將演示性實驗引入大學物理課程的教學方法探究
——以西藏大學為例

周 毅，周艷霞

（西藏大學a.理學院；b.工學院，拉薩850000）

0 引 言

物理學是一門需要很強的實踐性的學科［1-2］，我校物理學專業的本科生源，現實條件是理工科基礎薄弱，對于抽象的物理概念很難理解。很多同學，一旦遇到學習困難，長期積累之后，就會慢慢對物理失去學習興趣，知難而退。演示物理實驗教學方法，通過一系列聲、光、電、刺激等直接感受，將抽象的物理概念直觀化，提升學生興趣，促進學生學習物理的需求和動力［3-4］。本課題組在前期調研期間，赴中山大學、武漢大學、吉林大學等高校參觀調研，發現現今國內一流的大學均建有或大或小的演示物理實驗室，演示物理實驗教學設備更是包含力、熱、光、電、原子物理等各學科分類，在日常教學、科學知識普及，甚至科研工作上都起到了相當關鍵的作用。

1 引入演示物理實驗的重要性

1.1 本科物理相關課程教學的要求

我校理學院、工學院、信息科學技術等學院的大部分本科生目前都開設物理相關課程，但本科生源物理基礎普遍較差，對于抽象的物理概念很難理解。教育部2006年頒布的《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》［5］明確指出：大學物理教學中，物理演示實驗的數量不能少于40個，并且要逐年增加。建立演示物理實驗室，將物理演示實驗引入相關課程的課堂教學，將抽象的物理概念直觀化，可提升學生學習的興趣和動力。

1.2 相關專業教學的要求

為了西藏自治區理工科基礎教育水平的提高，根據西藏自治區教育廳的要求，理學院物理系在原有“物理教育”專業的基礎上從2017年起新增“物理實驗”專業方向，旨在為自治區培養中學物理實驗教師。理學院實驗中心為這兩個專業開設了較為完備的力學、熱學、光學、電磁學、近代物理等方面的實驗課程，但基礎物理實驗室儀器數量尚不足以支撐物理系招生擴大的規模，亟需增加臺套數及更新部分儀器。相比基礎物理實驗室開設的實驗項目，物理演示實驗項目的優勢在于直觀性（定性或半定量）、數量多且與生活密切相關［6-9］。演示物理實驗室的建立及“物理演示實驗”課程的開設，將與基礎物理實驗室提供的實驗課程互為補充，必將大大提高“物理教育”和“物理實驗”兩個專業學生理論結合實際的能力、實踐動手能力和創新能力［10-11］。

1.3 發揮大學社會服務功能的需要

目前大多數國內一流高校均建有對社會開放的演示物理實驗室，部分省會城市還建有科技館，而這在西藏大學乃至全自治區還屬空白。演示物理實驗室的建立與對外開放，將可部分承擔拉薩地區乃至自治區的物理科普工作。力爭把演示物理實驗室打造成繼“藏文典藏室”“唐卡展廳”之后，西藏大學的另外一張對外宣傳的名片。同時，演示物理實驗室的建立和基礎物理實驗室的改造，對自治區中學物理教師的培訓工作、自治區中學物理競賽的開展與集訓隊培訓工作等都有極大的促進作用。

1.4 創建一流大學的需要

2016年，我校經過了教育部本科教學評估，在對我校給予充分肯定的基礎上，也提出了一些整改要求。考察意見中明確提出“要加大新專業建設力度，特別關注新專業的人才培養方案、師資隊伍、圖書設計、實驗室建設等問題”。2017年物理系新開招“物理實驗”專業方向，演示物理實驗室和基礎物理實驗室的規劃與布局，是我們對整改意見給出的積極響應，也為迎接本科專業認證工作奠定了基礎。

2 大學物理相關課程中引入演示物理實驗實例

2.1 理學院物理專業教學現狀

我校對物理學專業的學生進行了分級招錄。物理1班學生為區外生源，物理2班學生為區內生源，區外生源以本科二批次招錄，高考平均分為476.6；區內生源以普通本科批次招錄，高考平均分為272.4。從高考分數上看，兩個班的基礎水平大概相差約200分左右。故在日常教學中，相同科目也對這兩個班級進行了分級教學：兩個班所選用的教材、任課教師所教授的內容、期末考試難度等方面都不一樣，物理1班在這些方面的深度、難度等都高于物理2班。即使進行這樣的分級教學，在最后的期末考核中，物理2班的成績也不一定超過物理1班。經過與班中同學日常交流得知：2班的同學本身基礎薄弱，理解抽象的物理學概念相對困難，久而久之，失去對物理學學習的興趣，即使內容少，深度淺，考核中也難以做出很好的回答。

2.2 光學、電磁學課程中引入演示物理實驗

根據我校2014版本科培養方案要求，2016級物理1班、物理2班在2018～2019年度開設光學、電磁學課程。為了提升物理2班同學學習物理的興趣，提高該班級的教學質量，在兩個班的光學、電磁學教學中，物理1班同學進行日常普通教學，物理2班教學中引入演示物理實驗。

如在光學課程中，向物理2班學生講解o光和e光時，利用雙折射演示儀演示光通過各向異性的晶體時會發生的雙折射現象，從實驗現象去思考理論知識，提升學生學習興趣。在演示實驗過程中，讓學生觀察激光通過晶體時的雙折射現象：沿著光的傳播方向轉動晶體，觀察e光繞著o光轉的現象，以及通過偏振片來檢測o光e光的偏振態［12-13］。學生在學習過程中，隨著實驗現象的變化，對學習產生了濃厚的探索欲。

在電磁學課程中，向物理2班學生講授電場章節時，利用靜電演示組合實驗儀演示一系列靜電現象，包括點電荷電場、同種電荷相斥、平行板電場、靜電跳球、靜電擺球、彎曲金屬表面電荷的分布、靜電屏蔽、法拉第瓶、靜電除塵、電介質極化等演示實驗［14-15］。學生在學習中，不會感到枯燥，許多曾經坐在后排，上課猶如聽天書的同學都希望能夠自己上臺完成實驗，在有趣的實驗過程中學習曾經認為枯燥的知識。

2.3 引入演示物理實驗后的教學效果

（1）平時的出勤率。課程教學中，學生的出勤率，不僅反映了學校的學風，也反映了教師教學水平的高低。引入演示物理實驗后，物理2班日常上課的出勤率，由之前的84.2%上升到了94.7%。學生們普遍感覺更加愿意來上專業課，甚至期待到課堂上來感受演示實驗，享受這種新穎的獲得知識的過程。

（2）課堂教學效果。根據任課教師們日常上課的教學效果來看，引入演示物理實驗后，從曾經的獨自板書、PPT電化或視頻教學，到現在的演示實驗配合教學，老師們普遍覺得多了一個教學“幫手”。課堂上再也不是只有老師枯燥的講解、底下沒人聽講的狀態。學生們也愿意自己上來做演示，提高了課堂上師生之間的互動和教學之間的互動。

（3）考核成績。在物理2班的教學中引入演示物理實驗后，在期末的光學、電磁學考核中，物理1班、物理2班使用同一難度試卷。經過考核對比，如表1所示。

表1 引入演示物理實驗教學方法考核對比

物理2班在出勤率、考核成績、學生評教等方面均超過了物理1班。這是在之前不敢相信的事情。2班學生基礎薄弱，在以往的考試中往往沒有1班學生優秀，但在2班引入演示物理實驗教學方法之后，不僅提升了學生的學習興趣，而且提高了老師的教學水平。學生在學期末的評教過程中，物理2班對演示物理實驗課程的評教分數為96.8，超過了許多校級精品課程，說明將此類課程中的抽象變成了直觀，使學生對此課程從厭惡變成了喜愛從而提升了教學效果。

3 結 語

演示物理實驗的趣味性、探索性以及科學性和生活化，必將在極大程度上，提高我校物理本科專業學生的學習成效。我校的物理專業本身也是物理教育師范方向，根據西藏的就業政策，學生們未來也很有可能走向我區各中小學教學崗位，培養他們對物理學理論知識與演示物理實驗的結合，也是提高西藏各地區實驗教學水平的基礎。隨著教育部最新推動的本科專業認證，對于我校物理本科專業來說，基礎物理實驗和演示物理實驗的開設也是基本條件之一，我們將演示物理實驗引入大學物理教學，并計劃在后期建設高水平的演示物理實驗室，也是為迎接教育部本科專業認證工作奠定基礎。