[摘要]設(shè)計性、研究性實驗是讓學(xué)生獨立自主地對實驗方法及步驟進行設(shè)計并對實驗結(jié)果進行研究的實驗。與傳統(tǒng)的測量性、驗證性實驗相比 ，它更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]設(shè)計性 研究性實驗 科研能力 創(chuàng)新能力

一、設(shè)計性、研究性實驗的重要性

幾十年來，物理實驗基本都是按照一種固定的模式進行，即給出實驗的目的、原理、所用實驗儀器，并列出詳細的實驗方法和步驟。學(xué)生通過預(yù)習，并結(jié)合老師的講解，然后即可按部就班地進行和完成實驗。實踐表明，這種模式對學(xué)生掌握實驗方法，驗證和加深對理論的理解，起到了不可或缺的作用。但是隨著學(xué)生對知識的積累掌握和對物理理論理解的逐漸加深，這種單純的學(xué)習驗證性實驗已不能滿足發(fā)展的要求。特別是隨著時代的飛速發(fā)展，對大學(xué)生創(chuàng)新能力的要求越來越高，人才的需求也逐漸由過去的知識型向創(chuàng)造型發(fā)展。因此對實驗教學(xué)提出了更高的要求，以夯實基礎(chǔ)，達到提高綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力、科研能力和競爭力。設(shè)計性、研究性實驗提供的內(nèi)容廣泛、類型齊全、綜合性和設(shè)計性較強，相對于基礎(chǔ)實驗來說有一定難度的設(shè)計性、研究性物理實驗，可由學(xué)生自由選擇課題，這類實驗就是通過實驗的全過程，使學(xué)生積極、主動地去進行思考、探索，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生把已經(jīng)學(xué)到的知識綜合、全面、靈活地加以運用與發(fā)揮，實驗的每個環(huán)節(jié)都要學(xué)生自己想辦法動腦筋解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

二、設(shè)計性、研究性實驗的特點

設(shè)計性、研究性實驗的特點之一是內(nèi)容的廣泛性。它的選題應(yīng)該既有經(jīng)典的實驗，近代著名的物理實驗，還應(yīng)該有在生活、生產(chǎn)、科研實踐中比較典型，有一定代表性、綜合性、應(yīng)用性較好的實驗。同時從教學(xué)的角度，也可考慮那些同一物理內(nèi)容的多種實驗方法，或者一種實驗方法測量多個物理量的實驗課題。比如測定材料楊氏模量的靜態(tài)拉伸法、動態(tài)法；聲速測量的駐波法、位相法；密立根油滴實驗中的平衡法、非平衡法，還比如在光的干涉實驗中，其中有非定域干涉、定域干涉、多光束和雙光束干涉等，類似這些實驗無論是物理思想還是實驗技能，都包含了非常豐富的內(nèi)容，能夠是學(xué)生在實驗中思考物理原理的不同、物理現(xiàn)象的不同、再現(xiàn)物理過程的方法不同等，能夠使學(xué)生在對比中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題，從中學(xué)習到物理實驗的思想、方法、技巧等，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維，從實驗中探索知識的艱辛和歡樂。

設(shè)計性、研究性實驗的另外一個特點是內(nèi)容的多樣性、靈活性。它的選題可以多種多樣，比較靈活，這樣不僅使學(xué)生可以學(xué)到新知識，同時也從整體上提高了實驗教學(xué)水平，給教學(xué)帶來很大的好處，即一方面可以隨時淘汰那些陳舊的、落后的實驗，添加一些具有新思想、新技術(shù)的實驗，可以對實驗的內(nèi)容進行不斷的更新，使學(xué)生的學(xué)習能夠跟上時代前進的步伐，比較快、比較早地接觸一些新思想、新技術(shù)。而且在實驗經(jīng)費有限的條件下，可以減少每個實驗裝置的套數(shù)，而盡可能多地添加不同實驗儀器，增加實驗項目的個數(shù)，這樣既豐富實驗內(nèi)容，增加了學(xué)生的知識面，又做到了少花錢多辦事。另外一方面學(xué)生在做這類實驗的時候，往往是做類型、內(nèi)容不同的實驗，所以必須開動腦筋，獨立思考，不能有依賴思想，因此對各類學(xué)生都能起到比較好的促進作用，可以充分調(diào)動每一個學(xué)生學(xué)習上的主觀能動性，培養(yǎng)了學(xué)生勇于探索的學(xué)習精神，提高學(xué)生的學(xué)習興趣、動手能力、科研創(chuàng)新能力。

三、開設(shè)設(shè)計性、研究性實驗的實踐

設(shè)計性、研究性實驗的課題可以是結(jié)合實際生活的問題，也可以是結(jié)合教學(xué)實際的問題，可以是其它相關(guān)學(xué)科的問題，但是內(nèi)容必須具有科學(xué)性、探索性、創(chuàng)新性和可行性。選題是該實驗的關(guān)鍵，對后續(xù)工作有著重要的作用。選題可以由學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)興趣點、疑問點在教師知道下確定課題，也可以直接選擇老師給定的研究課題，或者對給出的課題進行拓展深化，從而確定自己要研究的課題。

課題選定以后，教師指導(dǎo)學(xué)生進行復(fù)習、鞏固、拓展已學(xué)的知識，查閱文獻資料，確定應(yīng)該在哪一方面有所研究、突破，要解決什么關(guān)鍵問題，如何解決等，還要熟練掌握實驗的設(shè)備情況。學(xué)生將收集到的資料整理為書面的形式，形成實驗的設(shè)計方案。根據(jù)實驗設(shè)計方案，進行實際操作。操作過程要嚴密，觀察要仔細，要尊重事實，正確記錄數(shù)據(jù)，遇到特殊情況要善于發(fā)散思維，開拓思路，養(yǎng)成對數(shù)據(jù)誤差進行分析的習慣，實驗中遇到問題是可重新調(diào)整設(shè)計方案，必要時要進一步調(diào)查研究并完善設(shè)計方案。對實驗數(shù)據(jù)進行整理、分析、得出客觀的判斷和解釋，發(fā)現(xiàn)理論數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)偏離比較大時，要通過重新進行實驗，培養(yǎng)嚴謹?shù)?、科學(xué)的工作作風，對于反復(fù)試驗結(jié)果與理論偏差大的問題時要引起重視，多跟老師進行溝通，注意發(fā)現(xiàn)新問題。

實驗完畢后，要寫結(jié)題報告，需要進一步討論資料是否具有科學(xué)性，實驗數(shù)據(jù)是否準確，討論是否邏輯清楚，結(jié)論是否恰當。同時老師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會整理資料，加工處理實驗數(shù)據(jù)，學(xué)會繪制表格，學(xué)會以科研論文的方式實事求是總結(jié)。學(xué)生把實驗結(jié)果跟其他同學(xué)或老師進行討論、交流，發(fā)現(xiàn)實驗中出現(xiàn)的問題，培養(yǎng)解決問題的能力。

四、設(shè)計性、研究性實驗的效果

學(xué)生經(jīng)過參與實驗，親身感悟和熟悉了科研的環(huán)節(jié)和方法、團隊協(xié)作的團隊精神、善于積極思考問題的意識，是學(xué)生初步具備了科研能力。研究性、設(shè)計性實驗培養(yǎng)了學(xué)生科研論文的寫作能力。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)生完成的實驗報告大多是將實驗指導(dǎo)書重抄一遍，而在設(shè)計研究性實驗中，學(xué)生完成的結(jié)題報告，反映的是學(xué)生對收集資料整理的結(jié)果，對實驗課題設(shè)計的方案，對實驗中發(fā)現(xiàn)、解決問題的過程，對各種實際數(shù)據(jù)的記錄，以實驗結(jié)果的討論分析，自己在實驗中的一些體會等。

通過設(shè)計研究性實驗極大地激發(fā)了學(xué)生的科研興趣，活躍了學(xué)生的思維，開拓了學(xué)生的視野，促進了學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，進行跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的研究性實驗，達到了培養(yǎng)學(xué)生獨立研究能力，提升了實驗教學(xué)的整體質(zhì)量和水平。在設(shè)計研究性實驗中，注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)風的培養(yǎng)，要求學(xué)生誠信做人，誠信科學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生一種科學(xué)的實驗精神，一種科學(xué)的務(wù)實精神，一種科學(xué)的嚴謹與進取精神。

參考文獻：

[1]勞令耳、黃英才.大學(xué)物理實驗，貴陽：貴州科技出版社，2005.

[2]沈元華.改革實驗教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才.實驗教學(xué)與創(chuàng)新能力，2000.

[3]詹靜嵐，李保成.改革實驗教學(xué)方法 提高學(xué)生工程素質(zhì).實驗教學(xué)與管理，1999.

（作者單位：貴州大學(xué)）