理論結(jié)合實驗的大學(xué)物理課程教學(xué)改革探索

胡昉　張秋蘭　應(yīng)偉杰

摘要：本文介紹了浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院開展理論結(jié)合實驗的大學(xué)物理課程教學(xué)模式改革的方案和實踐，包括驗證類實驗與理論課教學(xué)同步進行，布置實驗研究任務(wù)并要求提交論文等內(nèi)容，旨在提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理課程 理論結(jié)合實驗

大學(xué)物理課程所教授的基本概念、理論和方法是構(gòu)成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，是科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員必備的專業(yè)素養(yǎng)。在大部分高校中，大學(xué)物理課程的理論教學(xué)與實驗教學(xué)分屬兩門互相獨立的課程。在理論課中，教師側(cè)重于按基本物理原理講解例題，教會學(xué)生解答習(xí)題的方法；在實驗課中，教師側(cè)重于按實驗步驟和儀器的說明書引導(dǎo)學(xué)生操作，教會學(xué)生測量實驗數(shù)據(jù)和書寫實驗報告。這種理論與實驗相割裂的引導(dǎo)方式，不利于學(xué)生理解基礎(chǔ)的物理知識，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。為此，筆者在浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院的大學(xué)物理課程教學(xué)中進行了理論與實驗相結(jié)合的探索和實踐。

一、實驗改革方案與實踐

根據(jù)其實驗?zāi)康暮吞卣鳎髮W(xué)物理實驗課程的教學(xué)內(nèi)容可分為技能類實驗、驗證類實驗、綜合類實驗和探究類實驗等。理論結(jié)合實驗的關(guān)鍵就是按內(nèi)容的學(xué)習(xí)特點設(shè)計教學(xué)，調(diào)整原有的實驗?zāi)K和層次，規(guī)劃合理的教學(xué)時間和比例，探索新的教學(xué)手段，使教學(xué)真正服務(wù)于學(xué)生。

在改革大學(xué)物理實驗課程的具體實施過程中，驗證類和探究類實驗的教學(xué)以理論課教師為主導(dǎo)，技能類和綜合類實驗的教學(xué)以實驗課教師為主導(dǎo)。

1.驗證類實驗

驗證類實驗是與相關(guān)知識點同步進行的內(nèi)容，它不必設(shè)計得過于復(fù)雜，能讓學(xué)生清楚地看到實驗現(xiàn)象即可。其作用不僅在于給學(xué)生直觀、形象的感性認識，以便于學(xué)生理解抽象理論，更在于引發(fā)學(xué)生的深入思考，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院有一個物理探索與創(chuàng)新實驗室，占地500平方米，總資產(chǎn)110萬，可面向?qū)W生開放的物理實驗有八十余個，大部分為現(xiàn)象明顯的物理演示實驗，涵蓋了力、熱、光、電等物理學(xué)領(lǐng)域。我們把授課教室安排在實驗室附近，可提前將演示儀器搬入課堂，也可在上課時間將學(xué)生帶到實驗室。在理論課教學(xué)過程中穿插以課堂演示的方式進行的驗證類實驗教學(xué)，不僅鼓勵學(xué)生參與實驗操作過程，還加深了學(xué)生的印象。

經(jīng)過四個學(xué)期的試點，我們已能夠?qū)椥耘鲎睬颉⒔莿恿渴睾闱颉⑦M動、茹科夫斯基轉(zhuǎn)椅、簡諧振動合成、縱波演示、驗電器、跳環(huán)、光柵衍射、起偏和檢偏等10個與理論課關(guān)聯(lián)較強的驗證性實驗在教室中演示。另外，有27個驗證性實驗雖然與理論課教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，但因為儀器太大或太小等客觀條件限制不適合搬到教室中使用。我們也會通過布置課前預(yù)習(xí)題、課后思考題等方式，要求學(xué)生在規(guī)定的業(yè)余時間到物理探索與創(chuàng)新實驗室完成這部分實驗。

2.探究類實驗

探究類實驗是最能發(fā)揮學(xué)生主觀能動性的內(nèi)容，而不同實驗之間的差異很大，不適合集體教學(xué)，更適合學(xué)生在課余時間進行。在理論課教學(xué)中，筆者介紹了科學(xué)研究與查找文獻的方法，預(yù)先布置若干個小課題，由學(xué)生自由組合成最多3人的研究小組，在開放時間內(nèi)到物理探索與創(chuàng)新實驗室做實驗，并利用課余時間完成課題研究。經(jīng)過四個學(xué)期的實踐，我們逐漸形成了一套行之有效的論文評分方式。

在實驗課中，學(xué)生通過技能類實驗積累了一定的實驗?zāi)芰螅覀円髮W(xué)生在學(xué)期最后三周內(nèi)完成規(guī)定列表中自選的一個綜合性實驗。任課教師給定實驗內(nèi)容和要求，但不提供完整的實驗方法和實驗步驟指導(dǎo)。學(xué)生根據(jù)已掌握的實驗技能和學(xué)校的實驗條件，查閱相關(guān)的文獻，獨立確定合理的實驗方案，經(jīng)教師審核后，在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗，撰寫實驗報告，隨后還可以申請進行答辯，以獲得更高的實驗課成績。經(jīng)過三個學(xué)期的試點，學(xué)生參與答辯的熱情高漲。

二、結(jié)論與展望

現(xiàn)階段，我們迫切需要做的工作還有很多，如購置和開發(fā)更多適合課堂演示的驗證性實驗儀器；制作更多驗證性實驗的教學(xué)視頻，鼓勵資源共享；利用信息化平臺，對實驗室開放時間進行網(wǎng)上預(yù)約和記錄，提高資源使用效率等。而且，在課程學(xué)時學(xué)分普遍被縮減的大環(huán)境下，如何保證教學(xué)效果，并調(diào)動教師的教學(xué)改革積極性，也是一項巨大的挑戰(zhàn)。

（作者單位：浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院）