大學物理演示實驗對大學物理教學的輔助作用

郭曉嬌

摘 ? ?要： 大學物理課程是工科高校的基礎教學內容，大學物理演示實驗是大學物理教學的重要組成部分。本文闡述了高校大學物理教學現狀，通過分析作者所在高校演示實驗的教學情況，探索演示實驗的新教學模式，充分發揮其對大學物理教學的輔助作用，優化大學物理教學質量和教學效果，激發學生學習興趣，培養學生科學素養和創新能力。

關鍵詞： 物理演示實驗 ? ?大學物理教學 ? ?輔助作用

引言

物理學是自然學科的帶頭學科，是當代技術發展的最重要基礎，其發展過程中形成的基本概念、基本理論、基本方法、基本實驗手段都已經成為其他自然科學重要概念的基礎和研究的手段[1]。

1.大學物理教學現狀

目前，我國高等院校都已開設大學物理課程作為工科各專業重要的必修基礎教學內容。大學物理是學習各自然學科的基石，涵蓋了力、熱、光、電等多學科的核心內容。其教學內容量大，涉及學科領域較廣，教學內容和教學任務繁重。按照工科大學物理教學基本要求，大學物理的講授學時為126學時，但據了解，我國高校往往達不到這一標準。筆者學校為工科類高等院校，大學物理的講授學時為96學時，相較要求的標準少了30學時，共約占要求標準的72.6%。即便目前的學時量已經很少，但仍面臨被縮減的命運。如何利用有限的課時講授好大學物理課程，保證教學質量和教學的效果已經成為擺在我們面前的一個嚴峻問題。

目前，大學物理的教學內容以經典理論、經典的定理、定律為主。近代物理和前沿科技內容較少，學生對近代物理部分內容掌握得不好。例如量子力學抽象的概念、相對論內容等，學生以往沒有接觸過這類內容，勢必會不容易理解，如果能用簡單直觀的方式對近代物理抽象的定理定義進行合理解釋，則定能收取得事半功倍的效果。目前國內外都已針對大學物理課程開設了大學物理演示實驗，該類實驗的設計簡單，演示現象明顯，演示原理、概念易于被學生感知、理解，因而能達到既縮短課時，又優化教學質量和教學效果的目的。

2.大學物理演示實驗教學考核情況調查

筆者對自己所在高校進行了1個學期的大學物理演示實驗跟蹤調查，本校大學物理演示實驗以集中授課形式開展，每班每學期有2個學時課程，以學生觀看教師演示為主。演示實驗采用的考核方式為：學生在課后撰寫一篇自己感興趣的實驗題目的小論文。筆者通過學生撰寫論文的情況研究分析演示實驗在大學物理教學中所起到的積極輔助作用。

對本學期一個組態包括4個自然班共173名學生的演示實驗課程小論文書寫情況進行研究統計分析，通過統計撰寫各論文題目的數目了解學生所感興趣的內容和領域。統計結果如下圖表1：

圖表1 ? ?演示實驗各論文題目寫作人數

如圖表1所示，排名第一位為3D電影，共48人，占總人數的27%;第二位為錐體上滾，共37人，占21%;第三位為黑洞、時空彎曲，共26人，占總人數的15%;剩下的依次排序為魚洗、普氏擺等。通過對上述演示實驗論文題目的統計分析發現，學生對前沿科技、高新科技，更貼近現實生活的產業科技比較感興趣，例如3D電影，黑洞，時空彎曲等。對物理學科和多學科交叉領域具有濃厚興趣。

筆者還對學生撰寫論文內容進行了研究分析。分析顯示，學生在撰寫演示實驗論文時，會自覺查閱相關的中英文前沿科研文獻，掌握論文的書寫格式，提高自我科學認知能力，提升自我科研能力和科研水平。例如，學生撰寫3D影像技術論文時，針對3D技術這一物理前沿名詞進行深入挖掘，給出3D技術的起源、發展史及發展歷程，討論裸眼3D這個新科技概念，提出實現3D技術的各項優缺點，討論該技術在現實生活中的實際應用，即3D電影的商機，同時指出這一新科技存在的弊端：如容易引起疲勞、眼睛緊張、頭痛等，提出呼吁在追求科技創新和商業利益最大化的今天，應更關注生命本身的科學價值觀。在論文中，學生顯露自己心聲，渴望走進真正的物理，渴望大學物理教學內容不再是一個個物理名詞、物理抽象符號、一系列數學公式推導，渴望看到物理學的理論知識更多地應用于實踐中。

總之，大學物理演示實驗具有把復雜的物理理論用簡單的演示實驗詮釋出來的獨特優勢。演示實驗能將學生以往的記憶性知識和生活所感所見相結合，從而有效縮短學生理解抽象理論的時間，達到縮短課時、提高教學質量的目的，更好地激發學生學習物理的興趣，給學生更多學習的動力。我們要不斷完善大學物理演示教學，使之與理論課程相配合，不斷探索演示實驗教學新模式，充分發揮其輔助作用。

3.演示實驗新教學模式的探索創新

（1）講授理論課程中，加入與其相關的演示性實驗。例如講授導體靜電屏蔽的尖端放電內容時，可以把尖端放電組合儀器拿到課堂上進行演示，讓學生通過感官實際理解尖端放電效應，了解尖端放電效應在現實生活中的應用（避雷針、靜電除塵等）。找出學生感興趣的點，更好地激發其好奇心與求知欲。

（2）將演示實驗課程制作成慕課微小視頻，在課堂上播放，或者上傳到教務處網站上，或者分享到與學生共建的網絡平臺上，還可將與演示實驗相關的文獻、視頻上傳，以方便學生查閱和下載，從而能夠讓學生在較短時間內更深入地理解抽象的物理科學理論。

（3）開放實驗教學，營造自由開放的研究氛圍，建立容忍失敗的創新文化。將演示實驗室定時開放，讓有興趣的學生有充分的時間觀察研究在實驗課上沒有操作過的實驗，為學生營造自由的創新研究環境。

（4）加強演示實驗網絡空間的建設，使網絡空間成為學生獲取知識的有效途徑，現代大學生本身對電子產品和互聯網利用率較高，對其有濃厚興趣，可以利用學生的這一特征建設演示實驗網絡空間，實現網上預約實驗室，可在校園網絡平臺上實現預約[2]。還可利用手機下載客戶端預約軟件APP，或建立演示實驗微信公眾號完成演示實驗室的預約，以達到節約時間、提高效率、節省人員開資的目的。

（5）提倡多元演示實驗考核辦法。演示實驗的課后考核多以書寫實驗報告、論文形式為主。書寫實驗報告有利于學生掌握實驗原理、實驗過程撰寫小論文，能夠提高學生發現問題積極查閱文獻，掌握撰寫論文格式等能力。然而，我們不提倡采用單一的考核方式，而是采用書寫和操作相結合的多元實驗考核方式，從而達到更好的教學效果。

結語

物理學本身就是一門實驗科學，所有自然學科都離不開實驗基礎，實驗是科學理論的基礎和檢驗標準，是修正理論錯誤的依據，是發現新理論的起點[3]。因此，我們要把演示實驗課程與大學物理理論課程有機結合起來，充分發揮演示實驗對物理課程的補充和輔助作用，秉承理論教學與實踐教學并重的教學理念，在授課中融入演示實驗，轉變傳統演示實驗教學模式，引入開放式實驗教學，創建演示實驗網絡平臺，提倡多元實驗考核辦法[4]。演示實驗具有現象直觀、操作簡單的特點，相信充分利用好演示實驗一定能優化大學物理教學質量和教學效果，拓寬學生的視野，培養學生良好的科學素養，創新思維，以及對新時代科技前沿的敏銳觸角。

參考文獻：

[1]鄭文珍.工科大學物理教學與改革幾個兩難問題的分析與討論[J].物理通報，2015（4）.

[2]金桂，黃小益.姚敏，等.在大學物理演示實驗教學中培養學生的創新思維能力[J].物理通報，2014（5）.

[3]張豐強，余仲秋.漫談物理學中的科學精神[M].河南：河南人民出版社，2010.

[4]李賢麗，秦顯榮，牟海維，等.大學物理演示實驗教學模式的改革與實踐[J].科教導刊，2013（4）.