高若平

摘 要:大學(xué)物理實驗涵蓋力熱光電等專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容。光學(xué)實驗同其它實驗相比有自己的特點,教學(xué)上應(yīng)該采取不同的教學(xué)策略,以便于學(xué)生更好地掌握光學(xué)實驗。本文結(jié)合作者多年教學(xué)經(jīng)驗,在學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課堂實驗和課后總結(jié)3個方面作出有針對性的輔導(dǎo),幫助學(xué)生順利完成光學(xué)實驗。

關(guān)鍵詞:大學(xué)物理實驗光學(xué)實驗教學(xué)策略

中圖分類號:G6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0172-01

1 引言

2001年以來,全國許多高校陸續(xù)對大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式作了改革,打破了傳統(tǒng)的按力、熱、電、光進行劃分的物理實驗教學(xué)體系,建立了基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和研究設(shè)計性實驗3個層次的新物理實驗教學(xué)體系?；A(chǔ)性實驗內(nèi)容側(cè)重在基本實驗知識、基本測量方法、常用儀器設(shè)備的使用和基本實驗技能等方面的訓(xùn)練。綜合性實驗內(nèi)容主要是一些力、熱、電、光相互滲透的綜合性提高實驗項目。研究設(shè)計性實驗一般只給學(xué)生題目,設(shè)計要求,提供實驗所需儀器,要求學(xué)生自己設(shè)計實驗,在這個過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[1]。

我校在實施三層次實驗教學(xué)體系十幾年的過程中,也暴露出來一些問題,主要是掩蓋了不同專業(yè)學(xué)科實驗各自的特點,實驗教學(xué)雷同化:對學(xué)生課前預(yù)習(xí)要求雷同化;課堂上實驗教師輔導(dǎo)雷同化——都是課堂開始教師用多媒體投影泛泛講一遍實驗原理、目的、內(nèi)容、步驟和注意事項等,然后學(xué)生開始實驗,采完原始數(shù)據(jù),老師簽字,實驗結(jié)束;對學(xué)生課后實驗報告要求雷同化。教師沒有根據(jù)不同實驗項目的具體特點實施教學(xué),學(xué)生沒有學(xué)到具體問題具體分析處理的方法。

2 新的實驗分類方法

針對三層次實驗教學(xué)體系實施過程中暴露出來的問題,結(jié)合本人幾十年的教學(xué)經(jīng)驗,再增加一條分類方法就可以很好的解決其缺點。這條新的分類方法就是對綜合性實驗項目,從實驗操作和數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性對比上再做細(xì)分:有一些實驗,操作過程相對復(fù)雜,前后操作順序有嚴(yán)格要求,不能顛倒,每一步操作要求精細(xì),準(zhǔn)確到位,操作不到位或者操作過位都不能發(fā)生實驗現(xiàn)象。光學(xué)實驗項目就有這些特點。另一些實驗,數(shù)據(jù)處理過程相對復(fù)雜,要經(jīng)過好多公式的換算,還要做圖表等。每一個實驗項目都有不同的特點,正是這些特點才是學(xué)生學(xué)習(xí)和老師教學(xué)的意義所在。

細(xì)分以后就可以針對不同的實驗項目實施不同的教學(xué)策略,從而使學(xué)生學(xué)到不同問題要有不同處理方法的思想,增強學(xué)生日后解決具體問題的靈活性和創(chuàng)新性。

3 光學(xué)實驗的內(nèi)容和特點

光學(xué)實驗項目是大學(xué)物理實驗的重要組成部分。應(yīng)該學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容大體包括:光學(xué)基本物理量的測量方法。主要有透鏡的焦距,光學(xué)系統(tǒng)的基點基面,光學(xué)儀器的放大率和分辨率,透明介質(zhì)的折射率及光波波長等。在學(xué)習(xí)實驗方法時,要注意它的設(shè)計思想、特點及其適用條件。常用光學(xué)儀器的使用。主要有光具座、測微目鏡、望遠(yuǎn)鏡、分光計、干涉儀和攝譜儀等。了解儀器的構(gòu)造原理和正常使用狀態(tài),調(diào)節(jié)到正常使用狀態(tài)的方法步驟,操作要求,注意事項,具有較好的操作技能。學(xué)習(xí)分析光學(xué)實驗中的基本光路。主要有自準(zhǔn)直光路、助視放大光路、恒偏向光路、分束光路、激光束準(zhǔn)直光路等。了解光路組成元件對實驗的影響,學(xué)會分析每一個基本光路在整個實驗中的作用以及基本光路之間的銜接配合要求,練習(xí)運用基本光路設(shè)計簡單實驗,從而鍛煉實踐能力。

光學(xué)實驗主要有以下特點:第一實驗和理論密切結(jié)合。光學(xué)實驗中,如果不掌握光的基本理論,不熟悉光源發(fā)光的宏觀特性,不熟悉光波的相干性和偏振態(tài),有些光學(xué)實驗很難做好(如光的干涉實驗),有些光學(xué)實驗甚至不能進行(如偏振)。只有在理論知識指導(dǎo)下做光學(xué)實驗,理論知識才能得到更好的理解和加深,實驗興趣也會大大增加,實驗技能得到提高。第二儀器調(diào)節(jié)的要求很高。這是光學(xué)實驗同其他實驗相比最大的特點,光學(xué)實驗中使用的儀器一般比較精密,例如分光計,邁克爾遜干涉儀。光學(xué)儀器的調(diào)節(jié),不僅是一項基本的實驗操作,而且有豐富的物理內(nèi)涵,必須在詳細(xì)了解儀器性能和特點的基礎(chǔ)上,才能選擇有效而且準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)方法,根據(jù)觀察到的現(xiàn)象,檢驗和判斷儀器是否處于正常工作狀態(tài),提出應(yīng)該采取的解決辦法。只有在理論指導(dǎo)下,通過反復(fù)耐心的實驗操作訓(xùn)練才能切實掌握。第三光學(xué)實驗的數(shù)據(jù)測量都是在正確調(diào)節(jié)后才能進行。因此實驗者理論基礎(chǔ)、操作技能和判斷準(zhǔn)確程度,都使測量數(shù)據(jù)具有不同的偏離和分散,影響測量結(jié)果。

4 光學(xué)實驗的教學(xué)策略

第一、預(yù)習(xí)階段要求學(xué)生透徹理解實驗項目的理論知識。理論知識預(yù)習(xí)要重新翻閱教材和相關(guān)參考書全面復(fù)習(xí)物理概念和定理。還有一個重要的細(xì)節(jié)就是要預(yù)習(xí)所測物理量的理論數(shù)值和單位。從根本上講大學(xué)物理實驗都是驗證性實驗,所測物理量的數(shù)值是早已明確的。預(yù)習(xí)時應(yīng)該查手冊搞清楚這些物理量的數(shù)值和單位。例如預(yù)習(xí)《等厚干涉法長度計量》時不僅復(fù)習(xí)光的干涉概念,更要查資料知道頭發(fā)的粗細(xì)大概在什么數(shù)值范圍內(nèi),納米、微米、毫米單位以及它們之間的換算關(guān)系。

第二、課堂實驗階段。開始要提問跟這個實驗項目有關(guān)的理論知識,檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。預(yù)習(xí)不好的學(xué)生,實驗中一定會出問題,重點指導(dǎo)。實驗操作不是一次全講完,而是分段講解,這主要就是由光學(xué)實驗的特點決定的。講解第一步操作,操作那些部位,那些部位不要動,看到什么現(xiàn)象算操作成功,然后讓學(xué)生做這第一步,體會操作和現(xiàn)象之間的關(guān)系;大部分學(xué)生出來正確現(xiàn)象后,講解第二步的操作和現(xiàn)象,學(xué)生做;然后第三步,依次進行。開始的幾步要詳細(xì)講解,細(xì)致到每個調(diào)節(jié)螺絲大約擰幾圈,現(xiàn)象的細(xì)節(jié),同時用理論知識做出解釋,經(jīng)過幾步這樣的訓(xùn)練以后,學(xué)生通過自己的調(diào)節(jié)體驗,自己看到的與老師講解的現(xiàn)象比對,也逐漸掌握了這種方法,后面的步驟可以粗講了,甚至不講,預(yù)習(xí)好的學(xué)生都能順利進行實驗了,個別差的也有時間重點輔導(dǎo)了。

第三、課后總結(jié)階段。由于光學(xué)實驗的數(shù)據(jù)處理都不是太復(fù)雜,所以課后總結(jié)的重點還是放在對課堂調(diào)節(jié)找正確現(xiàn)象的過程上。讓學(xué)生自己總結(jié)自己課堂上的調(diào)節(jié)過程,找出在理論和實驗結(jié)合方面的不足之處,在下一次的光學(xué)實驗中注意克服。這樣對學(xué)生形成良性循環(huán),經(jīng)過幾個光學(xué)實驗后,逐漸掌握光學(xué)實驗的特點,再與其他實驗對比,從而提高實驗技能。

5 結(jié)語

三層次實驗教學(xué)體系的課改和實施十幾年了,暴露了一些問題。新一輪課改又要開始,作為一名多年從事大學(xué)物理實驗教學(xué),主要還是在光學(xué)實驗教學(xué)方面的老師,面對一輪一輪的教改,進行了我自己的思考,寫了一點淺見與同行交流。

參考文獻

[1] 張穎.關(guān)于大學(xué)物理實驗課教學(xué)改革的探究[J].大學(xué)物理實驗,2008(2).