楊津生　張麗珠

摘要：從學生和教師兩個角度出發(fā)，探討改進物理實驗課教學、提高物理實驗課教學水平的若干措施，并指出實驗教學要以學生為本，從各個方面培養(yǎng)學生良好的科學素質(zhì)、創(chuàng)新精神及實踐能力。

關(guān)鍵詞：物理實驗；計算機輔助教學；探索精神

《大學物理實驗》作為大學生進校后的第一門科學實驗課程，不僅應(yīng)讓學生受到嚴格的、系統(tǒng)的實驗技能訓練，掌握科學實驗的基本知識、方法及技巧，更主要的是要培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析及解決實際問題的能力，特別是與科學技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力，適應(yīng)時代發(fā)展、科技進步的創(chuàng)新能力。為了適應(yīng)培養(yǎng)面向21世紀科學技術(shù)人才的需要，我院確立對大學生實行“雙證書”和“本科加技師”的培養(yǎng)方向。隨著社會的發(fā)展、科學技術(shù)的進步以及儀器設(shè)備的智能化，學生的動手能力、獨立思考能力以及解決實際問題的能力若沒有一個良好的培養(yǎng)環(huán)境，將導(dǎo)致學生綜合創(chuàng)造能力的下降。因此，實驗課程對于學生能力的培養(yǎng)顯得更迫切。那么，如何教好、學好物理實驗課，這無疑是擺在教師和學生面前的一個實際問題。筆者認為，一方面，要充分調(diào)動每個學生的主觀能動性和內(nèi)在潛質(zhì)；另一方面，要改進實驗課教學，為學生學習物理實驗課營造良好的氛圍。

提高認識是學好物理實驗課的關(guān)鍵所在

首先，應(yīng)讓學生認識到物理實驗對物理學乃至其他學科有著不可估量的作用。物理概念的建立、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理理論的形成，都必須以嚴格的科學實驗為基礎(chǔ)，并為以后的科學實驗所驗證。回顧物理學的歷史，自伽利略開創(chuàng)完整的科學實驗方法以來，人們依靠科學實驗，從實驗（現(xiàn)象)的觀察到理論（假設(shè)）的提出到實驗的檢驗，不斷地發(fā)現(xiàn)真理和檢驗真理。物理學發(fā)展史上許多著名的理論，如牛頓運動定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等，都是借助于實驗建立起來的，而愛因斯坦的狹義相對論，如質(zhì)速關(guān)系，每天都經(jīng)受著實驗的考驗?？梢哉f，物理學本身就是一門實驗科學，它與實驗是密不可分的。

其次，物理實驗課中誤差理論、數(shù)據(jù)處理知識、各種實驗方法以及各種測量手段等知識在今后專業(yè)課學習和科學研究中都是離不開的。尤其是學會各種儀器儀表的使用和具有調(diào)試能力以及形成良好的實驗素質(zhì)和實驗習慣、培養(yǎng)解決實際問題的能力，將會使學生終生受益。

培養(yǎng)學生的科學態(tài)度

物理實驗是人們運用科學儀器來揭示物質(zhì)運動規(guī)律、特性以及各種物理現(xiàn)象之間關(guān)系的一種科學活動，其基本方法是觀察和測量。它要求學生通過觀察和測量，從物理現(xiàn)象中獲得真實的信息。它可以培養(yǎng)學生嚴格地遵從事實、嚴肅認真地獲得真實信息的態(tài)度。物理實驗的過程還是理論與實踐密切結(jié)合的過程。實驗的操作既是動手的技能活動過程，又是充滿理性的思想活動過程，所以，它還能培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的良好學風。

培養(yǎng)學生對物理實驗課的興趣

興趣是學習的最直接動力。學生物理實驗學習興趣的培養(yǎng)可以從以下幾個方面著手。

引入計算機輔助教學 計算機技術(shù)與傳感、電子、數(shù)字化等技術(shù)相結(jié)合，可以形成嶄新的方法和技術(shù)，這些技術(shù)已經(jīng)在實驗過程的監(jiān)控、測量數(shù)據(jù)的采集和分析處理乃至測試過程的自動化等方面顯示出顯著的優(yōu)越性，這是對傳統(tǒng)手工實驗方式的挑戰(zhàn)。在物理實驗中引入計算機輔助教學會極大地激發(fā)大學生學習物理實驗課的興趣，有兩方面的作用。（1）將計算機物理仿真實驗用于實驗教學。物理仿真實驗通過計算機網(wǎng)絡(luò)把實驗設(shè)備、教學內(nèi)容、教師指導(dǎo)及學生操作有機地融合為一體，形成了一部可操作的物理實驗教科書，擴大了物理實驗的空間，打破了教與學、理論與實驗、課內(nèi)與課外的界限。它作為一種理想的教學環(huán)境的創(chuàng)設(shè)工具、學生自主學習的情趣激勵工具，可充分調(diào)動學生主動學習的積極性。通過計算機物理仿真演示，學生對實驗的物理思想和方法、儀器的結(jié)構(gòu)及原理的理解可以達到實際實驗難以達到的效果，實現(xiàn)了培養(yǎng)學生動手能力、學習實驗技能、深化物理知識的目的，大大提高了物理實驗的教學效率。例如，分光計的使用和調(diào)節(jié)實驗，如果以簡單的說教方式進行，學生難以理解，且操作不理想，可利用物理仿真實驗教學軟件給學生演示分光計的調(diào)節(jié)，從而使學生能夠較好地掌握分光計的正確調(diào)節(jié)，達到良好的課堂教學效果。（2）對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析。在實驗中，對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析是必不可少的。有一些處理比較繁雜，手工計算很困難，改用計算機來做就容易得多，例如密立根油滴實驗的數(shù)據(jù)處理。

利用物理演示實驗輔助教學 利用物理實驗演示室的設(shè)備，結(jié)合一定的物理背景進行教學。這種教學模式為學生創(chuàng)設(shè)一種真實而生動的物理情境，激發(fā)學生的求知欲和探究熱情。這種教學模式在國內(nèi)外正受到越來越多的關(guān)注。大部分演示實驗內(nèi)容是屬于趣味性強的定性半定量實驗。所謂定性半定量實驗是近幾年提出來的，而實際上在物理學的發(fā)展史上，很多著名的物理實驗都是屬于定性半定量的實驗，例如伽利略的比薩塔實驗、盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核的實驗等。定性半定量實驗的特點是對實驗要求的精度不是很高，有效數(shù)字也不多，實驗設(shè)計簡單精巧，能以較小的代價得到事半功倍的效果。另外，任何一個實驗都有一個提高實驗精度、改進實驗儀器、拓展實驗成果的應(yīng)用范圍以及改進實驗設(shè)計思想等問題。因此，要想出色地完成一項實驗，是不容易的。學生只要深入其中，就會發(fā)現(xiàn)很多奧秘，這些都能激發(fā)他們的學習興趣。

提高自學能力，掌握全新的學習方法

由于物理實驗是一門獨立設(shè)課、單獨計分、以提高學習技能為主的課程，所以，學生難免有一段不適應(yīng)期。如何盡快度過這一短暫的時期，使學習納入正軌呢?這就需要加強和提高學生的自學能力。物理實驗課的特點是教師講得少、學生實踐多。實驗本身就是學生對儀器的調(diào)試、對數(shù)據(jù)的測量。如若學生不提前預(yù)習，就不能進行實驗。而預(yù)習的效果就全靠自修能力了。普通物理學和物理實驗是兩門并行的課程，所以，普通物理學尚未學到或根本不學的內(nèi)容，物理實驗完全可能涉及。這也需要學生有較強的自學能力，只有這樣才能讀懂教材，作好預(yù)習。物理實驗教材的預(yù)習，必須注意方法，即應(yīng)抓住最主要、最本質(zhì)的東西，對全部內(nèi)容要有所側(cè)重，有所取舍，可以跳過一些非重點的內(nèi)容。物理實驗教材關(guān)鍵的內(nèi)容是測量什么物理量，如何測量，使用什么儀器，如何調(diào)試，如何進行數(shù)據(jù)處理和誤差計算，如何保證實驗精度等。學生在今后的工作崗位上，時時會面對陌生的儀器和設(shè)備，會接手全然不知的科研課題，因此，大學生必須具備閱讀科研資料的能力，必須具備調(diào)試儀器設(shè)備的能力。而這些能力，應(yīng)該從現(xiàn)在開始培養(yǎng)和鍛煉。

培養(yǎng)良好素質(zhì)，形成良好習慣

物理實驗是人們運用科學儀器來揭示物質(zhì)運動規(guī)律特性和各種物理現(xiàn)象之間關(guān)系的一種科學活動，其基本方法是觀察和測量。它要求學生通過觀察和測量，從物理現(xiàn)象中獲得真實的信息。因此，良好的實驗素質(zhì)和實驗習慣，是學好物理實驗課不可忽視的因素。必須從物理實驗課的第一天起，就有意識地培養(yǎng)學生嚴格地遵從事實、嚴肅認真獲得真實信息的態(tài)度，有意識地讓學生形成良好的實驗習慣。比如，實驗前必須記錄實驗儀器儀表的名稱、數(shù)量、型號、精度等級以及擺放位置等，實驗完成后必須清點并放回原處。又如，記錄數(shù)據(jù)必須字跡清楚，寫入事先劃好的表格內(nèi)，絕不可人為更改。對實驗中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象一定要查出原因，并做出正確解釋。例如，數(shù)學家貝塞爾在測量天狼星的運動軌跡時，發(fā)現(xiàn)它不是平滑的而是波浪形的，他懷疑有一顆星緊挨著它，經(jīng)過詳細的計算，貝塞爾預(yù)言了這顆星的存在。在貝塞爾逝世十六年后，美國人果然發(fā)現(xiàn)了這顆新星——天狼伴星。所以，一個大學生必須具備敏銳的洞察力和勇于探索的精神，絕不放過一個看似平常卻可能蘊含著重大發(fā)現(xiàn)的實驗現(xiàn)象或測量數(shù)據(jù)，只有在學生時代養(yǎng)成良好的素質(zhì)，形成良好的習慣，將來才會大有作為。

合理利用反饋信息

讓學生及時了解自己的學習結(jié)果稱之為及時反饋。這種反饋使學生既能看到自己的進步，提高學習熱情，增加努力程度，又能看到自己的不足，激起上進心，克服缺點，改正錯誤。反饋的內(nèi)容主要是教師對學生實驗報告的批改、學生的自我檢查以及學生間的相互檢查。反饋的作用不僅使學生了解自己是否達到了目標，而且使其了解離目標還差多遠。學生因成功地完成了實驗而意識到自己已經(jīng)達到了預(yù)期目標，這種信息的反饋會強化學生學習過程，加深學生對所學知識的記憶，激發(fā)學習熱情。在整個過程中，教師起著“導(dǎo)演”的作用。教師的控制和引導(dǎo)作用非常關(guān)鍵，如果處理不好，會使學生在學習中迷航，或者適得其反，會直接影響教學效果。因此，教師應(yīng)該合理利用學生的反饋信息，不斷強化學習過程，從而達到預(yù)期的教學效果。

從根本上說，實驗教學要以學生為本，從各個方面培養(yǎng)學生良好的科學素質(zhì)、創(chuàng)新精神及實踐能力。通過加強上述幾項實驗課的教學措施，提高了教學質(zhì)量，調(diào)動了學生學習的主動性和探索的積極性，提高了實驗?zāi)芰Γ瑫r使物理實驗成為一門真正具有指導(dǎo)和實踐意義的學科。

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作者簡介：

楊津生（1956—），男，天津工程師范學院高級實驗師，研究方向為大學物理實驗。

（本文責任編輯：尚傳梅）