理工科大學物理實驗教學現狀分析與改革初探

葉金琴+丁俊

摘 要： 本文通過分析目前我校大學物理實驗教學中存在的問題，探討并提出了通過加強實驗師資隊伍建設、構建新的實驗教學體系；更新實驗教學思路，合理編排實驗內容；改進實驗儀器；開放創新實驗室等方法提高大學物理實驗教學效率，充分調動學生學習的積極性，讓學生真正成為學習的主體。

關鍵詞： 理工科大學 實驗教學 教學改革

一

大學物理和大學物理實驗是工科高校培養學生綜合應用能力的重要基礎課程[1]。學生通過對大學物理的學習，可以系統地了解力、熱、光、電磁學的基本原理，為專業課的學習和以后的工作打下良好的基礎，而實驗是驗證和理解物理規律的最好方法[2]。同時，大學物理實驗是學生進入大學后學習的第一門實驗課，也是他們系統學習實驗方法和實驗技能的開端，在培養他們的動手操作能力、理解分析能力、科研創新能力等方面起著重要的作用[3]。理工科院校大學物理實驗的教學目標主要有能夠熟練掌握一定的測量方法和技術，獨立完成實驗，對實驗結果進行正確的處理和誤差分析，獨立完成設計性實驗等。但是，筆者在長期的物理基礎實驗教學過程中，通過實地的抽樣調查，發現學生在預習、實驗、報告等諸多環節存在許多問題，遠遠沒有達到預期的教學目標。

據統計，全校每年大約有1500名大一學生修大學物理實驗課。通過實驗課堂上的觀察，并隨機抽取150名學生進行問卷調查和對其實驗報告進行分析，現將調查結果列舉如下。

首先，在預習階段，有4/5的學生認為實驗很重要，并且預習有助于實驗的順利完成，會選擇提前預習，但也只是通過閱讀物理實驗課本預習。真正在預習過程中能理解實驗原理和操作步驟的不足1/3；有1/3的學生雖然預習，但表示不是很理解；還有1/3的學生根本不理解，只是把書上的實驗原理抄下來，交上預習報告應付了事。總之，學生的預習方法單一，預習效果差。

其次，在實驗階段，幾乎所有學生都反映，教師先講實驗原理及注意事項，并且一次課講兩個實驗原理，下次課來了教師簡單演示實驗過程，接著學生自己做實驗，有問題請教老師，最后老師檢查數據，簽名。在教師講解和演示實驗的過程中，僅有3/4的學生認真聽講，但只有3/5的學生能聽懂，并積極思考老師提出的問題；有1/4的學生根本不聽，要么打瞌睡，要么擺弄儀器。在學生做實驗的過程中，只有2/5的學生能夠通過小組配合完成實驗；2/5的學生需在老師指導或同學幫助下完成實驗；1/5的學生不懂操作，只負責記錄數據；甚至個別學生看都不看實驗，只等抄寫別的同學的數據完成任務。當實驗儀器遇到故障或測量數據誤差大時，大部分學生請教老師幫助解決，少部分學生自己分析誤差原因，并提出解決方案。當實驗做完還沒下課時，極少部分學生選擇繼續研究儀器或幫助其他同學完成實驗；大部分學生選擇處理實驗數據，也有極個別學生聊天或離開實驗室。

在撰寫實驗報告的過程中，2/5的學生會認真完成實驗報告，并對結果進行誤差分析；2/5的學生只處理實驗數據，不進行誤差分析；1/5的學生不能認真完成實驗報告。對于老師布置的課后思考題，只有大約一半的學生會認真思考并作出回答，其余的大都是抄襲其他同學或干脆不答。

二

通過以上調查分析發現，導致大部分學生對教師的依賴性很強，物理實驗課教學效果不好的原因主要有以下方面：首先，許多學生對這門課的重要性認識不夠，對物理實驗不感興趣。其次，預習方法和教學模式單一，加之部分學生大學物理沒學好，導致預習效果差，教師講解聽不懂，出現按照教師演示步驟機械操作，甚至拼湊數據，抄襲實驗結果等現象。再次，由于近幾年本科專業學生逐年遞增，而購買實驗儀器的經費有限，導致實驗設備緊缺或損壞嚴重，部分實驗幾名學生共用一套儀器，甚至應該由學生動手操作的實驗變成了演示實驗，嚴重影響了教學效果。最后，由于實驗課時少，一般要求學生在2個學時內完成一個物理實驗。學生在實驗過程中遇到問題時，一般會立刻向老師求援而不是主動思考解決。由于學生人數多、實驗課時間又比較短，很多教師只能簡單地替學生排除問題，而沒有充足的時間啟發、引導學生自己解決實驗中的問題。最終導致學生獨立思考時間不夠，有問題立即求助，依賴性強。為了使大學物理實驗教學取得更好的教學效果，筆者結合本校物理教學的實際情況，對大學物理實驗教學中存在的問題提出相應的改進意見。

三

把物理學史引入大學物理實驗教學，提高學生學習實驗的興趣。若把物理學史引入到大學物理實驗教學中，則不僅可以提高教師的教學水平，而且可以讓學生更多地了解科學發展的歷程，提高學生的學習興趣。物理實驗中建立的許多理想模型、理想過程，運用了比較法、放大法、轉換法、模擬法、補償法、干涉法等。這些實驗設計都十分巧妙，可以開拓學生思路，使學生深刻體會到運用科學思想和方法發現真理的重要性。

重視預習過程。在排課過程中，應注意物理理論課在前，實驗課在后。學生在接觸實驗過程中掌握了理論知識，做起實驗就相對容易。另外，物理實驗中心應逐步完善教學網站，為學生提供網上預習平臺。學生通過網站可以提前了解實驗設備的名稱、性能、用途等，并觀看實驗內容、實驗演示錄像等豐富的教學資源，對實驗教學內容進行課前預習和課后復習，培養學生對實驗的自學和創新能力。

以學生為主導，轉變教學模式。對于基礎實驗，采用精講多問的教學方法，通過提問引導學生自己解決問題，鞏固經驗知識。對于綜合應用性實驗，采用啟發式教學方法，教師不急于解釋和處理實驗中的意外現象和故障問題，多反問學生，讓學生開動腦筋，通過循序啟發，培養學生發現和解決問題的能力。對于設計性實驗，學生可以根據老師提供的實驗項目，挑選自己感興趣的實驗題目，獨立設計實驗過程，完成實驗，處理數據等。由于老師在實驗過程中只是起到一定的指導作用，便給學生創造了不受約束的實驗環境，培養了學生獨立思考、勇于探索的精神。建立開放實驗室。通過預約模式，學生可以在課余時間設計自己感興趣的實驗，以便調動學習的主動性和積極性，培養創新能力。

嚴格把關實驗報告。首先，堅決杜絕抄襲實驗報告，形成良好的實驗氛圍。其次，重視實驗報告中學生對實驗數據處理和誤差分析的能力，鼓勵學生對實驗提出大膽改進的設想或解決方案。

總之，在大學物理實驗的教學過程中，應充分調動學生學習的積極性和主動性，使大學物理實驗課從真正意義上成為一門對培養學生的學習興趣、實驗動手能力、理解分析能力、科研創新能力有幫助的課程。

參考文獻：

[1]付靜，梁路光，姜廣軍.把物理學史引入大學物理實驗教學的研究[J].大學物理實驗，2009（1）.

[2]馮娟，周惟公，張自力，等.大學物理實驗教學的改革與實踐[J].中國地質教育，2004（3）.

[3]桑芝芳，彭玉華.大學物理基礎實驗教學現狀的調查分析[J].物理通報，2011（9）.endprint