大學物理實驗質量保證的實現方法

高慧星

燕山大學里仁學院，河北 秦皇島 066000

大學物理實驗是大學里一門獨立開設的基礎課程，是本科生進行實驗技能訓練的開始，設立初是為了輔助物理教學，隨著新型教育的發展，漸漸轉變為培養學生動手和實驗操作能力的重要教學手段。學生通過此門課程可以接收系統的實驗方法，掌握最基本的實驗技能。但如今，面對時代的發展趨勢，為了保證教學正確方向，避免出現錯誤傾向，擴展教學范圍，拓寬教學渠道，改良實驗內容，對新的教學質量保證方法的探究十分必要。

一、學生實驗流程規范

（一）在物理實驗課正式開課前，利用一周左右的時間為全體學生安排四個小時物理實驗基礎理論課的教學，傳授有關物理實驗的基礎知識及進行物理實驗時的相關注意事項。使學生進入物理實驗室前對物理實驗的流程有充分的了解。

（二）物理實驗課程開始后，首先帶領學生初步參觀整個實驗室，了解近期實驗室在進行的實驗科研項目及相關介紹。同時讓學生了解所有任課教師的基本信息。在充分了解實驗項目的前提下，學生具有自主選擇權，可以根據自身情況和自我喜好選擇想選擇參與進行的實驗項目。

（三）實驗正式開始前為保證學生達到良好預習效果，實驗室每天早上提前開放用于學生提前預習了解實驗所需儀器、材料和實驗主要內容。在實驗前提交預習報告，教師有選擇地進行抽查提問[1]。預習報告不合格的實驗教師有權拒絕該學生參與自己的實驗，因為事前預習不夠，實驗會因為無知產生不可控的未知風險。

（四）實驗過程中，要求學生獨立完成各項實驗步驟，要培養其獨立思考的能力。教師可以根據實驗過程中學生的操作來進行打分，作為期末成績的重要考量依據。

（五）實驗課后，學生要在隨后的一周時間內提交實驗報告和心得體會，同樣這份報告也會一起成為期末成績的重要組成部分。學生在提交報告的一周后，可以查詢自己的實驗課成績，以及操作表現評分情況。

二、教師工作流程規范

（一）流程

1．成立物理實驗教學監督小組，進行對教師教學質量的監控。對大學物理實驗的教師任職資格進行嚴格把控考核，對上課過程中工作態度，工作方式方法進行嚴格把控。

2．教職員工必須掛牌上崗，方便學生與其溝通。

3．成立教學研究小組，每一輪課根據這一輪次內的教學實驗情況進行教學研討，要求全體教職人員參加。

4．開發新型教學方式，借助科技、新媒體輔助教學，制作課件，進行新型教學。

5．實驗器材會隨著實驗進行階段性的更新，實驗教材也應該跟隨實驗器材的變化而變化，實驗教師有義務依此對教材進行修訂編寫。隨后把需要補充的與教材和教學內容相關的材料再制作一份電子版，上傳至網絡供學生查閱和下載。教師要對自己編寫的內容負學術責任。

6．學生提交實驗報告后的一周內，教師需要將學生成績錄入學校相關系統，方便學生查詢成績。超過時效系統自動拒絕改動。

（二）教學內容基本要求

大學物理實驗課程的教學是通過不同案例和實驗的方式，完成同樣的教學目標。為了培養學生思維的自主性，本課程對教師和教學范圍上都有系統要求。通常具體的教學內容有以下幾個方面：

1．了解測量誤差，正確處理實驗數據

誤差是指實驗過程中測量值與真實值的數差，具有不可控和不確定性。要求學生掌握測量實驗誤差的相關知識，具有正確處理實驗數據的能力。

2．掌握基本物理量及測量方式

在教學基本要求中，介紹了對時間、質量、溫度、長度、直徑等常見的物理量的測量，要求教師引導學生掌握這些測量方式并了解其應用。

3．學習了解常見的物理實驗方法

物理學展現了每個時代科學發展的方法和理念，具有重要的指導教育意義。在教學基本要求里介紹了幾種常用的物理實驗方法，如比較法、轉換法、模擬法、平衡法等在當代科學研究工程中仍然廣泛應用的方法。

4．熟知并熟練使用常用的實驗儀器

實驗儀器是完成實驗過程的必備工具。在教學基本要求中指明學生要熟知各項常規儀器的作用和使用時的注意事項，要求教師在引導學生了解儀器性能的同時發展課外教學理念，引進先進科技知識，與當下結合介紹儀器應用。

5．掌握常規實驗操作技術

對實驗操作技術的掌握是體現學生實踐操作能力的主要方式。在教學基本要求里主要介紹了力學、電學、光學和熱學實驗的操作方式，明確要求學生必須具有正確使用儀器，并可以完成實驗系統的組建的能力[2]。同時，還要求能對實驗結果進行分析和實驗過程中故障的排除。

6．介紹實驗相關的科技歷史背景

在大學物理實驗這門課程中，許多實驗在歷史上都赫赫有名，所涉及的科學理念、思考方式和實驗技術在當今仍然具有深刻的啟發意義。所以在實驗課程中，教師理應結合實驗對實驗的背景、發展歷程和現實應用進行具體介紹。做到不僅僅是動手實驗，更要了解實驗背后的故事，提高文化素養。

三、培養學生素質能力

（一）學生存在的問題

不知從何時起，實用主義成為學生所信奉的“真理”，不僅應用于生活中，也適用于學習課程中。大學物理實驗這門學科考核方式不嚴格，通過率極高導致學生不重視，甚至部分同學認為此學科與所學專業毫不相干而不去上課，拿到學分即是王道。對大學物理實驗的重視程度不夠，學習態度不端正導致這門課程的教學效果很差，對于這部分學生而言，大學物理實驗這門課程的作用幾乎為零。

（二）學生能力培養基本要求

1．獨立完成實驗：通過課前進行預習，了解實驗內容和操作方式，學習實驗原理，獨立完成實驗。

2．結合理論與實踐：能夠通過實驗得出結論且能進行反復驗證，發現問題并處理問題。

3．分析和研究問題：通過對實驗方法的掌握、實驗理論的學習和對實驗過程的了解對實驗數據內容進行分析整合、歸納整理，具備分析和研究問題的能力[3]。

4．創新：科技來源于創新，創新能力是當下學生綜合素質培養中最為重要的部分。在學生具備獨立思考問題能力的前提下要培養發散性的創新思維，完成設計性實驗和綜合性實驗的操作，激發主觀能動性，自主學習并勇于實踐、大膽創新。

（三）學生能力培養的具體途徑

當下，大學物理實驗課程的教學遵循著“以實踐為主，其他方式為輔”的教學理念，用以培養學生的綜合能力和整體素質。學校應采用新型手段提高學生興趣，保證大學物理實驗的教學質量，比如從以下幾個方面入手：

1．開放自擬研究課題的設計實驗，充分讓學生熟悉實驗儀器和實驗過程。

2．舉辦物理實驗知識競賽，并為獲勝者頒發獎勵，鼓勵學生學習物理實驗知識。

3．鼓勵學生進行實驗儀器的改進和制作，培養學生動手能力和發散創新思維。

4．發放符合當下科技發展的小型科研課題，培養學生的科學素質，使知識儲備不與時代脫節。

5．設計有關趣味大學物理實驗的網站，每位同學輪流擔任該實驗網站的經營者或版主，體驗共享實驗經驗的趣味和樂趣。

四、計算機數據采集在大學物理實驗中的應用

（一）計算機數據采集

1．概念

大學物理實驗中，對數據的采集是完成實驗的主要方式之一。使用計算機采集的方式進行物理實驗，主要通過對數據采集的范圍的擴展，進一步提高數據采集的準確性，可以大幅度提高數據采集的準確率和采集效率。

2．優勢

（1）提高實驗效率：計算機數據采集通過計算機和其他采集器、傳輸器的組合形式，改進大學物理實驗的數據采集方式。這種方式節省了很多原有數據采集工作中不必要的步驟，減少了時間浪費，提升了大學物理實驗的效率。

（2）提高實驗質量：利用計算機數據采集技術對物理實驗提供幫助，拓展了學習者探究空間，提升了同學們的創新能力，提高了大學物理實驗的實驗質量。

（3）鍛煉動手能力：利用了現代科技，與當下實際情況相結合，使學生積極面對問題，促進了他們思維邏輯的進步，提高了動手操作能力。

（4）實現數據采集的連續性：將實時測量技術與大學物理實驗相結合，建立起系統核與物理實驗的有效聯系，保障了實驗數據采集的準確性和連續性。

（二）計算機數據采集在大學物理實驗中的具體應用

1．綜合性實驗

前文提到，大學物理的綜合性實驗在大學物理實驗課程中占據相當大的比例。實驗者需具備綜合性的專業技能素質，學會將科技帶進物理實驗中。綜合性實驗包含的范圍十分廣泛，實驗者如果使用傳統的方式進行信息數據采集，可能會因對某方面的遺漏導致實驗失敗。而利用計算機數據采集技術則可以有效避免這個問題，使實驗者全方位掌握物理知識，提升實驗數據的準確性和大學物理實驗的實驗質量。

2．驗證性實驗

驗證性實驗是大學物理實驗中占比最大的實驗，實驗者通常對物理知識先進行假設，然后再進行驗證。利用計算機數據采集技術可以讓同學們自己設置實驗步驟以及自主選擇實驗儀器等，再使用計算機獲取實驗數據，并檢驗和測量實驗數據。這樣可以避免數據計算過程中容易產生的失誤，為大學物理實驗的成功率提供保障。

3．設計性實驗

設計性實驗就是指由實驗者自己來設計實驗方案，提升動手能力。在實驗中利用計算機數據采集技術可以方便設計實驗流程，為實驗提供技術支持，還可以讓實驗者將自己的實驗與科技結合，樹立探究精神，為大學物理設計性實驗打下良好的基礎，使實驗者的實驗能力有顯著的提升。

五、更新實驗內容、創新教學方法

大學物理實驗中比較常見的是驗證性實驗，綜合性實驗非常少，并沒有緊隨科技進步進行相關實驗。反復咀嚼前人的實驗成果無法滿足當下年輕人求知若渴的探索特性，降低了學生對做物理實驗的積極性。

為此，體系應適當減少驗證性實驗，增加綜合性設計性實驗，為學生提供想象和創新的空間。學校和教育工作者也要不斷豐富實驗的類型，與時俱進更新教學內容，最好結合時下熱點將實驗聯系生活，激發學生的學習熱情，發揮大學物理實驗的功能。

要想保證大學物理實驗教學質量，光更新實驗內容還不足夠，高素質的師資隊伍才是其基本保障。教師團隊應具備足夠的知識儲備，提高自身素質，才能勝任當下的實驗教學的高標準。當今時代倡導創新型和開放性的教學理念，教師們要根據時代要求對教學方法進行改良創新，比如多布置創新型課題，啟發學生思維，讓學生在課堂上進行動手操作實驗后總結心得體會。

還可以引進實驗仿真系統，為學生的實驗過程提供一切便利條件[4]。同時，學校也應該注重培養教師能力，多給實驗教師對外交流培訓的機會，教師充分看到了世界的精彩才能回到課堂把同樣的精彩教授給學生們。

六、考核監督

目前大部分教師與學生只重視期末考核，而忽略了平時成績。教師應擴大平時成績在最終成績中的占比。還有一部分同學抄襲其他人的實驗成果和實驗報告，教師要嚴格篩選，注意實驗報告內容測量數據的重復性。為了更好地進行考核方式的嚴控，考核分為平時操作和筆試部分，筆試的比例盡量縮小，重點考察平時操作能力。這種考核方式會讓同學們重視平時的實驗過程，提高實驗質量和教學質量，加深學生對知識的記憶和積累，有利于保證大學物理實驗的質量。

更進一步講，可以建立一個監督體系，提供多個意見反饋通道。通過這個質量監督體系，建立學生與教師學術和實驗內容交流溝通的橋梁。

學生如果對教師和教學過程有什么意見可以通過多種形式進行反映。比如：口頭形式反映、將反饋意見投入意見箱、通過電子郵件或者電話反映各負責教育的主管等方式。學校可以開辦自由論壇，學生在論壇上發表自己的意見，并與實驗教師進行有效溝通。學校根據意見再進行教育調整，保證實驗教學質量。

綜上所述，經實踐表明，在師資力量不足且教學水平難以在短時間內有較大提升的情況下，要想實現大學物理實驗質量保證，更新教學內容，規范教學流程，就要建立完整的教學體系，嚴格監控，從而提高教學質量，保證實驗質量，激發學生的學習熱情，培養學生綜合能力和素質。