大學物理實驗教學探討

栗瓊

【摘要】大學物理實驗是理工科學生第一次有機會將數學和物理的專業理論知識與自然界的真實世界聯系起來，通過動手實際操作體驗理論與實踐的聯系。同時，大學物理實驗課程在培養學生科學實驗能力、提高科學素質和培養學生理論聯系實際能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用。采用分層教學提高資源利用率，加強物理實驗思想教學提高學生學習興趣，開放實驗室提高學生學習的自覺性及探究能力。

【關鍵詞】大學物理實驗 分層教學 物理實驗思想 開放實驗室

物理實驗是物理知識的先驅，物理實驗的思想和方法、實驗手段等是其他學科實驗的基礎。大學物理實驗在培養創新型人才的科學素養、科學方法、科學思維和科學精神等科學素質方面具有不可替代的作用。在提出創新教育和素質教育的新課改要求后，大學物理實驗教學中的教學內容、教學方法和教學評價得到了進一步的深化。但我校的大學物理實驗依然存在以下幾個方面的問題：第一，實驗內容還是以基礎性和驗證性實驗為主，探索性和設計性實驗偏少.由此導致學生的學習興趣不足，課堂不夠活躍.第二，教學方法還是教師講，學生聽;教師示范后，學生重復操作，或是學生按實驗指導用書的指示一步步進行操作的傳統模式。這樣的教學方法使學生缺少獨立思考的空間，不利于培養學生的科學探究能力和創新能力;第三，實驗成績還是以書面呈現的實驗數據和實驗報告為主.書面的成績評定方式不能綜合反應學生在實驗中創造性地解決問題的能力。為了適應素質教育的要求，我們嘗試了教學內容、教學方法的改革，并取得了一定的成效。

一、教學模式的改革

大學物理實驗室主要由力學實驗室、熱學實驗室、電磁學實驗室、光學實驗室四個基礎實驗室組成，為全校理工科學生提供大學物理實驗和基本實驗技能訓練。結合本校專業設置情況以及學生的學習能力和基礎，依據我校現有實驗設備及師資，我們提出分層教學和模塊化教學方案。

物理學專業的大學物理實驗共設置為三個層次教學：《普物實驗一》《普物實驗二》《普物實驗三》，第一層次實驗目的是學生熟悉物理實驗常用的測量儀器及使用方法，如常用測量儀器的使用，分壓與分流電路，薄透鏡焦距的測量等;第二層次實驗主要以培養學生掌握基礎測量方法和數據分析處理能力，如固體均勻線振動的研究，多普勒效應的研究，RLC穩態特性研究，液體表面張力系數的測定，雙棱鏡干涉測鈉光的波長等，通過實際操作提高實驗技能;第三個層次為綜合設計性試驗，這一層次的目的是培養學生綜合運用知識的能力。第三層次的教學中，實驗項目及實驗方案完全由學生自己擬定，學生通過查閱文獻資料的方式進行實驗準備。整個實驗過程都以學生為主體，做實驗的方式由學生想，學生自己操作，困難由學生自己解決，教師主要負責提示學生實驗中的安全注意事項.學生解決不了的問題，可以采取課上討論的方式，也可以課余指導，教師從旁引導。整個實驗過程都體現出了研究性大學物理實驗的自主性、合作性、研究性和開放性的教學特色.在實驗成績考核上，采取多種方式相結合.依據探究性實驗教學的方式，將實驗考核依據培養學生科學探究能力和科學素養所占的權重，分為實驗設計、實驗操作和實驗處理三個部分，部分實驗提交實驗報告，讓學生自主選擇探究性實驗和綜合性實驗提交實驗論文，讓學生提前了解論文的格式和撰寫的過程.多種考核方式的結合能夠充分調動學生學習的主動性和積極性。

其他專業的大學物理實驗采用模塊化教學。根據專業情況和教學實踐，我們提出以下模塊化安排原則。（1）對于電信和電子專業，根據其專業特點以及后續課程的要求，應重點突出電學方面的內容。在教學過程中，引導學生熟練掌握與電學相關的物理量的測量方法和儀器操作方法，這樣不僅有利于提高學生的動手能力，而且也有助于學生通過具體的實驗過程建立直觀的物理圖像，為后續專業課程學習提供有力的幫助。（2）對于土木工程專業，重點強調力學部分的內容。結合專業課程的特點，引導學生把握力學知識的基本概念和分析方法，并能通過實際測量過程理解動力學原理，為學生進一步學習工程力學打下堅實的理論基礎。（3）對于化學、化工、數學及其它專業，應根據具體情況突出力學、熱學、電磁學部分的內容。對于專業性較強的模塊，可以在內容和結構上做靈活調整，在保證基礎理論體系的前提下，突出重點，適當且合理地精簡和組織模塊體系。在學生已經初步掌握了適應專業要求的大學物理實驗能力的基礎上，設置一定數量具有綜合性的實驗項目。

二、加強物理實驗思想教學

為了激發學生對物理實驗課程的興趣，我們要求任課教師加強物理實驗思想的教學?？v觀物理學的發展歷程，每一項重大的科學創新都是和科學思想的應用與發展緊密相關，從古到今，物理學的產生和發展，都是科學前輩們運用創造性思維的成果。牛頓創立了萬有引力定律得益于他造詣頗深的數學思維，愛因斯坦創立相對論得益于理想化思維方法，盧瑟福提出原子的“行星模型”是基于他靈活的類比思維等。在物理學的發展長河中，幾乎每一個物理實驗的誕生都有一定的歷史淵源和時代背景，尤其是歷史上一些重大的物理實驗所蘊含的豐富物理思想。在實驗教學中向學生充分展示物理學家設計實驗的思考過程、物理學家所散發的科學精神、物理學家們的團體合作精神及在此基礎上完滿解決科學難題的事例給學生，這對于培養他們的團隊合作意識和創新意識是大有益處的。物理實驗的思想方法不但適用于自然科學的研究，也適用于其他科研探究。

素質教育的核心要求是創新教育，“授人魚，不如授人漁”。在物理實驗操作中常用的分析、綜合、抽象、概括、演繹等思維方法，這些思維方法更是學生進行思維活動所不能缺少的，學習實驗的物理思想方法在培養學生的科學素質方面有更加長遠的意義，遠比僅僅學習實驗的操作步驟受益深遠。如實驗中常用的控制變量法，可以培養學生初步分析問題、研究問題的能力，轉換法有利于培養學生思維的靈活性，替代法有利于培養學生思維的變通性，模擬法有利于培養學生的科學想象力。物理實驗中的科學思想、科學方法、科學精神和科學態度，將會影響著他們未來的事業和生活，不管他們將來在什么樣的工作崗位，即使忘記了具體的物理實驗，但掌握的物理思想方法可以指導他們作為社會人，應用他們已經內化了的物理思想方法形成善于分析、歸納、分類、綜合等的工作思維，從而思考并解決問題。實驗思想方法的學習和掌握是他們在汲取科學研究中最有遷移價值的財富。

三、開放物理實驗室

為了適應多元化人才培養目標，大學物理實驗也由傳統的封閉式教學變為開放式教學。開放式教學不僅是實驗管理形式上的開放，而且是實驗教學內容和實驗教學方法的開放，開放物理實驗室是根據學科特點設置多種層次的實驗教學目標，讓學生獨立探索、開拓思維、突出創新、提高素質和能力，強調教學對學生的自由發揮，實驗題材的選取、資料的搜集、研究方案的確定、實驗過程的實施，直到最終階段性成果的獲得，都要求學生積極、主動參與到實驗中來，并積極、主動地探索問題的解決方案。開放實驗時間可以讓學生根據自己對實驗項目的新想法、新思路和新實驗方案的出現來預約實驗時間。開放實驗儀器，可以讓學生充分使用所有儀器自己組合，來完成設計的實驗方案。教師通過對原有實驗的改進，新實驗的開發，構建開放式教學體系，推動課程內容的更新、教學方法的改進、教學管理模式的完善。為學生主動學習和個性發展創造一個較好的外部環境，讓學生根據自己的知識水平和豐富的想象力，有效解決當前實驗教學中存在的不足。開放式教學從教學方法上來說，是一種探究式的學習過程，教師的作用是引導，是對學生的實驗過程與進展的宏觀控制與正確評價，是對學生操作技能的培養實現一種正向遷移?？傊{動一切積極因素，鼓勵科研，服務科研。為了提高學生的學習興趣，我們還開展了以下活動：1.結合學科建設，開展科技活動。實驗室的建設是學科建設的重要內容，在實驗室的建設過程中，讓學生參與實驗室的某些工作與活動，使得學生在課堂上獲得的學科知識在實驗室里得到實踐深化;2.鼓勵、支持學生參加各種科技競賽，培訓學生的競爭意識和競爭能力;3.結合教師科研項目，設置科研助手。教師的科研能力提高了，就會讓更多的學生有機會參加到科研活動中去，這不但可以將科研與教學結合起來，促進教學質量的提高，更可以實現培養特色人才的目的。開放實驗室既是師生科研探討課題的地方，又是學生的課外科技探究活動的場所，它能促使教師不斷研究、更新實驗教學方法，為祖國培養更多高素質的人才。

四、結語

大學物理實驗課有助于學生掌握科學實驗的技術與知識，也有助于學生個性能力的發展。這就需要教育者與受教育者共同的努力，探索培養現時代需要的人才更有效的途徑。只有從每個個體做起，從每個教育環節做起才能真正實現創造性人才的培養。教育改革必須轉變教育觀念，從教學管理體制、教學課程的設置，教學方法到教育評價體系的全面改革，互相協調才能真正實現多元化人才的培養目標。教育是一項龐大、復雜的系統工程，我們在推進和深化對現有教育、教學模式的改革中，必須理清人才培養過程中的主線，才能收到一系列改革帶來的實效。