大學物理實驗教學方法的幾點思考

張蓓 徐雷

摘要：大學物理實驗是一門十分重要的基礎實驗型學科。本文從教學形式、教學效果、因材施教以及評估體制4個方面，提出了關于大學物理實驗教學方法的幾點思考。

關鍵詞：大學物理實驗；教學方法；多樣性

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）23-0186-02

物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式以及物質間相互作用規律的一門學科，與人類的物質生活以及當今科技發展都有著緊密的聯系[1]。由此可見，物理學更是一門實驗科學，實驗是科學認識的基本方法[2-3]。本人在該學科領域有近十年的教學經歷，在實驗教學過程中發現了存在的一些問題，現提出關于大學物理實驗教學方法的幾點思考。

一、合理調控大學物理實驗形式的多樣性

針對理工科大學生的培養計劃，大學物理以及大學物理實驗課程的開設在同一學年。可以想見，這兩門學科對于物理知識的學習可謂是相輔相成，缺一不可。但在實際的教學過程中，由于學時有限、課程分布不當、資源不能有效利用等原因，存在理論教學與實驗教學嚴重失調的現象。長期這樣下去，就完全失去了大學物理實驗教學的意義。針對這一問題，急需加大調控大學物理實驗的多樣性來予以改善。在學習大學物理的過程中，與之相關聯的實驗大致可以分為三種形式：（1）隨堂演示實驗。有些實驗器具較為輕便簡潔，所占空間不大，便于老師能夠隨堂帶入教室。實驗操作相對簡單，耗時短，只需花費幾分鐘的時間，就能夠讓學生形象生動的看到整個實驗現象，從而加深對課堂中提到的物理原理的理解。這種實驗形式以老師操作，學生在座位上觀看的形式完成，所以學生不能近距離操作及觀摩，存在一定的局限性。（2）演示實驗。有些實驗原理在近代工業中已經發揮了巨大的應用，但實驗器具較大，不易搬入課堂，這就需要開設專門的演示實驗課程。該實驗形式主體為老師講解并動手演示，引導同學們近距離觀察實驗現象并展開討論，其后有興趣的同學還可以自己動手重復演示實驗。該形式可以有效地調動同學們對物理學習的興趣，主動思考，加深對物理學習的實用性的認識，但對鍛煉學生的動手能力有一定的局限性。（3）大學物理實驗課程。翻開大學物理教科書，會有很多的公式，這些公式不是簡單的數學符號，其背后都蘊含著深刻且豐富的物理意義[4，5]。結合大學物理教學內容，設有力學、光學、熱學、電學等相關實驗。這些實驗內容不會過于復雜，目的在于激發學生的實驗動手能力，掌握一些必要的實驗操作技巧。以上提到的這三種實驗形式，他們共同的特點在于：都和我們的理論教學密切相關。這三種形式各有所長，同時也各自存在不足之處。這就需要高校教師在教學過程中，合理調控大學物理實驗的多樣性，在傳授理論知識的同時，結合有效的實驗形式將生動形象的畫面展示給同學們，讓大家帶著問題去探索知識，強化學生對一些基本操作技巧的掌握，做到理論與實踐相結合。

二、針對不同類型的大學物理實驗，突出實驗側重點，達到實驗目的

很多同學粗淺的認為，進入實驗室就是按照老師的要求，盡快完成實驗就可以了。為修得學分，草草完成任務，對于實驗的目的和意義所知甚少。實際上大學實驗課程的開設對于促進大學生動腦、動手、提升應對困難的能力，學會團隊合作，以及從科學的角度重新認識物質世界等方面都具有深遠的意義。大學物理實驗大致分為預備性實驗、基礎性實驗、綜合性實驗以及設計性實驗這幾個種類。（1）預備性實驗主體目標在于教給學生一些常用的實驗觀測方法，以及對不確定度的評定方法。這一類實驗是為后期學生開設基礎性實驗、綜合性實驗打下基礎，側重點在于誘導學生了解物理實驗的嚴謹性，在實驗操作過程中要求做到規范、細致、合理、有效。（2）基礎性實驗，綜合性實驗。這是整個大學物理實驗的核心部分，就實驗的難度以及對學生的實驗要求較之前都有較大的提升。這部分的實驗安排與大學物理課程的內容緊密相關，重點在于學生通過自己動手，完成實驗操作，觀察實驗現象，測取相關物理量，與理論相結合進行比對。進而誘發學生思考，加深對所學知識的理解，激發對未知領域的探索。（3）設計性實驗。每個學期末，實驗教師都會為學生準備2～3個設計性實驗。要求學生根據對實驗的了解，自行撰寫實驗原理，設計實驗方案，評估誤差分析，達到實驗目的。通常選取較為簡單的實驗作為設計性實驗，諸如食鹽的密度，風動等。此類實驗特點在于能夠有效調動學生的主觀能動性，讓學生具體深入到實驗的前期規劃、準備、測試技巧、后期的數據評估以及誤差分析等細節，真正感受到實驗的意義。可見，大學物理實驗是一門內容極為豐富的學科，既有極大的廣度，還有一定的深度。針對不同類型的大學物理實驗，實驗老師有必要結合實驗目的，誘導學生突出實驗的側重點，讓學生的實驗能力、分析能力、學習能力及創造能力都能夠得到有效的鍛煉和提升。

三、結合學生的具體情況，調整實驗解說的深度

很多學生在中學時期就開始接觸物理實驗了，所以大學物理實驗課程的開設，一定程度上以“填平補齊”中學物理實驗為主要目的。但由于地域原因，不同地區的孩子所在中學的師資力量各不相同。就新疆本地的學生，在升入大學之后，就明顯可以看出南疆的考生與北疆的考生在中學階段所接受的教育存在地域差別。單以長度的測量這個實驗為例，一些南疆學生反映沒有使用過這種測量工具，但北疆的學生則表示他們在上初中的時候就已經使用這些測量儀器觀測物質的長度。這就需要實驗授課老師在實驗準備階段，廣泛了解學生的學習背景和情況，做到因地制宜，因材施教。對于從未接觸過這門實驗的學生要更為耐心細致地講解實驗操作原理，必要時還要手把手的就具體事例進行詳細講解；對于有一定基礎的學生，則要提醒其戒除對較為熟悉知識的自滿心理，強調規范操作的重要性，引導學生自我評估實驗數據，做到自查，并分析原因。

四、改良大學物理實驗考核評估體制

大學物理實驗注重的是學生的實踐操作水平，考核方式一般定為考查，即不通過考試評定分數。大學物理實驗的成績由預習成績+操作成績+數據處理成績+課后思考成績這4個部分構成。預習成績包括實驗目的、實驗儀器、實驗原理以及實驗步驟4塊內容占總成績的40%。操作成績包括數據記錄、實驗操作2塊內容合計占總成績的25%。數據處理成績包括數據處理，結果表示2塊內容合計占總成績的30%。最后課后思考成績主要涉及學生在完成實驗之后對實驗的原理、操作乃至實驗結果的小結和思考，可以對實驗提出自己的一些意見和建議，占總成績的5%。有一定比例的學生只是拿著實驗書悶頭照抄，對實驗原理不做推導和分析理解。進入實驗室后，不知道自己要做什么。實驗操作過程中有時甚至會出現別組同學混入獲取實驗數據的現象。后期處理實驗數據時，很多同學長篇大段地羅列大量數據，分析數據誤差很大，極有可能是由于粗心造成的計算錯誤。學生不深入了解誤差評估的意義，只是將自己的工作展示出來就大功告成了。不去檢查自己的數據處理存在哪些不當的地方，也沒有檢驗最后推導出來的結果是否合理。最后到課后思考，有些同學就把書本后面提出的思考題寫在報告冊上，并不作答，只是湊字數。以上提到的諸多問題均是多年實驗教學過程中，筆者發現的在學生中普遍存在的問題。學生一味地將實驗的目的放在獲取較高的實驗分數上，課前不潛心研究實驗原理，課上抄襲他人的實驗數據，課下不認真做數據分析，一個班級數據就只有3～5種不同結果，均是由于學生之間大量抄襲造成的。然而依據既定的成績評估體系，教師無法對認真實驗以及非認真實驗的同學給出明顯的差別評估，這就會極大地削弱學生學習大學物理實驗的興趣和積極性。因此，改良大學物理實驗考核評估體制已迫在眉睫。建議如下：原設的實驗報告冊上的分數應占最終實驗成績的70%，另30%的分數以期末考核的方式給予。每學期期末專門騰出2小時的時間，將學生分班，自行抽取考核的實驗名稱（均為課內完成過的實驗）。學生進入實驗室在規定時間內，由實驗老師監考，獨立完成實驗，并獲取實驗數據。依據實驗操作的規范情況、完整度、實驗數據的合理性等綜合情況，由實驗老師當堂賦分。相信通過這種考核形式上的改良，一定能夠有效地遏制學生敷衍完成實驗的現象，極大提高學生對大學物理實驗的重視度，激發學習興趣，達到學習目的。

物理學習是理論和實驗并重的一門學科，學好、學透大學物理理論課程，大學物理實驗的開設和意義就顯得至關重要。本文分析了大學物理實驗教學中方法和思路上存在的一些問題。介于這些情況嚴重影響了大學物理實驗課程與大學物理理論課程的并行程度，沒有真正實現大學物理實驗課程的教學意義，文中結合現有的教學條件，提出客觀有效的改良方案，期望能夠有效提升后期實驗教學。

參考文獻：

[1]馬文蔚.大學物理教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]邵明輝，黃繼陽，陳小藝.大學物理實驗課程的教學反思[J].科技創新報，2011，（1）：161.

[3]陳中鈞，俞眉孫.大學物理實驗教學的思考和建議[J].實驗技術與管理，2014，31（4）：186-188.

[4]姬丙正.大學物理實驗[M].新疆大學出版社，2007.

[5]康麗華.大學物理實驗教學探討[J].高教研究，2004，（3）：30-32.