應用型本科院校大學物理實驗教學的實踐與思考

笪誠

摘 ? ?要： 隨著經濟發展和工業化進程推進，社會對應用型人才的需求越來越多，高等教育正走向以培養應用型人才為主的多元化教育。新形勢下，大學物理實驗教學工作面臨許多新問題，本文對這些問題進行思考與探索，試圖在教學實踐中解決這些問題，推動大學物理實驗教學進步。

關鍵詞： 大學物理實驗 ? ?應用型本科院校 ? ?教學手段

隨著我國國民經濟快速發展和工業化進程不斷推進，地方經濟對高等教育本科人才類型的需求趨向多元化，特別是對應用型人才的需求越來越大，高等教育正在從精英教育走向以培養應用型人才為主的多元化教育。這種形勢下，作為基礎實驗課的大學物理實驗應如何適應形勢發展呢？筆者作為有多學科背景（本碩博專業不一樣）的教學人員，在大學物理實驗教學實踐中有諸多體會，并對目前大學物理實驗教學中存在的問題和對策進行一系列思考。

一、對大學物理實驗和理論課教學進行整合同步，改變理論與實驗割裂的現狀

目前大學物理和大學物理實驗是兩門獨立課程，往往是同時開設的，造成很多實驗在做的時候，實驗原理在理論上還沒有學習，極大影響實驗效果。應根據大學物理課程的教學進度，調整大學物理實驗項目順序，讓大物實驗在該實驗涉及的理論講授后一周內進行，使學生通過實驗及時驗證所學理論知識，同時用學習的理論解釋實驗現象，達到理論聯系實踐的效果。

建議本著教育以人為本的原則，將大學物理課程理論教學與實驗教學統籌協調安排，可能的話將大學物理實驗和理論課整合成一門課，實驗作為整個課程一個不可割裂的部分看待（就像其他課程一樣），有利于任課教師整體考慮理論與實驗的關系。

二、對大學物理實驗內容、實驗管理方式、實驗教學方法和手段進行改革

1.實驗內容改革

目前大學物理實驗項目較多，而學時一再壓縮，要想都做不現實。那么哪些實驗該做，哪些實驗選做甚至不做，才能達到最佳效果呢？教學實踐中應根據不同專業后續課程的需要，對大學物理實驗進行取舍。如對機械工程專業來說，力學類實驗最有用，應該都做，而像弗蘭克-赫茲實驗就沒必要做。對電子科學與技術專業來說，力學類很多實驗如單擺測重力加速度就沒必要做，而弗蘭克-赫茲實驗應該做。還有些實驗，如長度測量和誤差處理，應該所有專業都應該做，因為基本測量方法和誤差處理所有專業都會涉及，也是所有實驗的基礎。可以根據不同專業分成必做實驗和選做實驗，必做實驗是與本專業后續課程密切相關的，所以必須做，而選做實驗是學生根據個人情況有選擇性地做。具體是機械類專業力學類實驗全做，部分光學實驗如牛頓環測厚必做，電學和熱學部分實驗選做;而電子信息類專業電學和光學實驗全做，力學和熱學部分實驗選做等，總之大學物理實驗項目應充分征求各專業的專業課老師的意見，利用好有限的大學物理實驗學時，以做到學以致用。

另外大學物理實驗課程教學內容應注重與最新科研、工程和社會應用實踐的聯系，融入科技創新和實驗教學改革成果。

2.實驗管理方式改革

目前我國應用型本科院校大學物理實驗課有規范化教學和開放式教學兩種模式。規范化教學是由實驗指導教師指導學生在規定的上課時間內完成既定實驗項目;而開放式教學是將實驗全部擺出，學生根據自身情況預約時間選擇實驗項目到實驗室完成，實驗教師只在實驗室值班和答疑。目前大多數應用型本科院校由于人力物力的原因采用規范化教學;少數條件好的學校采用開放式教學。教學實踐中發現這兩種模式的單一采用已不能適應需要，應采用二者結合的方式。學生初學這門課的時候采用規范化教學，通過幾次規范化實驗課，讓學生掌握一些基本實驗技能、實驗方法與處理數據技巧，使其初步具有獨立操作能力。然后將部分實驗開放，由學生自由選擇項目做。如電學實驗，先采用規范化教學法，讓學生熟悉電流表和電壓表等儀器的用法，掌握基本技能，再采用開放式教學，將惠斯通電橋的應用、電表改裝及校準等實驗需要的儀器擺出，由學生選做。學生自己設計實驗方案，自己挑選儀器。這樣學生既受到規范化工程訓練，又提高學生物理學思維和獨立工作能力，為今后專業實驗奠定扎實基礎。

建議有條件的應用型本科院校的大學物理實驗室建立自己的教學網站，學生在網上根據每學期實驗設置情況選擇實驗項目和實驗時間，同時允許學生退選和補選實驗，給學生一定的回旋余地。學生通過網絡及時了解實驗成績，通過網絡社區與老師討論，這種“交互式”師生關系能充分調動學生的學習積極性和主觀能動性，激發學生對實驗的興趣，培養學生創新意識和能力。

3.實驗教學方法和手段改進

大學物理實驗要重視演示實驗的功能，增強學生的學習興趣。對一些實際生活中難以見到的物理現象，演示實驗能增強理論講授的說服力。而與生活生產密切相關的高科技含量較高的演示實驗對引導學生了解科學前沿具有重要意義。對一些不易實物演示的，則可通過計算機模擬，如微觀的、宏觀的、極慢的、極快的物理過程采用計算機進行逼真模擬，放大或縮小物理場景，將物理過程形象地展示在學生面前，使學生透徹理解物理本質。建議教師自制一些演示實驗的工具，學校投入一定經費購置一些演示儀器，供大學物理實驗教學使用。

大學物理實驗同樣重視仿真實驗，如用有關軟件模擬電場線，磁力線的分布，讓學生通過仿真實驗獲得對物理知識的感性認識。部分大學物理實驗還可考慮與專業實驗對接，如三線擺測物體的轉動慣量可以考慮和理論力學或者機械原理的有關專業實驗對接，以達到提高學生知識水平和能力的目的。

實驗數據處理和作圖是大學物理實驗中的重要環節。部分實驗數據繁雜，計算量大，手工繪圖粗糙，處理結果偏差較大，使學生花大量時間用于數據計算而忽視實驗本身的物理內涵，本末倒置，因此建議在大學物理實驗教學中引入相關軟件，如Excel、Matlab或Origin用于數據處理和繪圖。

4.在實驗中引進物理學史教育

注意在大學物理實驗課中引入物理學史教育，可以受到良好的教學效果。做實驗時，介紹一下該實驗在物理學中的歷史地位和影響、最初思路方法、做該實驗的第一個科學家，道出相關理論的源流、發展、驗證和形成過程，激發學生好奇心和興趣，使下面的講解變得容易，實驗效果無疑非常好。同時通過物理學史的介紹將相關理論知識聯系在一起形成知識面，從而加深學生對理論知識的理解和掌握，對科學家事跡的介紹有利于培養學生實事求是的科學態度和嚴謹認真的科學精神。所以，大學物理實驗課中引入物理學史教育具有重要意義。

三、在大學物理實驗教學中貫穿安全教育和愛護設備教育

1.培養學生安全意識

安全意識是當代大學生的基本素養之一，但在大學物理實驗教學實踐中，發現很多學生安全意識淡薄，這一點在電學實驗中尤為突出。特別做交流電實驗的時候，有同學圖省事改動線路時不切斷電源，帶電操作，這是非常危險的事情，極易產生人身傷害。建議大物實驗時，把實驗安全問題放在首要地位，樹立學生的安全意識，告誡學生按照實驗規程操作。還有些同學紀律散漫，在實驗過程中打打鬧鬧，很容易跌倒，地上有開關，弄不好碰破了頭會導致人身傷害，所以在大學物理實驗教學的同時要貫穿安全教育。

2.培養學生愛護實驗設備、愛護公物的意識

在大學物理實驗教學中，發現很多同學對實驗設備不愛惜，如電學實驗中，個別人不按要求，將電壓一個勁兒往上調，導致白熾燈燒掉了，還有個別同學野蠻操作，特別對示波器的探頭線，經常硬拉強拽，造成不必要損壞。對導線的插拔有時不按照要求捏住根部進行，而是強拉線身，導致很多導線看似是好的，實際上已經不導通了。

針對這個問題，應該對學生展開愛護實驗設備教育，在給學生演示示波器探頭線和導線插拔的正確方法時，嚴肅實驗室紀律和操作規程，讓他們明白只能將電壓調到實驗指導書允許的上限就不能再上調了，另外引導學生想一想，為什么現在實驗室的好多設備不能用，有那么多故障，是什么原因造成的？師兄師姐們過去是不是也像我們現在這樣不愛惜設備，導致現在很多實驗開展起來困難重重？如果我們繼續不愛惜實驗設備，那我們的師弟師妹們以后做這些實驗的時候不是情況更糟嗎？很多同學都表示一定要愛惜設備，不能給師弟師妹們留下爛攤子。

經過幾次實驗時的安全教育和愛護設備教育過后，學生的安全意識有了明顯提高，操作設備溫柔多了，在做光學實驗的時候，都知道不能用手捏透鏡，收到良好效果。

四、在大學物理實驗教學中貫穿素質教育和育人功能

1.組織紀律性、協作精神和團隊意識培養

大學物理實驗教學的根本目的是培養人，組織性、紀律性、協作精神和團隊意識是新時代大學生必備的素質，大學物理實驗教學中，發現不少學生組織性紀律性很差，協作能力很差，實驗前不預習，實驗過程中毫無頭緒，大聲喧嘩，實驗課遲到缺勤現象嚴重。教學實踐中，我通過班干部和部分同學了解到班上哪些同學學習比較認真，態度比較端正，指定他們擔任各個小組的組長，讓他們在實驗前督促同組人提前預習，來實驗室時互相提醒不遲到，實驗后及時寫實驗報告。另外指定動手能力比較強的同學輪流演示實驗，具體措施是自己主動報名加其他同學民主推薦，排定每次實驗演示的同學，這些同學在實驗前認真預習，吃透實驗精神，有什么問題在實驗前事先和我溝通，并且提前將實驗預做一下，總結出現的問題并準備解決預案。正式上實驗課的時候，讓這個同學演示給其他同學看，我在旁邊講解，提醒大家注意事項，以及可能出現的現象和解決辦法，在確認同學們都弄明白的情況下，讓他們2～3人一組分組實驗，實驗中出現的問題讓他們及時舉手向我提問，我及時幫他們觀察出現的問題，引導他們用書本上的理論知識進行分析，找出癥結，并最終順利完成實驗。

2.規范性實驗報告和應用文寫作能力培養

實驗報告是對一項實驗工作做出規范的、全面的、實事求是的總結，并以書面形式表達出來。撰寫完整規范的物理實驗報告是教學的重要環節，也是當代理工科大學生的基本技能技巧。但在大學物理實驗教學實踐過程中發現很多大二學生居然不知道完整的實驗報告怎么寫，這些學生的實驗報告往往是將測得的實驗數據一羅列，就沒下文了：沒有分析，沒有結論，沒有思考。

針對這個問題我以“怎樣寫實驗報告”為題在實驗前給每個小組都詳細講解一遍：應該如何寫，包括哪幾個部分，要注意哪些東西，然后結合部分實驗報告進行點評。并且提醒同學們實驗報告是一種應用文寫作，以后工作中，還可能有類似報告要寫，雖然有所差別，但大同小異，套路是一樣的，今天寫實驗報告，將來在工程技術工作實踐中就可能要寫研究報告、工程技術報告，所以同學們要高度重視它，切實提高應用文寫作能力，為今后工作打下基礎。

經過幾次大學物理實驗，學生的實驗水平明顯提高，一般問題都能自己解決，完整的數據表格也能輕松搞定，而且學生問的問題也上了檔次，實驗報告寫得越來越認真，圖表都很清楚、明顯規范。很多同學都表示通過大學物理實驗課，確實學到了不少東西，加深了對書本知識的理解，弄清楚了很多概念，而且改掉了過去散漫的作風，養成了嚴謹的工作態度，提高了協作精神，團隊意識明顯提高，受益匪淺，達到了素質教育的目的。

五、改進大學物理實驗考核體系

改進實驗考核方法，旨在提高教與學的積極性。目前大學物理實驗考核由平時成績與課期末考試成績兩塊組成。平時成績包括出勤率和實驗報告撰寫，期末考試成績《大學物理實驗（上）》是考核學生處理實驗數據方法的掌握，而《大學物理實驗（下）》是考核實驗原理，導致學生實驗過程中不認真對待，數據抄襲現象嚴重。不少同學在大學物理實驗結束后做專業課實驗，連萬用表都不會用。為了保證實驗課教學質量，建議對《大學物理實驗（下）》進行實驗操作考核。抽簽決定考試項目并單人操作，當場評分。由于有期末單人操作考試的壓力，因此學生的實驗態度發生了根本性變化，由以往只注重實驗結果向注重實驗操作步驟及實驗報告轉變，態度積極認真，效果良好。

在對學生的考核上，強化平時成績，平時成績占80%，同時注重考查學生自學能力（預習報告，20%）、表達能力（數據處理和分析，20%）和操作能力（20%）。考核方式除筆試、抽簽操作外，還應建立多元化實驗考核方法，如學生自制實驗器材的，或者改進實驗方案的都可以折算成平時成績的一部分，大大激發學生學習興趣和創新能力。另外為了提高學生實際操作能力，缺做實驗的學生允許補做或重做。

隨著時代進步和教育改革深化，大學物理實驗教學實踐中還會面臨更新形勢，還會遇到更多問題，但我相信，只要秉承一顆責任心，堅持教書的同時育好人的原則，遇到問題想辦法解決，甚至創造條件解決，就能不斷提高大學物理實驗的教學水平，推動大學物理實驗教學進步。

參考文獻：

[1]徐翠艷，符偉.工科大學物理實驗教學模式的探討[J].錦州師范學院學報（自然科學版），2001，21（4）：66-67.

[2]陳冬穎，任紅.工科大學物理實驗教學改革研究[J].合肥學院學報（自然科學版），2007，17（4）：81-83.

[3]路峻嶺，陳信義，王延吉.強化演示實驗，開展大學物理研究型教學[J].大學物理，2008，27（5）：44-45.

[4]鄭志遠，周惟公，詹志飛.提高工科大學物理實驗教學質量的幾點認識與實踐[J].實驗室科學，2007（3）：14-16.