大學物理實驗規范教學

呂波，彭鳳梅，邱慶順，饒黃云，徐小華

大學物理實驗規范教學

呂波1，彭鳳梅1，邱慶順2，饒黃云1，徐小華1

（1. 東華理工大學撫州校區 物理實驗中心，2. 東華理工大學長江學院 物理實驗中心，江西 撫州 344000）

物理實驗教學的規范對人才培養有重要的影響．闡述了從實驗教案的編寫、實驗板書的設計、實驗操作的規范以及實驗評分標準等方面進行規范教學的意義，并以邁克爾遜干涉儀實驗為例講述了規范實驗教學的具體實施方法．研究表明，規范物理實驗教學，能有效提高教學質量，促進人才培養．

物理實驗；邁克爾遜干涉儀；規范教學

物理實驗是高等院校理工類專業學生重要的公共基礎必修課[1]，該課程可以加深學生對物理知識的理解，同時為學生提供科學實驗的基本訓練，培養學生的初步科學實驗能力，提高學生的科學創新意識[2]．該課程在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力[3]等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用[4]．

物理實驗教學質量的高低，很大程度上取決于物理實驗教學的規范性．物理實驗是一門大型的公共課，一般由物理實驗中心的全體教師共同承擔實驗教學的任務，因此每個物理實驗教學的規范標準應該由實驗中心的全體教師共同討論、修改、制定，要求每個教師必須按照制定的實驗教學標準進行每個實驗的規范教學，確保實驗教學的質量．首先，物理實驗教案的編寫要規范，有針對性，要充分考慮現有的實驗儀器、給定的實驗學時、學生的實驗接受程度等，編寫一份切合實際的、科學的、可操作性的實驗教案，為后續的實驗教學打下基礎．其次，實驗室黑板上的板書要簡明扼要、重點突出（如實驗原理的板書），實驗原理圖的作圖要美觀，避免不同的教師帶實驗書寫不同的板書而導致教學的隨意性．第三，實驗教學的操作要統一，如實驗初期，教師面向學生講解實驗原理、實驗儀器使用的介紹等．實驗中，如何指導學生調試實驗儀器、觀測實驗現象、記錄實驗數據等；實驗后期，指導學生如何處理實驗數據，整理實驗儀器等．最后，制定每個實驗的評分標準，包括實驗前的預習打分、實驗操作的打分、后期實驗報告的批改打分等．

以物理實驗中心（簡稱實驗中心）所開設的邁克爾遜干涉儀實驗教學為例，闡述如何實施大學物理實驗的規范教學．

1 實驗教案的撰寫

在撰寫該實驗教案時，有2個重點環節必須要考慮．首先，邁克爾遜干涉儀實驗是一個近代物理綜合性實驗，對學生而言實驗原理比較難理解．所以在實驗教學設計時，考慮如何向學生講清楚實驗原理，如定域干涉與非定域干涉的概念，尤其要闡述明白實驗中觀察到圓環的“吞”與“吐”的物理實質．其次，還要考慮實驗室現有的儀器現狀，邁克爾遜干涉儀實驗室有2種干涉儀，一種是WSM100/200型，另一種是WMG-1型．所以中心教師在實際教學中，會向學生介紹這2種儀器的異同，方便學生的實驗操作．

2 實驗黑板的板書

一個好的實驗板書，應該字體優美，圖形美觀、表格清晰，板書內容重點突出、簡潔大方．為此，實驗中心組織全體教師一起討論確定實驗板書的內容，委托粉筆字書寫能力強的教師板書文字，委托作圖能力強的教師在黑板上做出實驗原理圖．為了防止板書及作圖的隨意性，還制作了該實驗的黑板板書的電子版，并交由專門的打印設備打印，貼在黑板上．電子版制作板書的好處是可以修改，再打印，保證實驗教學的與時俱進．邁克爾遜干涉儀實驗的電子版板書見圖1．

圖1 邁克爾遜干涉儀實驗的黑板板書

3 實驗操作的統一

對每個物理實驗的操作，規定４個環節：（1）實驗預習報告的檢查及隨機提問、學生簽名及教師為其指定實驗桌號；（2）教師實驗原理的講解及實驗操作的簡單介紹；（3）學生的實驗操作及教師的來回巡視；（4）實驗結束后教師為學生打實驗操作分．在第1個環節，教師檢查學生是否寫了實驗預習報告，并且隨機向學生提問，要求學生回答與實驗有關的問題，可切實增強學生對預習環節的重視，提高學生自主學習能力，達到更好的學習效果．每次實驗每個學生都必須簽名，防止學生不來做實驗，這種考勤最傳統但是效果最好．教師為每個學生指定實驗桌號，目的是對學生實驗操作中進行有效監控，防止學生實驗中的竄組．在第2個環節中，實驗中心教師借助大屏幕和投影儀，向學生講解實驗原理．對一些不易讓所有學生同時觀察到的實驗現象，如牛頓環實驗中明暗相間干涉圓條紋或者分光計實驗中的十字叉絲，教師利用CCD，將目鏡中觀察到的實驗現象在液晶顯示器呈現出來[5-6]，所有學生都能看到而且看得很清楚，提高了課堂效率．在邁克爾遜干涉儀的實驗操作講解中，實驗中心教師有一個獨特做法．通常教師在向學生展示觀察圓形光屏上的圓環“涌出”或“淹沒”時，由于干涉儀上的圓形光屏小，只有靠近光屏的學生才能看得比較清楚，而離得遠的學生看得模糊甚至看不見．為解決這個問題，實驗中心教師的做法是：取下那個小圓形光屏，在其后方稍遠處放上一個大的白色紙屏，讓干涉光形成的明暗條紋呈現在大的白色紙屏上，此處條紋半徑比較大，條紋的“涌出”或“淹沒”非常明顯，離得遠的學生也看得很清楚．在第3個環節中，教師來回巡視學生的實驗操作，一則可以督促學生認真做實驗，防止學生偷懶或偽造數據，二則評估學生的實驗操作是否正確規范，為第4環節給學生實驗操作打分建立依據．第4個環節，教師評估學生的實驗數據，結合學生的實驗操作表現，當場給予學生實驗操作分，并在學生的原始數據上簽好教師名字，并要求學生在提交正式的實驗報告時附上這張原始數據紙，目的是防止學生篡改實驗數據進行數據處理．

4 評分標準的制定

制定科學合理的評分標準有利于對學生的實驗表現作出正確的評價[7]．物理實驗考核突出過程性考核，實驗成績中增加預習成績和操作成績的比重[8]，實驗中心對每個實驗的評分（滿分10分）設置為3部分：實驗預習（1.5分）、實驗操作（4分）和實驗報告（4.5分）．每一部分，都有評分細則，打分都有量化（限于篇幅，不再贅敘）．以邁克爾遜干涉儀實驗的實驗報告批改為例，滿分為4.5分，其中的數據記錄及處理占2分，實驗誤差分析及實驗的總結占1分，之所以這2項評分占比高，是因為這更能考查學生的實驗數據處理能力，更能反映學生對所做實驗是否進行了反思和總結[9]，而這恰恰是學生實驗能力高低的重要體現．

無以規矩不成方圓，規范大學物理實驗教學，能很好地保證大學物理實驗教學質量的提高，促進人才培養．該大學物理實驗中心是江西省首批實驗教學示范中心之一，多年來實驗室全體教師一直秉承著規范實驗教學的理念，潛心實驗教學，使得全校理工類專業學生在大學低年級階段就打下堅實的物理實驗基礎，為其后續的專業學習提供了保障[10]．本文介紹了實驗中心在規范物理實驗教學方面的一些做法，希冀能給予同行一些參考，共同促進大學物理實驗教學質量的提高．

[1] 郭袁俊，于景俠，霍中生，等．大學物理實驗與理論融合教學的探索[J]．實驗室研究與探索，2019，38（7）：188-190

[2] 張勇，李久會．淺談大學物理實驗教學改革[J]．遼寧工業大學學報：社會科學版，2015，17（4）：138-140

[3] 張鳳琴，林曉瓏，王逍．創新人才培養下的大學物理實驗教學改革研究[J]．大學物理，2017，36（3）：36-39

[4] 翟淑琴，李秀平．新工科建設背景下大學物理實驗教學探索[J]．教育理論與實踐，2020，40（3）：50-56

[5] 邱彩虹，李永強，陳家明，等．基于THDCE-20攝像頭成像的牛頓環實驗設計[J]．實驗科學與技術，2018，16（4）：140-142

[6] 王小懷，李卓凡．分光計快速調節輔助裝置的設計與制作[J]．大學物理實驗，2012，25（1）：25-27

[7] 王紅梅，鄒艷，栗軍，等．新工科背景下大學物理實驗創新教學的探索與實踐[J]．中國現代教育裝備，2019（11）：104 -106

[8] 李建英，韓新華．物理實驗教學的“311”創新模式[J]．高師理科學刊，2017，37（11）：88 -90

[9] 錢霞．大學物理實驗教學效果的若干方法和手段的探討[J]．物理通報，2019（12）：4-6

[10] 郭偉杰．“新工科”背景下的大學物理實驗教學改革探索[J]．教育現代化，2019，6（80）：67-68

On the standardized teaching of college physics experiment

Lü Bo1，PENG Fengmei1，QIU Qingshun2，RAO Huangyun1，XU Xiaohua1

（ 1. Physics Experiment Center，East China University of Technology，2. Physics Experiment Center，Yangtze River College，East China University of Technology，Fuzhou 344000，China ）

Discusses the necessity of the standardized physics experiment teaching in connection with talent training．Elaborates the significance of standardized teaching from the preparation of experimental lesson plans，the design of experimental blackboards，the specifications of experimental operations，and the experimental scoring standards．The specific practice of this experimental center is described as an example with Michelson interferometer experiment for peer reference．The result shows that standardizing physics experiment teaching can effectively improve teaching quality and promote talent training．

physics experiment；Michelson interferometer；standardized teaching

O4-33∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.021

1007-9831（2020）09-0081-03

2020-05-13

江西省教育廳教學改革研究項目（JXJG-16-37-2）；東華理工大學長江學院教學改革研究項目

呂波（1973-），男，江西崇仁人，副教授，碩士，從事大學物理及實驗教學研究．E-mail：blv2011@sina.com