大學物理實驗改革研究

摘要：隨著國內外物理學研究迅猛發展，大學物理實驗課程建設愈來愈被國家高層和高校師生看重。大學物理實驗，逐步形成一門相對獨立的具有特殊功能的課程，深受理工科學生們的喜愛。但當前物理實驗教學中還存在一些亟待解決的問題，比如實驗設備及內容缺乏時代前瞻性，實驗課教學方法缺乏多樣性，實驗創新性實用性不夠等，如何解決，事關大學物理教學的成敗，事關我國世界一流大學建設的成敗。

關鍵詞：物理實驗；前瞻性；多樣性；創新性；考核機制

近年來，隨著國內外物理學迅猛發展，隨著我國新時代“世界一流大學”建設攻堅克難任務深入推進，高等教育系列之大學物理實驗課程建設越來越受到高等教育工作者的關注和重視。物理實驗課在多數理工類院校已經得到了廣泛的開展，深受理工科學生們的喜愛，大學物理實驗，逐步形成一門相對獨立的具有不可替代的教育功能的課程。

大學物理實驗的方法和技巧日漸豐富，配置的各種精密儀器日益先進，加之計算機技術在實驗中的應用，使物理測量技術和研究得到深入發展，造就了物理實驗不同于理論本身的特有內容和生動實踐特征。但在具體教學過程中還是有些習慣和做法需要研究推敲，深思裁奪。

1.物理實驗設備及內容缺乏時代前瞻性

調查發現：有些高校圖省事兒，物理實驗室建設一次性投入到位，在以后的很多年只提供極少的維護費用，導致實驗儀器設備陳舊老化，更新不足，缺乏時代性和前瞻性，對一些物理前沿問題的研究無法通過實驗全面展開，一定程度上限制了物理前沿和尖端問題的研究路徑。

依據學科特點，物理實驗內容及結果精準度很大程度由實驗步驟及儀器決定，建議高校對實驗設備儀器維護更新實行制度化管理，定期引進先進儀器、創新設備及由科研成果新造的設備，以最大程度地保持實驗設備的完好率和先進性。使大學物理實驗教學始終有新意、有創意、有發現，進一步激發學生的物理實驗興趣，提升物理科學實驗的可靠性、可信度和認同感。

2.物理實驗課教學方法缺乏多樣性

在當今數字技術、網絡技術勢不可擋，大行其道的新形勢下，在科學研究飛速發展、突擊猛進的新時代潮流推動下，傳統的物理實驗方法及內容顯得有些陳舊落伍，難以滿足前沿科學研究的需求。因此，大學物理實驗課應該順應信息化、數字化、網絡化、激變化時代要求，改造傳統的實驗教學內容和方法，全面引入信息技術、多媒體創新等現代化實驗教學手段，引入計算機虛擬仿真實驗，建立物理實驗教學網站，提供遠程交互實驗平臺，進行現代化的大學物理實驗管理和教學。

學生可以在實驗室之外的任何終端進行預習、模擬、預演自己要做的實驗，隨時向教師請教實驗中遇到的問題，與實驗平臺上的其他人交流討論。以極大地拓展物理學習的時間和空間，培養大學生獨立思考互助學習的精神品格，形成良好的學術研究素養。

3.大學物理實驗室及課程開放性不夠

一般而言，大學物理實驗室對學生的限定比較死板，教學覆蓋面、學生受益面比較小。很多學校物理實驗只對理工科學生開設，有些理工科的學生還要分成多學時和少學時兩種，一定程度上造成大學物理教學資源的浪費。物理實驗是提高學生活學活用的最佳途徑，是強化動手能力的捷徑，因此，物理實驗設備一旦投入，則讓設備有序運轉起來，讓更多的學生受益才是首要的。

在當前高校實行學分制的背景下，建議物理實驗室多開放，讓學生自由選擇。對理工科生作為必修課開放，對有物理愛好的文科生可作為選修課，作為試行加分課程。不僅如此，實驗室還可以定期對市民開放，對愛好物理喜歡物理的高中生開放，讓有條件的中學生參與或進行參觀性質的觀摩實驗，提高他們對物理科學研究的興趣。

4.物理實驗室層次分級不明

大學物理實驗課既有基礎性實驗，也有綜合研究性實驗，目的在于培養大學生嚴謹的治學態度、科學的實驗方法和創新的學術思維。而不少大學物理實驗室分工模糊，層次不明，沒有很好地將二者據實區別開來。基礎性實驗以科學性、嚴謹性、結果準確性為主，可以當堂完成，盡快促成課堂理論與實驗證明相結合。綜合性實驗以探討性、靈活性、開放性為主，不拘泥方法和時間，可讓學生在一定時間段完成，以便他們充分思考、對比分析不同方法的特點、準確度和可靠性。

有的物理學前沿研究實驗過程比較長，需要反復討論，可將學生分成小組，分工負責、認真討論，大力培養他們的物理實驗興趣和愛好，挖掘科研潛力，分享學習研究的快樂。對理工科學生，規定基礎性實驗為必選課，綜合類實驗為選修課，同時為熱愛科學研究的學生提供充分的實驗條件和施展科研潛能的機會，促進我國物理學長足發展，推進物理人才強國戰略的實施。

5.物理實驗課教與學考核機制不完善

調查發現，我國高校普遍存在著對大學物理實驗課教與學考核機制不完善的情況，考核方式陳舊，缺乏多樣性和靈活性。實驗課程教學主要培養考察學生的動手能力和實踐創新能力，考察考核標準也要以實驗為主，圍繞大學物理實驗課程標準制定完善的考核機制與科學的考核方法。這種考核既包括對任課教師的考核，明確教師的責任和使命，也包括對學生的考核，細化學生的實驗學習目標。

真做起來，對學生可增加實驗步驟敘述、實驗操作程序、面試問答等教學環節，使實驗成績全面客觀地體現學生的物理學習綜合能力；還可教學生互評讓他們自我考核評價自己的能力和水平，尤其是對綜合設計性實驗，學生之間討論比較多一些，相互了解比老師更深入更準確，讓他們自己參與評價考核體系，更加有利于學生物理學習趣味性、積極性、主動性的培養和形成，等等。

6.建立健全實驗室科學管理制度

學科特點使然，大學物理實驗室項目繁雜，需要建立健全的各項管理制度也就繁多。包括建立健全：實驗室建設與規劃制度，儀器設備采購與管理制度，實驗教學管理制度，實驗室開放制度，人員外出學習與培訓制度等。

大學物理實驗按內容劃為：力學、電學、磁學、光學、專業物理、綜合性實驗幾大板塊，各板塊負責人負責本板塊的日常管理，安排本小組所屬實驗室的管理人員，規劃本板塊實驗的建設。如實驗教學管理，負責聯系院系教學管理部門，安排實驗室日常教學、發出通知等日常教學事務；再如實驗室資料的管理，包括教學存檔材料，儀器設備檔案管理等。

7. 鼓勵物理實驗的創新性實用性

大學物理實驗教學內容應與科研、工程、社會應用緊密相連，鼓勵實驗的創新性和實用性。大學物理要實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合，大力展開創新性、探索性、實用性物理實驗，使理論學習、實驗檢驗與成果應用之間形成良性互動；要重點培養大學生的物理科研素質和創新應用能力，使學生通過一系列物理實驗掌握科學研究的基本方法和整體思路，激發學生創新思維，挖掘學生內在潛質，鼓勵進行物理前沿的創新性、探索性和實用性研究；要注重吸收學有余力的優秀學生盡早參與物理科研，置身接觸物理前沿，增強物理研究的興趣和快樂，增強科學研究的責任感和使命感。

綜上所述，大學物理實驗不僅加深學生對理論的理解，更重要的能使其獲得基本的物理實驗知識技能，促進科學創新能力，為今后從事物理科學研究和工程實踐打下堅實基礎。

作者簡介：王登月，1998年12月22日生，鄭州大學物理工程學院2016級本科生，鄭州大學國旗護衛隊員，優秀大學生軍訓教官。愛鉆研、愛思考、愛鍛煉；博聞強記，敏而好學，學科知識基礎牢固，文理知識結構全面；關注國內外時政，關注經濟發展戰略，關注物理學科前沿，學以致用，志在強國。

（作者單位：鄭州大學物理工程學院）