大學物理實驗課程的教學與改革探討
——基于拉伸法測量楊氏模量實驗

胡 光，張 俊，唐亞陸

（淮陰工學院數理學院，江蘇 淮安 223003）

大學物理實驗課程的教學與改革探討
——基于拉伸法測量楊氏模量實驗

胡 光，張 俊，唐亞陸

（淮陰工學院數理學院，江蘇 淮安 223003）

大學物理實驗課程是高等院校理工農醫等專業必修的基礎實驗課程。目前在大學物理實驗課程教學中存在的問題較為典型，直接影響該課程的建設和發展。文章以拉伸法測量楊氏模量實驗為例，提出明確目標、簡化程序、提高效率，切實做好大學物理實驗課程教學工作的具體方法，并對高等院校如何做好大學物理實驗課程的教學工作提出建議。

大學物理；實驗；課程教學；拉伸法

費曼總結學習物理的五個理由，其中第一個就是學會怎樣動手測量、計算與應用，即要求學習物理的人員接受物理實驗課程訓練。大學物理實驗課程作為一門獨立設置的基礎必修課程，一般是大學生進入高等學校后學習的第一門實驗課程。該課程的學習不僅是讓學生接受較為嚴格的實驗技能訓練，更為重要的是培養學生養成良好的實驗習慣，為今后的科學研究奠定基礎。

1 大學物理實驗教學存在的典型問題

隨著高等教育事業的飛速發展，高校錄取學生比例及人數有了大幅提高，加之社會各界對高等院校的期求和評價機制發生巨大變化，這些都將直接影響大學物理實驗課程的教學工作。目前，在高等院校中大學物理實驗課程教學存在的典型問題有：

1.1 大學物理實驗課程的基礎地位有被動搖的趨勢

大學物理實驗課程在許多高校都處于從屬地位，尤其是功利思想進入高等院校中后，大學物理實驗課程既不是理論課程，又不是專業課程，更不是考研課程。許多高校領導普遍對大學物理實驗課程教學不夠重視，大學物理實驗課時被大幅度減少；大學物理實驗設施投入僅僅能夠維持最基本的教學；大學物理實驗課程被邊緣化，其基礎地位有被動搖的趨勢。

1.2 大學物理實驗課程要求較高，過程繁瑣

（1）大學物理實驗課程培養目標定位較高。多數文獻認為大學物理實驗課程的教學目的有：①讓學生接受較為嚴格的實驗技能訓練，掌握進行科學實驗的基本知識、方法和技巧；②培養學生敏銳的觀察力和嚴謹的思維能力，培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力；③培養學生養成良好的實驗習慣，為今后的科學研究奠定基礎。把大學物理實驗課程說得非常重要，似乎不學習大學物理實驗課程以后就不能夠從事科學研究了。

（2）同時大學物理實驗課程教學過程比較繁瑣。對于每個實驗，學生必須完成實驗環節的全部流程。學生實驗前要預習實驗，基本上弄清楚整個實驗的大概流程才能夠到實驗室做實驗。要了解實驗目的、實驗儀器的使用，掌握實驗原理、實驗過程，熟悉數據記錄和數據處理過程，還要寫出實驗報告，做好實驗思考題，面面俱到的結果是面面不到，常常導致學生做完實驗后什么都不知道。

1.3 青年教師不愿從事大學物理實驗課程的教學工作

目前在高校中許多青年教師不太喜歡從事大學物理實驗課程的教學工作，造成這種現象的主要原因有：①畢業生選擇到高校去做大學物理實驗教師，不是出于喜歡大學物理實驗這門課程或喜歡教師這個職業的，而是由于目前社會的就業壓力；②目前許多高校對教師的評價體系不利于大學物理實驗課程的教師，高校教師的收入待遇、職稱職務晉升等主要與科研工作（項目、論文、成果）掛鉤，大學物理實驗課程教師工作量大，課時經常被打折扣，教師待遇和地位較低。在大學物理實驗教學崗位的高學歷高職稱的老師一般都會轉崗到理論教學崗位或科研崗位。即使是留在大學物理實驗教學崗位的青年教師主要精力也放在提升學歷和職稱上，不能夠安心教學、研究教學。

1.4 多數大學生對大學物理實驗課程不感興趣

高等院校選修大學物理實驗課程的專業有理工農醫等專業，部分文科背景的專業學生也選修大學物理實驗課程。由于大學物理實驗課程一般都安排在一二年級，學生此時學習的其他課程較多，學習任務繁重。而大學物理實驗課程在同一個學期安排實驗項目又比較多，加上大學物理實驗課程要求較高，過程繁瑣，學生顧不過來，忙于應付；同時一些青年教師在教學中，由于沒有實際教學經驗，采用填鴨式、滿屏灌方式教學，上課和學生缺乏溝通和交互，教學水平和課堂效果不太好；另外多數學校的大學物理實驗教學內容不貼實際，與后續課程聯系不緊密，學生學習沒有挑戰性，感覺枯燥無味。長此下去，多數大學生對大學物理實驗課程就失去了興趣，選修大學物理實驗課程僅僅是為了獲得學分而已。

2 做好大學物理實驗課程的教學工作的措施

針對上述提到的大學物理實驗課程教學存在的典型問題，提出明確目標、簡化程序、提高效率、切實做好大學物理實驗課程的教學工作，具體做法是：

2.1 依據相關要求修訂人才培養計劃

依據教育部《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》（2010版年）建議，修訂理工等專業人才培養計劃。為滿足不同層次人才培養的需要，構建面向全校各專業由低到高、從基礎到前沿的分層次教學方式；開設一定數量的基礎性實驗、綜合性實驗、設計性或研究性實驗；保證大學物理實驗學時不少于54學時；實驗分組為1人1臺儀器，達到了《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》的建議和要求；確保大學物理實驗課程的基礎地位不動搖。

2.2 創建大學物理實驗精品課程

制定新的大學物理實驗課程教學目標和課程體系內容，利用現代教育技術開設大學物理仿真實驗和物理演示實驗；與網絡結合，加快大學物理課程信息化建設，建立網上實驗考核系統實現大學物理實驗課程網絡化考核。

2.3 合理分配教師資源

讓物理中心所有高學歷高職稱的教師參與大學物理實驗教學。實驗課程比理論課程對教師的要求更高，實驗教師不僅要熟悉物理理論知識，還要熟悉實驗儀器原理操作，更要懂得如何與學生溝通交流。實驗過程中也能夠體現出人性化和個性化教學方式，保證了在教學過程中以學生為中心，不斷提升大學物理實驗課程教學水平。

2.4 全面開設大學物理實驗選修課程

面向全校學生，尤其是文科類專業學生，開設大學物理實驗選修課程。采用開放式實驗教學模式，讓學生自己根據教學要求，在網上預約實驗，自主地選擇實驗項目、實驗時間；建立大學物理實驗興趣小組，培養學生對大學物理實驗課程的興趣和動手創新能力。

3 拉伸法測量楊氏模量實驗的教學分析

拉伸法測金屬絲楊氏彈性模量實驗是大學物理實驗課程中比較經典的實驗之一。從實驗目的上看就有三點，①要掌握用光杠桿法測微小長度變化量的原理；②學會用拉伸法測金屬絲楊氏彈性模量；③學會用逐差法處理數據；與此相應的是，拉伸法測金屬絲楊氏彈性模量實驗難點也是三個，分別是光杠桿原理、調節望遠鏡并在望遠鏡中找出標尺圖形，逐差法處理數據。

在教學過程中緊緊圍繞望遠鏡的調節，要求讓學生嚴格按照實驗教材中的操作步驟完成實驗。實驗步驟不能改變，不能丟漏，只有做好了上一步以后，才能夠再做下一步，以此來培養學生嚴格遵守實驗操作規程；實驗中老師負責答疑解惑，禁止老師演示實驗過程，要求學生能夠在規定時間里調節好實驗儀器，測量出合格數據即可。

事實上本實驗中光杠桿原理和逐差法處理數據，屬于實驗理論，光杠桿原理在實驗中描述如何將楊氏彈性模量的理論公式

轉化為楊氏彈性模量的測量公式

而逐差法處理數據是將數據分成兩組，取相應的差值，每個數據在平均值內都起了作用，平均值為

這樣可以保持多次測量的優越性。光杠桿原理和逐差法處理數據對應的公式學生在實驗中很難記住。在課程中，教師要求學生知道光杠桿原理就是將微小尺寸放大測量的一種方法，而逐差法處理數據就是具有保持多次測量數據的優點，對照課本能夠在實驗過程中應用即可。

在實驗中發現對于許多同學來說，實驗最難的部分就是調節望遠鏡找讀數。不少同學甚至在整個實驗過程中都調試不出望遠鏡中標尺。如果學生嚴格按照教程說明：①讓光杠桿的平面鏡大致與平臺垂直，使望遠鏡筒與反射鏡處于等高水平；②粗調。調節望遠鏡、標尺和光杠桿鏡面的相對位置，直至在望遠鏡外，沿其管軸看到小鏡內出現標尺的象；③細調。調節望遠鏡目鏡，使十字叉絲清晰，然后調節目鏡和物鏡之間的距離，使通過望遠鏡清楚地看到經小鏡反射的標尺象，再消除視差，實驗很快就會完成的，學生也會從完成實驗操作中獲得喜悅。

部分學生在規定時間內完不成本實驗，主要就是沒有嚴格按照操作規程操作，上一步沒有完成就去做下一步，或者上下步驟顛倒；教師在實驗教學中要反復向學生強調，不嚴格按照操作規程操作的話，實驗現象要么做不出來，或者即使做出來了，實驗測量出來的數據結果也是不符合要求的。

4 結束語

對于高等院校來說，必須重視基礎實驗課程教學，尤其是要重視大學生入學后首先遇到的大學物理實驗課程教學。學校要明確教師的首要任務應該是搞好教學，正確對待教學與科研之間關系。引導教師尤其是青年教師研究新形勢下教學規律，安心教學，學校在職稱評定、職務晉升和授予榮譽等方面優先考慮教學效果好的老師。在教學改革中，確立以學生學習為主、教師指導為輔的大學物理實驗教學方式，激發學生學習興趣，改進大學物理實驗課程教學考核方式等，提高大學物理實驗課程教學效果和教學質量。

[1]肖立娟.大學物理實驗教學的現狀與教學改革的探究[J].大學物理實驗,2015,(6):114-116.

[2]朱小芹,薛建忠,唐煌.創新大學物理實驗教學的實踐與研究[J].江蘇理工學院學報,2015,(4):101-103.

[3]崔連敏.淺談大學物理實驗教學存在的問題和方法[J].大學物理實驗,2015,(12):124-126.

[4]曹顯瑩,曲陽.基于慕課模式的大學物理實驗教學改革與創新[J].物理實驗,2016,(5):25-28.

[5]高祖慶,葉宏光.構建大學物理學基礎性地位的質量保障體系[J].曲靖師范學院學報,2008,(11):95-98.

G420

A

1006-6012（2016）12-0225-02

胡光（1966-），男，江蘇泗陽人，碩士，副教授，研究方向：應用物理學。