應(yīng)用型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生能力培養(yǎng)探索

羅賢清

摘要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)高校一年級(jí)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門重要的實(shí)踐性基礎(chǔ)課程，它是對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和動(dòng)手能力培養(yǎng)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、大膽性，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題和尋求解決問題的辦法，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力以及分析問題和解決問題的能力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力都得到了提高，同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）03-0150-02

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。古往今來，物理學(xué)本身的發(fā)展和創(chuàng)新無不與物理實(shí)驗(yàn)密切聯(lián)系。物理學(xué)中的任何創(chuàng)新成果都源自實(shí)驗(yàn)，而且都必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)[1]。諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)100多年來，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果中因?qū)嶒?yàn)物理方面做出杰出貢獻(xiàn)而獲獎(jiǎng)的占2/3以上。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者華裔科學(xué)家丁肇中教授在諾貝爾頒獎(jiǎng)儀式上用漢語發(fā)表演說時(shí)說：“事實(shí)上，自然科學(xué)理論不能離開實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，特別是物理學(xué)是從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的。”“我希望由于我這次得獎(jiǎng)，能夠喚起發(fā)展中國(guó)家的學(xué)生的興趣，而注意實(shí)驗(yàn)工作的重要性。”

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)高等院校學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門重要的實(shí)踐性基礎(chǔ)課程，它不僅有助于學(xué)生真正理解物理理論知識(shí)，而且是提高學(xué)生分析問題、解決問題能力的不可缺少的環(huán)節(jié)。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可使學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)在解決科技問題方面得到必要的、基本的訓(xùn)練，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)風(fēng)、科學(xué)態(tài)度以及辯證唯物主義世界觀有著不可忽視的作用。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、思維能力以及創(chuàng)新意識(shí)與能力的重要教學(xué)過程，本文在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一過程中對(duì)應(yīng)用型大學(xué)學(xué)生能力的培養(yǎng)進(jìn)行了探索。

一、學(xué)生動(dòng)手能力的訓(xùn)練

我校是一所民辦大學(xué)，開設(shè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一學(xué)期開始的，可以說是大學(xué)生最早接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的課程，它對(duì)學(xué)生以后的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練起著重要的基礎(chǔ)作用。目前，學(xué)生普遍動(dòng)手能力較差，針對(duì)這一實(shí)際，對(duì)于應(yīng)用型大學(xué)，怎樣提高學(xué)生的動(dòng)手能力就是迫切需要解決的問題，就要不斷進(jìn)行探索。以往學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，通常是老師先給學(xué)生做一遍示范，然后學(xué)生就按照示范去做。這樣學(xué)生做實(shí)驗(yàn)是被動(dòng)的。因此，要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，就要改變這種模式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的主動(dòng)性與積極性。因此，我校在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中進(jìn)行了改革。如在用磁場(chǎng)儀測(cè)磁滯回線實(shí)驗(yàn)中，以前是先給學(xué)生做連線示范，強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)后再讓學(xué)生去做實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在改為讓學(xué)生自己參考實(shí)驗(yàn)儀上的連線圖連線，連線后自己檢查無誤后再接通電源。開始時(shí)，學(xué)生還有點(diǎn)兒膽怯。教師就鼓勵(lì)學(xué)生不要害怕，告訴學(xué)生整個(gè)連線過程是安全的，不會(huì)損壞儀器，也不會(huì)傷害到學(xué)生。于是，學(xué)生們就大膽地連線，在老師的指導(dǎo)下，順利地完成了實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們的收獲也較大。學(xué)生通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)動(dòng)手的能力得到了訓(xùn)練，同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生閱讀儀器使用說明書就能正確操作使用儀器的能力。

二、學(xué)生分析問題和解決問題能力的訓(xùn)練

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中摒棄了以往的“保姆式”教學(xué)方法，學(xué)生一遇到問題就立即去問老師，老師也不是去啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生如何解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，而是一味地替學(xué)生去排除故障，解決問題，這樣做極大地限制了學(xué)生主動(dòng)思考問題能力的培養(yǎng)。現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重如何去引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力，提高他們動(dòng)手動(dòng)腦的能力。在教學(xué)過程中，應(yīng)以學(xué)生為主體，加強(qiáng)教師的主導(dǎo)作用，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，真正做到引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生。如在磁滯回線實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生連好線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，但示波器顯示出一條豎線或者是一條橫線，而不是較小的磁滯回線。這時(shí)，教師就應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析，一條橫線是不是表明示波器豎直方向的信號(hào)有問題等。教師在一旁指導(dǎo)學(xué)生，由學(xué)生自己動(dòng)手去查找可能出現(xiàn)的問題，排除故障，從而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量。又如，在分光計(jì)的調(diào)整中，學(xué)生通過預(yù)習(xí)知道分光計(jì)要調(diào)節(jié)，才能使望遠(yuǎn)鏡光軸與旋轉(zhuǎn)主軸垂直，但是怎樣調(diào)才能實(shí)現(xiàn)呢？學(xué)生在調(diào)節(jié)過程中，首先遇到的是在望遠(yuǎn)鏡目鏡視場(chǎng)中由平面鏡反射的十字叉絲像調(diào)不出來。這時(shí)，教師就用大家平常生活中照鏡子的例子來引導(dǎo)，像和人關(guān)于鏡子是對(duì)稱的。學(xué)生就能想到望遠(yuǎn)鏡筒與其在平面鏡中的像是關(guān)于平面鏡對(duì)稱的，鏡筒與鏡筒的像若在一條直線上，望遠(yuǎn)鏡筒的平面與載物臺(tái)平面平行，那就可以看到十字叉絲的像了。當(dāng)學(xué)生調(diào)節(jié)看到像后，會(huì)非常興奮。然而，當(dāng)載物臺(tái)轉(zhuǎn)過180°之后，像卻不見了。這時(shí)，教師就鼓勵(lì)學(xué)生不要?dú)怵H，引導(dǎo)他們找到原因。望遠(yuǎn)鏡筒的平面與載物臺(tái)平面平行就能看到像，載物臺(tái)任轉(zhuǎn)180°都能與望遠(yuǎn)鏡筒的平面平行，那它們只有怎樣才行？學(xué)生思考后說，“它們應(yīng)該水平”。在啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生很快就調(diào)好了。教學(xué)中，教師只是進(jìn)行啟發(fā)性的指導(dǎo)，這樣學(xué)生既動(dòng)手又動(dòng)腦，培養(yǎng)了他們的思維能力、分析問題和解決問題的能力。

三、學(xué)生創(chuàng)新能力的訓(xùn)練

大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新，這就要求高校培養(yǎng)的人應(yīng)該具有創(chuàng)新能力。大學(xué)生應(yīng)成為具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論、出色的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰陀掠陂_拓的創(chuàng)新精神的人才。只有具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性解決問題能力的人，才能適應(yīng)千變?nèi)f化的未來社會(huì)。這樣的人才不但要有豐富的抽象思維和邏輯推理能力，還須具備非凡的分析判斷解決問題的能力。通過教學(xué)過程培養(yǎng)學(xué)生銳意創(chuàng)新的意識(shí)、獨(dú)立思考的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

創(chuàng)新在教學(xué)過程中體現(xiàn)出學(xué)生要勤于思考，要敢于提出實(shí)驗(yàn)方法，大膽試驗(yàn)，總結(jié)成敗原因。在惠斯通電橋測(cè)電阻試驗(yàn)中，學(xué)生測(cè)完數(shù)據(jù)后，引導(dǎo)學(xué)生思考，惠斯通電橋測(cè)電阻的公式是Rx=（R1/R2）R0，式中R1、R2為比例臂電阻，R0為比較臂電阻，Rx為待測(cè)電阻。從公式中來看，待測(cè)電阻數(shù)值的精度與R1、R2和R0有關(guān)，如果將R1、R2的位置互換情況會(huì)怎樣？R1、R2的位置互換，電橋平衡被破壞，此時(shí)調(diào)節(jié)R0，使電橋重新達(dá)到平衡，于是就有Rx=（R2/R1）R0′（R0′是R1、R2的位置互換后電橋重新達(dá)到平衡時(shí)比較臂電阻）。由Rx=（R1/R2）R0和

Rx=（R2/R1）R0′兩式可得到。從該式看出待測(cè)電阻Rx與R1、R2無關(guān)，它的精度就只與比較臂電阻有關(guān)，測(cè)量的系統(tǒng)誤差降低了，也就是測(cè)量的精度提高了。試驗(yàn)中這樣做就是培養(yǎng)學(xué)生勤于思考，善于思考的能力，激勵(lì)他們的創(chuàng)新精神。

四、鞏固基礎(chǔ)知識(shí)能力的訓(xùn)練

為了培養(yǎng)學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)的能力，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中也做了一些探索。如，在氣墊導(dǎo)軌上做簡(jiǎn)諧振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。課堂上講的簡(jiǎn)諧振動(dòng)是理想諧振子，沒有考慮摩擦阻力，而得到物體的運(yùn)動(dòng)方程為

x=Acos（ωt+φ），由運(yùn)動(dòng)方程又得到物體運(yùn)動(dòng)的速度方程為v=vmsin（ωt+φ）。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中測(cè)出位移x和時(shí)間t，測(cè)出速率v和時(shí)間t，分別作出x-t曲線與v-t曲線，但發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)曲線與理論曲線有差別。教師讓學(xué)生分析原因（只要求定性分析）并提出解決的辦法。又如，在氣墊上做彈性碰撞實(shí)驗(yàn)，學(xué)生測(cè)得數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算后發(fā)現(xiàn)該結(jié)果與課堂上講的動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒也有矛盾。教師也讓學(xué)生分析誤差原因，是由于滑塊受空氣等阻力的影響造成系統(tǒng)的能量損失，作為課外思考題讓學(xué)生們?nèi)ニ伎迹岢龈倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)的措施。這樣，讓學(xué)生去思考，提出更好的實(shí)驗(yàn)方法和手段，或者設(shè)計(jì)出更好的實(shí)驗(yàn)儀器。

五、結(jié)束語

應(yīng)用型大學(xué)就是要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，就是要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，為國(guó)家培養(yǎng)出大批的應(yīng)用型人才，以適應(yīng)國(guó)家建設(shè)的需要。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可作選擇，安全系數(shù)高的實(shí)驗(yàn)就完全讓學(xué)生自己動(dòng)手去做，教師只是巡回觀察指導(dǎo)，讓學(xué)生主動(dòng)去做實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。對(duì)于有探索性的實(shí)驗(yàn)，就要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行大膽的探索和實(shí)踐，開拓學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。總之，應(yīng)該使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐軍，羅積軍，張清華.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[M].北京：高等教育出版社，2005：239-242.

Exploration on the Cultivation of Students' Ability in University Physics Experiment Teaching

LUO Xian-qing

（School of Electronics and Information Engineering，Hankou University，Wuhan，Hubei 430212，China）

Abstract：University physics experiment is an important practice basis course for freshmen in universities for training them the basic scientific experiments，and is a significant part in teaching the scientific literacy and training the practical ability of students. In experiment teaching，fully motivating students' initiative and audacity，actively guiding the student to analysis the problems and seek ways to solve the problem，could cultivate students' practical hands-on skills and the abilities in analyzing and solving problems. Through the exploration on the reformation of experiment teaching，students' abilities in experiment and analyzing and solving problems are improved，and students' innovation consciousness is also cultivated.

Key words：university physics experiment；teaching；ability training