以分2類：經典類和應用類。經典類實驗一般在物理發展史中占有一定的地位或者獲得過諾貝爾獎，譬如密立根油滴實驗、邁克耳孫干涉實驗等。對經典類的實驗最重要一點就是要學生了解其思想內涵和設計思路，而實驗操作處理則是為了加深理解。應用類實驗就是物理原理的典型應用，或者說具有非常現實應用價值的實驗，譬如現在熱門的傳感器應用實驗，對應的實驗有霍爾效應測磁場實驗、壓力傳感器實驗等。對應用型實驗則重點講述其應用價值，讓學生充分了解本實驗的內容在實際中的意義、特點及掌握其使用方法，在對其原理和操作的掌握和熟悉上下工夫。

總之，根據實驗課題類型的不同，教師應該采用靈活多變的教學方法，以免使學生產生精神疲勞。這就需要教師自身積極地學習，不斷充實自己，使自己具有豐富的知識面和很強的科學實踐能力，能將枯燥的知識聯系實際，形象化、有趣化、實用化。

1.2 巧妙地進行實驗動手引導，步步設疑

教師在課堂上講授內容不要一味求全，面面俱到，可以只講實驗原理、要求和注意事項，以免學生不會正確使用儀器而導致儀器故障等。為了能真正地培養學生的實際動手能力，以及分析問題、解決問題的能力，教師應該把更多的時間留給學生，把操作過程的主動權交還到學生手里，發揮學生的主體能動性［8－9］。就具體教學而言，就是盡可能使學生參與到學習活動中來，在教師引導下，大膽想象，積極思維，主動探索，在學習中發掘自己內在的潛力，不斷提高創造力。教師注意進行啟發性指導，觀察課堂學生操作情況。在遵守儀器操作規則的前提下，鼓勵學生大膽調試實驗儀器，邊操作邊思考，在不斷失敗的過程中體會成功的喜悅。這樣做既鍛煉了學生的挫折承受力，也能使學生的動手能力得到提高和升華。但是這一過程中如果缺乏理論的指導，僅靠碰運氣瞎蒙，也不能達到培養學生運用理論知識分析和解決問題的能力。因此對大多數學生都遇到的問題，教師就需要提出來，大家共同探討。

在進行指導時，注意對學生進行物理思想、物理方法的引導，而不是簡單地解決學生當前的困難，要讓學生知其所以然，引導學生善于發現問題、解決問題，理論聯系實際，靈活應用已有知識和方法［8］。比如，在“牛頓環測透鏡的曲率半徑”實驗的指導過程中，發現很多學生都不容易調出清晰的干涉條紋：牛頓環，雖然個別學生可以調出來，但是操作非常盲目，因此在這些問題出現的時候，教師就需要逐步引導學生進行多方面的思考，各個突破。通過一步一步的設疑，逐步找到問題所在，讓學生明明白白地學會多方位思考問題，潛移默化地培養學生分析問題和解決問題的能力，加強對實驗課程的興趣。

2 改變傳統的實驗報告書寫形式，鼓勵創新

在大學物理實驗課的教學環節中，書寫正規的實驗報告也是實驗教學過程中的重要一環。實驗報告要求學生把所做實驗的相關資料、心得體會，以及對本實驗過程的方法、手段或者改進意見加工整理，撰寫成匯報性的書面材料。通過實驗報告，教師可以了解學生掌握知識的狀況和收獲等，當然也是進行實驗成績評定的重要依據之一。實驗報告的寫作訓練可以慢慢提高學生的科技論文寫作水平［9］。

傳統的實驗報告書寫格式相對固定，比如要求學生依次寫出實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據及處理、誤差分析與討論以及對實驗的建議、體會等［10］。格式化的實驗報告帶來了許多弊端［11－12］，很難體現出學生實驗的個性，基本上是大同小異的，從中很難看出學生對待實驗的態度以及是否下工夫去仔細思考、總結本次實驗，更難見到有特色、有創新、有一定水平的實驗報告。另外，學生實驗報告的內容基本上從教材中來，照抄或是大量摘抄是相當普遍的現象，這也在無形中助長了學生的依賴性和懶惰性，養成一種應付了事、不重視實驗課的不良學風。面對基本雷同的實驗報告，教師很難給出公平合理的成績評定，特別是對抄襲的實驗報告或是摘抄的實驗報告難以區別真偽，導致部分沒有完成實驗教學要求的學生實驗報告容易完成并通過，這也是造成學生普遍不能積極對待實驗課的原因之一。

可以借鑒國外實驗報告撰寫經驗，結合我們自己的特色，采用形式多樣化的實驗報告形式，既能發揮學生學習的主動性，又能讓教師更好地把握學生的學習動態和過程。

2.1 采用科技小論文的形式，培養科研寫作能力

提倡學生將所做的實驗當作自己的一項科研活動，用科學實驗的觀點，經過自己的大量調研和實驗，按照科技小論文的寫作格式和寫作方法來完成對實驗報告的書寫。這種靈活多變的方式，可以改變傳統單一的寫作模式，使學生的實驗報告更具個性和特色。要達到這點，就需要學生借助網絡或者圖書館等途徑大量查閱相關實驗的科技文獻和學術刊物，而不再僅僅依賴實驗教材，這既鍛煉了學生查閱文獻獲取有用信息的能力，拓寬了知識面，也培養了他們撰寫科技小論文的能力，有利于增加學生對物理實驗的興趣、積極性和創造性。同時，這種簡單扼要的科技小論文沒有固定的格式或模式，形式靈活多樣，抄襲易被識破，不僅限制了學生抄教材，而且使互相抄襲十分困難，因此鍛煉和提高了學生獨立思考、獨立寫作的能力。

2.2 減少實驗報告撰寫數量，分層次對待不同實驗

大學物理實驗課程一般在大學二年級開出。進入大學二年級，學生有大量其他課程，時間也比較緊張。為了提高實驗報告質量，可以根據不同實驗的要求和重點，區別對待，沒有必要千篇一律都要寫正規實驗報告，并適當減少正規報告的數量。比如，有的實驗只需要在實驗后完成一個簡單的報告，甚至可以讓學生直接在課堂上當場完成。學生做完實驗后把實驗報告交給教師并接受簡單提問，教師根據情況給出適當的成績評價。有的實驗可以要求學生在完成實驗1～2周后交上一份詳細實驗報告，按照科技小論文的要求來寫。每個學生可以根據自己的實際情況選擇合適的實驗課題，一個學期至少保證完成2篇。

區別對待，給學生靈活性，讓他們自己選擇感興趣的實驗課題，主動去查閱資料、拓展知識，寫成詳細的實驗報告。這種靈活的方式既可以為學生節約很多寶貴時間，也可以更好地發揮學生學習的主動性和積極性，使學生在創新和獨立思考能力方面得到充分鍛煉，學生對自己感興趣的內容也會有更大的收獲，同時也無形中提高了學生對大學物理實驗學習的興趣。

3 結束語

大學物理實驗課程教學改革和學生創新能力的培養是一項艱巨長期的任務，我們需要不斷更新教學內容、改進教學方法，以學生為主體，把學習的主動權交給學生，同時客觀、公正地進行教學評價，才能使大學物理實驗課程成為培養學生思維能力和創新能力的一個較好的平臺。

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