余雪里，周幗紅，李端勇，張 昱，秦平力

（武漢工程大學，湖北 武漢 430073）

大學物理實驗課程是大學生進入大學的第一門實驗課程，是作為實驗技能訓練的開端和后續(xù)專業(yè)實驗課的基礎。如何提高工科大學物理實驗課程的教學質(zhì)量，是一個很值得探索的問題。近年來，不少院校在實驗教學改革方面做了許多改進工作，如開設設計性物理實驗；改革實驗考核方式；開放實驗室等，這些改革無疑對提高實驗教學質(zhì)量和學生實驗能力有一定的幫助[1－3]。但這些改革依舊只是在原來的實驗項目設置上做了調(diào)整，沒有針對學生的實驗基本情況和不同專業(yè)的學生的不同需求而做出顛覆性的變革，大學物理實驗如何于專業(yè)實驗的巧妙結合，是物理實驗課程需要解決的難題，也是在新的形勢下物理實驗課程能否體現(xiàn)新的生命力的關鍵所在[4]。

1 興趣和創(chuàng)新在大學物理實驗過程中的重要性

眾所周知，錢學森的未解 “世紀之問”——中國為什么出不了杰出人才？已經(jīng)成為我國教育研究者心中永久的痛。歸根結底，問題的關鍵還是中國大學的一流設施培養(yǎng)不出一流的人才，而創(chuàng)新能力的啟蒙培育是癥結所在。這恰是可以通過大學物理實驗課程來實現(xiàn)的。所以，要回答這個問題，必須從大學物理實驗的基礎教育的改革中去尋覓答案。

大學物理實驗課程的目的就是要通過實驗豐富和活躍學生的思想，培養(yǎng)他們對科學技術現(xiàn)象的觀察分析能力，從而引導學生了解事物表象后面的科學規(guī)律。創(chuàng)新是科學技術進步與發(fā)展的推動力，而興趣則是創(chuàng)新之本。創(chuàng)新與興趣是相輔相成的。興趣可以說是創(chuàng)新的“催化劑”，而創(chuàng)新則是興趣更高層次的展現(xiàn)。愛因斯坦也曾說過：熱愛是最好的老師。其實，在進入大學前，許多學生是非常希望做物理實驗的，他們對物理實驗的興趣源于對日常生活中的一些現(xiàn)象的困惑。令人悲哀的是，到了大學階段，在這個更需要激情與創(chuàng)造的階段，許多學生卻對大學物理實驗失去了興趣，甚至相當多的學生對其還有些抗拒。這與物理實驗課程的初衷是背道而馳的，也正說明了大學物理實驗課程需要徹底的變革。

2 大學物理實驗教學現(xiàn)狀

大學物理實驗課程既是學生進入科學實驗殿堂的向導，也是學生從事其他實驗的基礎。它在引導學生深入觀察各種自然現(xiàn)象，培養(yǎng)學生獨自開展科學實驗的能力方面是其它課程無法比擬的。故而，其教學的成敗直接影響著學生對其它后續(xù)實驗課程的興趣。目前，大學物理實驗課程教學中顯然存在一些問題。一方面，實驗教學資源跟不上不斷擴大招生規(guī)模的學生數(shù)量的變化，導致實驗儀器緊缺與陳舊，以致多名學生共用一套儀器，甚至本該由學生動手操作的實驗變成了演示實驗。另一方面，許多院校在更新實驗儀器時，盲目追求現(xiàn)代化、智能化，大大簡化了實驗操作過程，使大學物理實驗趨于傻瓜化，幾步簡單的操作就可以完成一個實驗。如果說前者是硬件問題，那后者這是軟件問題，危害則更大。所以，硬環(huán)境雖重要，但創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關鍵在軟環(huán)境，過多的關注于硬環(huán)境，只能是南轅北轍。

在當前實驗教學中，從大綱、教材以及實驗項目的設置，對學生的約束力太大，這樣不利于學生發(fā)揮其主觀能動性。如何積極調(diào)動大學生在實驗過程中的積極性和自主性，是大學物理實驗教學改革首要解決的問題。首先，大學生是來自于五湖四海，有城市的，鄉(xiāng)村的，甚至有的還來自偏遠的山區(qū)，他們對物理實驗的認知和知識水平大相徑庭。而現(xiàn)在大學物理實驗項目的設置卻一成不變，已不適合學生的水平和需求，再加上教學方法又不當，雪上加霜，這就造成了目前的困境。實際上，大學物理實驗教學是可以分階梯式進行教學的，其目的不僅要完成教學計劃，更要滿足大學生生存和發(fā)展的需求，其重要作用在于保持大學生對未知世界的好奇與探索之心。

當前，我國高等教育人才培養(yǎng)模式是以學科專業(yè)教育為中心，往往注重實驗理論教學，而忽視實驗操作教學，即學生實際動手能力的培養(yǎng)。這就導致在實驗實際教學過程中的理論與實踐嚴重脫節(jié)，常常使得學生無法將理論知識與實驗過程聯(lián)系起來，一些學生就會感到困惑，久而久之，學生的厭倦情緒就會油然而生。由此可見，興趣的缺失才是大學物理實驗教學的真正癥結。

3 工科物理實驗的教學改革探討

物理是一門建立在實驗基礎上的自然科學，大學物理實驗是學生打開這座科學寶庫的鑰匙。因此，大學物理實驗教學不僅要了解其課程教學大綱的要求，還要把握學生對其愿望之所在，要利用學生對自然現(xiàn)象的好奇心和對科學知識的求知欲，把學生的學習興趣充分調(diào)動起來，使之成為樂于實驗、勇于探究、敢于創(chuàng)新的終身學習者。大學大規(guī)模的擴招使得現(xiàn)在的大學生的年齡越來越小，知識基礎越來越薄弱，理解能力也較差。過分嚴謹、脫離學生的理解水平的實驗教學，如同揠苗助長一樣，欲速則不達，會適得其反，挫傷學習積極性，這是造成很多學生喪失學習興趣的原因之一。新的物理實驗教學，要改變把過分嚴格的概念規(guī)律拋給學生的做法，使物理實驗教學貼近學生的實際能力和水平。為了實現(xiàn)這些目標，我們應從多方面入手，進行發(fā)展學生學習興趣的探索。

大學物理實驗教學的內(nèi)容非常豐富，可以多層次展現(xiàn)。對于不同的教學時期，應該具有明顯的層次差異。這樣，對于學生來說，實驗過程就會很順利，自己得到了肯定，會獲得一定的自信心，也會更加相信實驗方法。否則，學生對實驗的信心大減，使學生懷疑自己的能力而喪失自信心。而階梯分專業(yè)式物理實驗課程的設計可以很好的解決這個問題。

（1）大學物理實驗課程設計的第一階梯應是基礎物理實驗項目，其要求是設置一些基本簡單的物理實驗操作，既于高中內(nèi)容能很好的銜接，也可以為后面的大學物理實驗進行知識儲備，起到承上啟下的作用。

在大學的各門課程中，“物理難學”是眾口一詞，而物理實驗則是有趣、易懂，對物理基本理論的理解有很好的示范作用。但實驗設置不合理而導致的反復失敗，則會使學生失去信心而放棄物理實驗學習。這就要求我們：必須尊重學生的現(xiàn)有知識結構水平，從學生的實際水平出發(fā)而設計實驗項目。調(diào)查研究表明，學生降低物理實驗學習興趣的原因之一就是對大學物理實驗學習的信心不足。如：在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)有的學生連最基本的實驗測量儀器都不會使用與讀數(shù)，而在后面的實驗項目中又要廣泛的應用。如果按照傳統(tǒng)的方式，直接由教學大綱安排實驗，就會影響學生的實驗激情，打擊學生的信心。當然，有的人可能會說：這是高中物理實驗教學的缺失，與大學物理實驗教學無關。道理雖如此，但“因材施教”是教育工作者應該明白的最淺顯的道理。但如果我們?yōu)榱俗寣W生了解、掌握實驗測量儀器的使用與讀數(shù)，而專門開設一個實驗項目是有困難的，這也完全背離了大學物理實驗大綱。這就要求我們對物理實驗項目有新的變革。如我們可以開設驗證阿基米德定律的補充實驗，在實驗過程中，我們可以給出不同的液體和不同形狀的物塊，要求學生先確定液體或物塊的密度，即密度的測量。如此，我們就巧妙地把各種實驗測量儀器的使用與讀數(shù)結合起來了，也很好的與高中內(nèi)容聯(lián)系起來了，學生的興趣也就調(diào)動起來了。

（2）大學物理實驗課程設計的第二階梯應該是普通物理實驗的綜合部分，即按教學大綱來安排實驗項目，但最好是把同類或類似放在一起開設，這樣更有啟發(fā)性，同時要注意對不同專業(yè)的學生設計相關的實驗項目，以便為其后的專業(yè)課程打基礎，實驗項目的一脈相承更有利于創(chuàng)新。

物理課程的內(nèi)容跨度很大，包含力、熱、光、電、磁和近代部分，各實驗技術有其自己的特點。比如，對某物理量可直接測量也可通過間接方法測量（如“比較”法、“補償”法等），而這些技術在其它后續(xù)的專業(yè)實驗或更高級實驗技術中都要用到。傳統(tǒng)的實驗教學過程對這些具體的實驗技術的講授猶如蜻蜓點水，甚至輕輕帶過，且把相關實驗分立開來，致使學生只能得到零星知識，印象并不深刻。但，如果我們在實驗教學中注意系統(tǒng)歸納講授實驗技術，在實驗教學中圍繞某一種技術或某一專業(yè)去安排相應的實驗訓練，學生對大學物理實驗技術的特色就會有較深刻的掌握。即對于同性質(zhì)實驗放在一起開設（如電阻的測量有伏安法、惠更斯電橋法等等），讓學生對電阻的測量方法有更加深刻的認識和體會，也有利于知識的融會貫通，起到事半功倍的效果。另外，對不同專業(yè)的學生要有針對性，這樣才能讓學生身臨其境的體會到物理實驗的有用性。如有些以光學為主的實驗，就可以專門對光信息專業(yè)的學生開放；與力學有聯(lián)系的實驗就對機械學院的學生開放等等。如此，相關專業(yè)的學生肯定感興趣，興趣和實驗結合在一起，創(chuàng)新就成了有源之水，成功也就有了基礎。如果在實驗教學中，我們能做到有計劃且合理地安排，相信對不同專業(yè)學生的實驗和創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)是大有益處的。大學物理實驗對其后續(xù)的專業(yè)實驗就有所幫助。只有這樣，學生才有興趣專注于大學物理實驗過程。

另外，物理實驗教學內(nèi)容還要有時代性，適應學生的認知需求，這是讓學生產(chǎn)生興趣的重要因素。如當下電子信息技術及其相關的IT技術開始受到公眾矚目時，物理實驗應該主動適應社會的需求，設置一些與其有關的實驗項目。我們必須加強關于物理實驗教學應該滿足學生對知識需求的觀念。

（3）大學物理實驗課程設計的第三階梯應該是近代物理實驗的提高部分，此部分的實驗項目對學生要更加自由與開放，不預設任何前提，沒有限制與約束，充分發(fā)揮各個學生的想像和創(chuàng)造空間。

近代物理實驗教學中設置的學生實驗項目，應改變過去教科書上單一的、驗證性的特點，要突出“探究”的學習方式，更不能以失敗論英雄。物理實驗教學不同于其他學科，除了知識和技能的傳授外，還需要培養(yǎng)學生的探索興趣與能力、良好思維習慣和創(chuàng)新意識，使其樹立正確的科學觀，即從掌握科學知識向理解科學過程的轉變，從知識積累向探求知識的轉變。因此，該部分要選擇以探究的方式來處理學生的學習活動。只有這樣，學生學習的積極性才容易調(diào)動，好奇心才能得以保持。通過探究方式的親身體驗，才能讓學生獲得感悟，才能使學生真正掌握科學的研究方法。

（4）物理實驗課程設計的第四階梯應該是課外實驗創(chuàng)作部分，其目的是希望通過以上階段的實驗訓練，能調(diào)動學生的創(chuàng)造積極性，能對現(xiàn)有實驗裝置進行改進或為解決某一問題而自己組裝實驗儀器。

把實驗裝置的自組裝和制作引進課堂，這是我國培養(yǎng)創(chuàng)新型人才發(fā)展的戰(zhàn)略需要，也是實驗教學過程的最終目標。各種簡單的科學制作比科學器材本身更原始、質(zhì)樸，能直接、簡練地反映科學技術的本質(zhì)，更容易為學生理解。各種實驗器材由學生親手制造、親手操作，可以撥開科學器材神秘的面紗，增加了學生對科學的親近感。

4 結 論

大學物理實驗課程目前面臨的最大困境還是大學生在實驗過程中的興趣不足，而階梯分專業(yè)式物理實驗課程的設計就是針對當前物理實驗教學對學生吸引力下降而因地制宜的一種變革方法，既可以提高學生對物理實驗的興趣，也可以培養(yǎng)學生的綜合實驗能力，更為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了一種可嘗試的新方法，具有一定的參考價值。

[1]賀雅奇.多學科跨專業(yè)物理實驗教學研究[J].大學物理實驗，2007（2）：71－74.

[2]余雪里，李端勇，張昱，秦平力.大學物理實驗課的綜合成績評定[J].物理通報，2010（3）：11－13.

[3]張娟.大學物理開放室管理工作的體會[J].大學物理實驗，2010（4）.

[4]譚保華.工科大學物理實驗探討與優(yōu)化[J].大學物理實驗，2010（3）.