在大學物理教學過程中如何將理論與實驗相結合

鄭光平，周密，胡南

摘要：大學物理作為高等教育基礎課程之一，其對系統(tǒng)性與全面性要求較高，這就意味著在教學中必須做好理論教學與實驗教學的融合。但是我國多數(shù)高校物理課程開展中存在理論教學與實驗教學脫節(jié)嚴重的情況，尋找有效的策略，做好教學課程的整合與教學模式的優(yōu)化，讓大學物理教學理論與實驗緊密融合成為本文探討的重點內容。

關鍵詞：大學物理；實驗與理論；教學脫節(jié)；研究分析

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）46-0184-02

大學物理作為一門綜合性的自然學科，更側重學生物理知識的學以致用，物理理論與物理實驗操作的有效融合，是學生創(chuàng)新能力與動手能力提升的關鍵。因此在大學物理教學中必須做好理論教學與實驗教學的結合，引導學生在實驗操作中加深對物理理論的認識，訓練學生從事科學實驗的基本技能，引導學生養(yǎng)成良好的實驗習慣。而理論的學習則為實驗的操作奠定基礎，提升問題分析與解決的能力。做好大學物理教學中實驗與理論的結合是學生科學態(tài)度、科研精神及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的必經(jīng)之路。

一、大學物理理論教學與實驗教學的關系

物理理論的學習是為實驗的操作奠定基礎的。物理學的基礎知識涉及近代物理及經(jīng)典物理的科研成果，可以為學生系統(tǒng)地打好必要的物理學習基礎，同時讓學生初步掌握科學的思想方法和問題研究方法，對于學生思路開闊、探索精神的激發(fā)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)意義重大。通過物理的學習學生對物理課程有著全面而系統(tǒng)的認識，正確理解大學物理課中的基本理論和基本知識，從而提升其初步應用的能力。而物理實驗是理論知識向實踐轉化的途徑，在物理實驗中可以深化對物理理論的認識，從而讓學生初步了解科學實驗的主要過程與基本方法，在實驗操作中實現(xiàn)學生科學實驗素養(yǎng)的提升，為今后的學習與工作奠定實踐基礎。理論課程與實驗課程相輔相成，相互結合，是大學物理教學中不可分割的兩部分，有著深刻的內在聯(lián)系，也有著各自的教學任務與教學作用。

二、大學物理理論與實驗教學的現(xiàn)狀

對部分高校物理教學開展進行分析，我們發(fā)現(xiàn)其普遍存在理論教學與實驗教學相脫節(jié)的情況，教學質量不理想。國家教學委員會根據(jù)大學物理教學的實際將理論課程與實驗課程作為大學物理專業(yè)學習中獨立的科目，以期從兩個角度實現(xiàn)學生物理理論知識與物理實驗技能的提升培養(yǎng)。但是從目前實施的情況來看，物理理論課與實驗課是存在脫節(jié)趨向的。大學物理理論課是大學一年級后半學期的課程，學時較多，而物理實驗課程則在大學二年級前半學期開設，學時較少，物理理論課程與物理實驗課程存在一個學期的銜接差，理論知識無法得到實驗的驗證，而實驗的操作沒有理論的指導。此外大學物理理論課程與實驗課程的任課教師往往是兩支教學隊伍，理論課教師關注的是物理理論，而實驗課教師關注的是實驗操作，彼此交流互動少，內容銜接上也有差異。除了這些我們對物理理論課程的授課內容與實驗課程的實驗題目進行比較分析，發(fā)現(xiàn)兩者也是脫節(jié)的。甚至不排除一些實驗的內容是中學階段的物理題目。而信息時代的到來，多媒體技術在大學物理教學中得到了廣泛應用，但是基于硬件與軟件技術的不成熟，一些物理現(xiàn)象與實驗過程依然無法借助多媒體得以呈現(xiàn)，更多的是紙上談兵，這也使得理論與實踐結合不夠緊密。

三、大學物理理論與實驗結合的有效手段

1.利用演示實驗與模擬實驗改善理論教學。演示實驗與模擬實驗在多媒體技術的支撐下操作更為簡單，效果展示更為直接。做好演示實驗與模擬實驗是做好大學物理理論教學與實驗教學融合的思路之一。一方面關注演示實驗，發(fā)揮多媒體的教學優(yōu)勢，借助多媒體教具演示物理實驗。教師在演示的過程中借助實物帶來真實直觀的效果呈現(xiàn)。教師可以在實驗講解的過程中邊演示邊講解理論，也可以提出問題讓學生思考，然后帶著問題去做實驗，在實驗中解決問題。多媒體技術使得演示實驗呈現(xiàn)方式更加多元，對與物理理論有關的文字、數(shù)據(jù)及圖形圖像甚至是動畫等進行綜合性處理后，可以形成物理教學多媒體課件，在大屏幕上展示，可以起到實驗對理論教學的補充作用。兩者在實驗課堂上，在實驗演示中實現(xiàn)了融合，理論服務于實驗，實驗驗證了理論，演示實驗也取得了更好的教學效果。在演示實驗中要關注學生的參與度，教師應鼓勵引導學生參與到實驗中來。在實驗教學時間有限，物理教學任務繁重的情況下，教師可以選擇學生代表進行課堂演示，而其他學生起到理論指導的作用，這也是演示實驗中理論與實踐相結合的體現(xiàn)。另一方面要在模擬實驗中做好物理理論教學與實驗教學的融合。隨著信息技術的迅猛發(fā)展，各學科的仿真模擬軟件在教學中得到廣泛應用，其對應的模擬功能越來越強大，作為一種新型的實驗教學手段必須在大學物理實驗中有效引入，通過對難操作較危險的實驗的模擬操作，降低風險，節(jié)約教育成本。模擬實驗主要是以網(wǎng)絡為載體進行，因此不受物理實驗課時的限制，學生可以隨時隨地進行計算機模擬實驗。其對物理實驗的實驗原理、實驗步驟及注意事項都有著清晰的介紹，并且在最后配合一定的測試題，學生在模擬實驗的過程中可以進行物理理論知識的復習。一些模擬實驗軟件伴有語言操作提示，學生上手快，教學效果好。模擬實驗更適用于那些操作要求高、復雜難懂的物理實驗。例如學生可以借助ANSYS有限元計算分析軟件，做一些模擬大學物理實驗中的電磁場分布可視化的實驗，通過模擬測試靜電場中各種電極所產生的電場空間三維分布顯示圖像，獲得對抽象實驗的直觀認識。借助模擬實驗，實現(xiàn)學生物理理論與物理實驗操作的結合，也訓練其計算機操作能力。因此在大學物理教學中必須做好演示實驗與模擬實驗，讓理論教學與實驗操作有效結合。

2.轉變物理教學模式，做好理論與實驗同步。傳統(tǒng)的物理教學中教師往往存在重理論輕實驗的趨向，而這也使得教學模式上更側重理論教學。因此要想實現(xiàn)大學物理教學中理論教學與實驗教學的結合，必須轉變理念，并帶動教學模式的轉變創(chuàng)新。要意識到實驗操作的重要性，認識到實驗操作與理論學習之間的相輔相成性。教學模式方面教師必須對物理課程教學方法、實驗教材等進行改革與創(chuàng)新，凸顯學生的課堂主體性，在實驗教學中實現(xiàn)學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。教師應該堅持以學生為中心，嘗試啟發(fā)式、討論式及情境教學式等多元教學方法，讓學生在實驗過程中相互指導指正，從而讓學生在物理實驗操作的過程中認識到自身理論的不足，有針對性地補充學習。而在特定的教學情境中教師可以引導學生得出物理理論猜想，借助物理實驗驗證自己的理論猜想。其實物理理論知識的講解不局限于課堂教學，還可以舉辦各種形式的講座與社會實踐。例如大學物理教師可以在授課之余，根據(jù)物理理論教學與實驗教學的進度，邀請物理相關領域的專家學者為學生做專題講座，一方面激發(fā)學生對物理學習的關注，另一方面在專家學者的帶動下激發(fā)物理學習積極性，并且意識到物理知識的生活應用價值。教師也可以組織學生在物理實驗后撰寫物理小論文，這也是理論學習與物理實驗學習相結合的有效思路。學生在查閱文獻的基礎上了解物理知識，自主設計實驗，并從物理實驗現(xiàn)象中得出新的研究結論，實現(xiàn)自身創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。物理理論教學與物理實驗教學在各種教學模式下實現(xiàn)了有效融合。綜合來說，只有思想上及教學模式上做好轉變，大學物理理論教學與實驗教學才能相得益彰。

結束語

大學物理作為一門實踐性強、綜合性突出的課程，必須在教學中做好教學理論與實驗教學的結合。物理理論的學習可以讓學生積累物理知識與經(jīng)驗，這是物理實驗操作的基礎；而物理實驗可以讓學生在動手操作中，驗證物理理論猜想，實現(xiàn)物理理論認識的深化。理論教學與實驗教學是物理教學中缺一不可的兩方面，因此必須做好大學物理教學改革，讓理論與實驗的融合落到實處。

參考文獻：

[1]鄧海東.農科院校大學物理理論及實驗教學改革與探索[J].高教學刊，2015，（11）：50-51.

[2]左春英，溫靜，關曉燕，王樂新，陳麗梅.大學物理理論與現(xiàn)象相結合的教學最佳模式的探索[J].大學物理實驗，2010，（04）：97-99.