史淑惠，馬春雨

（邯鄲學(xué)院，河北 邯鄲 056005）

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的重要一環(huán)，如何在學(xué)生觀察各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析過程中，培養(yǎng)想象能力、創(chuàng)新能力、觀察能力和動(dòng)手能力在我們倡導(dǎo)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的今天，這些能力的養(yǎng)成尤顯重要。在當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，許多教師都是預(yù)先講授實(shí)驗(yàn)原理、方法和步驟等內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)要求整齊劃一，有的老師唯恐學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題，實(shí)驗(yàn)前細(xì)致地講解，完整地演示，甚至學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)和教師演示操作步驟不一樣的地方，就要受到指導(dǎo)教師的責(zé)備。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，可能減少了指導(dǎo)教師的麻煩，減少了實(shí)驗(yàn)儀器的損壞率，方便了教師教學(xué)，但卻扼殺了學(xué)生的求知欲望，導(dǎo)致了學(xué)生思維和行動(dòng)的懶惰，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

為了適應(yīng)社會(huì)的需求，完成人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)型，我們對基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改革，實(shí)施了三段訓(xùn)練法：對每門課程的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練分成基本技能型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)三類?；炯寄苄蛯?shí)驗(yàn)，以訓(xùn)練學(xué)生的基本動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法為主要目的；綜合型實(shí)驗(yàn)用于訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和處理的能力；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是教師給出實(shí)驗(yàn)課題，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，自己對所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，從而達(dá)到所要求的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。通過近三年的實(shí)踐，我們對這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)取得了較為滿意的結(jié)果，學(xué)生普遍認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中得到了訓(xùn)練，學(xué)到了東西，動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰γ黠@地有所提高。

1 實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的哲學(xué)依據(jù)

實(shí)驗(yàn)和觀察作為物理學(xué)形成和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一，在人類對大自然的認(rèn)識(shí)過程中起到了重要作用。從亞里斯多德的對事物的觀察到伽利略實(shí)驗(yàn)科學(xué)的產(chǎn)生，人類對自然界運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，展示了科學(xué)實(shí)驗(yàn)在人類認(rèn)識(shí)能力的提升和科學(xué)知識(shí)的增長中所呈現(xiàn)的不可替代作用，其根本原因在于伽利略將哲學(xué)和實(shí)驗(yàn)科學(xué)相結(jié)合［1］。

實(shí)驗(yàn)，作為基本技能訓(xùn)練，在對所學(xué)知識(shí)驗(yàn)證的同時(shí)，對人類認(rèn)識(shí)能力的提升起著重要的輔助作用。沒有親自的觀察，人們無法想象全息照相中的立體成像是什么樣子的；不經(jīng)過驗(yàn)證，學(xué)生無法理解晶體管中各個(gè)電流的關(guān)系；伽利略的望遠(yuǎn)鏡不指向月亮，人們大概永遠(yuǎn)也不會(huì)知道月球上還存在環(huán)形山；沒有伽利略的斜面理想實(shí)驗(yàn)，牛頓第一定律也就不會(huì)被人們所認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)；沒有1932年美國物理學(xué)家卡爾·安德森在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了正電子的存在，狄拉克的反物質(zhì)粒子只能是理論上的假說。

因?yàn)槭芙逃砟畹挠绊?，普通高校對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的要求多數(shù)只限于完成教學(xué)任務(wù)，不太注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問題。在多數(shù)人看來，學(xué)生所完成的實(shí)驗(yàn)多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。其目的是，通過驗(yàn)證教學(xué)中所講授的東西，將理論所得到的結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合，加深學(xué)生對理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。如果說談到能力的培養(yǎng)，也基本限制在實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)問題上，很少有人關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用型人才養(yǎng)成中的作用。

探討實(shí)驗(yàn)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的作用，首先要明白一個(gè)問題，那就是什么是科學(xué)實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)的目的是什么？近代著名的科學(xué)哲學(xué)家波普爾在論證理論和實(shí)驗(yàn)的時(shí)候曾經(jīng)說過，“理論先于觀察”，他認(rèn)為，對科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察和解釋具有很強(qiáng)的目的性和選擇性，這種目的性和選擇性來源于實(shí)驗(yàn)者所持有的科學(xué)理論、興趣和期望解決的問題。我們所面對的事實(shí)是無限復(fù)雜多樣的，我們實(shí)驗(yàn)的目的只是觀察其中我們所選擇的、十分有限的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果你想什么都觀察，其結(jié)果是什么都沒有觀察到［3］。所有實(shí)驗(yàn)都是有目的、有選擇的對某種事實(shí)的觀測，因此必須依據(jù)一定的理論、觀點(diǎn)為指導(dǎo)。其次，在觀察中必須有所解釋，無解釋的觀察只是熟視無睹，而解釋必須在一定理論觀點(diǎn)指導(dǎo)下進(jìn)行，這就會(huì)影響觀察的結(jié)果?；蛘哒f，我們指導(dǎo)學(xué)生所完成的實(shí)驗(yàn)都是來源于某一理論的指導(dǎo)，這是教育者默認(rèn)，但始終在受教育者面前有意或無意回避的一個(gè)問題。

我們所有的教學(xué)用實(shí)驗(yàn)儀器，編排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，無一不遵從一個(gè)默認(rèn)的規(guī)則，那就是實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)原理［2］。我們不得不承認(rèn)，每種實(shí)驗(yàn)儀器都是在一定原理基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果同理論的吻合是實(shí)驗(yàn)儀器產(chǎn)生的必然結(jié)果。如楊氏干涉實(shí)驗(yàn)裝置和邁克爾遜干涉儀，雖然是不同的觀察干涉現(xiàn)象的儀器，但是制造它們所依賴的理論都是光的干涉，實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)者們，都是想方設(shè)法使儀器能產(chǎn)生兩束滿足相干條件的可見光，然后讓這兩束光相遇。可以想象，如果沒有光的相干性原理作為理論支撐，誰能去設(shè)計(jì)這種怪模怪樣的儀器。

如何利用教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，如何在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練中讓學(xué)生體驗(yàn)理論發(fā)現(xiàn)者的樂趣，這是每一門實(shí)驗(yàn)課程所必須思考的問題。正如波普爾所說的，“科學(xué)家旨在發(fā)現(xiàn)一個(gè)世界，特別是關(guān)于世界規(guī)律性或‘規(guī)律’的真實(shí)的理論或描述。這種理論或描述應(yīng)該是對可觀察事實(shí)的一種解釋”［3］。我們認(rèn)為，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述和結(jié)果的解釋，尤其是綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中所測量結(jié)果的解釋，是對學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練的一個(gè)極好方法。

波普爾曾說過，科學(xué)研究的目的，“就是找出需要解釋的東西的令人滿意的解釋”［4］。實(shí)驗(yàn)的一個(gè)很重要的過程，就是實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋。例如在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，由于所用儀器和器件參數(shù)的離散性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中出現(xiàn)同理論值偏離的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，每組得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均有差異。學(xué)生如何利用所學(xué)的知識(shí)對這些結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，本身就是對理論知識(shí)體系的應(yīng)用和再理解，或者說是一種應(yīng)用能力養(yǎng)成的訓(xùn)練。

2 依據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，改革實(shí)驗(yàn)課程

根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的同時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生自我處理實(shí)驗(yàn)過程，自我分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力訓(xùn)練是我們改革的核心。對于普通類本科院校學(xué)生來說，在中學(xué)階段，由于用于理論課學(xué)習(xí)的時(shí)間比較多，對高考的關(guān)注度較高，對實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和課程的深入理解及拓展能力相對較弱。根據(jù)學(xué)生的這個(gè)特點(diǎn)，我們修訂了實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，依據(jù)課程目標(biāo)的要求，設(shè)計(jì)學(xué)生所完成的實(shí)驗(yàn)題目和內(nèi)容，對每門課程實(shí)施了基本技能型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)型實(shí)驗(yàn)以對學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能和儀器使用的訓(xùn)練為目的，一般設(shè)置一到兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，用來完成本門課程實(shí)驗(yàn)中所用儀器的掌握；第二階段，設(shè)置三到四個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行綜合性和應(yīng)用性訓(xùn)練，提高學(xué)生對所學(xué)知識(shí)理解和應(yīng)用的同時(shí)，重點(diǎn)放在綜合分析、動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的綜合素質(zhì)為目的，每門課程一般設(shè)置一到兩個(gè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，以訓(xùn)練學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的整體把握和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理為手段，以能力的提高和創(chuàng)新意識(shí)的養(yǎng)成為主線，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。

第一階段的訓(xùn)練為基礎(chǔ)訓(xùn)練。其訓(xùn)練內(nèi)容為每門實(shí)驗(yàn)課程所涉及的實(shí)驗(yàn)儀器的使用和基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練。如電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，這一階段的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練主要為，示波器的使用、基本儀表的選擇和使用、電路連接的訓(xùn)練等。部分學(xué)生在中學(xué)階段養(yǎng)成的依附教師的習(xí)慣帶到了大學(xué)學(xué)習(xí)階段，影響了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我管理能力的養(yǎng)成和提高。在實(shí)驗(yàn)課程中表現(xiàn)的也較為明顯和突出，部分學(xué)生等老師演示實(shí)驗(yàn)，然后模仿指導(dǎo)老師的實(shí)驗(yàn)，看似學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成得很快，但實(shí)質(zhì)上學(xué)生根本沒有理解所做實(shí)驗(yàn)的目的，沒有理解所完成的實(shí)驗(yàn)過程，更談不上對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)了。針對學(xué)生這一特點(diǎn)，我們在這個(gè)階段，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生動(dòng)手能力的訓(xùn)練，以動(dòng)手能力訓(xùn)練為抓手，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，從而使學(xué)生盡快轉(zhuǎn)變角色，適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)生活。對基本技能型實(shí)驗(yàn)，采用了以學(xué)生自學(xué)和自己動(dòng)手演練為主，教師講解和演示為輔，并且逐漸地過渡到教師對所做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不再講解和演示，學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。所有接受這種訓(xùn)練的學(xué)生，從一開始對實(shí)驗(yàn)不知所措（因?yàn)檫@類學(xué)生對教師的依賴性太強(qiáng)了）到經(jīng)過幾次基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練后，學(xué)生擺脫了對指導(dǎo)教師的依賴，為下一步學(xué)生動(dòng)手完成綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，奠定了技術(shù)、思想和能力上的基礎(chǔ)。同時(shí)消除了部分學(xué)生思想、行為懶惰，不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)象。

第二階段，綜合型實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。在學(xué)生基本技能型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對學(xué)生進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練。由教師提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)任務(wù)，不在對實(shí)驗(yàn)步驟和儀器使用和操作做過多的解釋，但對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄和處理依然對提出要求。通過我們的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，在做完基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)后的學(xué)生，基本上可以在沒有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，依據(jù)實(shí)驗(yàn)教師提出的實(shí)驗(yàn)要求，很好地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。而且學(xué)生對這種教學(xué)模式感覺收獲大，教學(xué)效果滿意。提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和知識(shí)應(yīng)用能力的養(yǎng)成。

實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練的第三階段，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練。在此實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練階段，指導(dǎo)教師給出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)題目和要求。但是不再為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)用的原理圖和實(shí)驗(yàn)步驟。同時(shí)對所使用的儀器不再做出硬性的要求，而是讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所能提供的實(shí)驗(yàn)儀器，自己查閱資料、自己根據(jù)需求選定所用的實(shí)驗(yàn)器材。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組編寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)劃書（包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)所用儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表等），指導(dǎo)教師審閱批準(zhǔn)后，實(shí)施實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如我們在模擬電子技術(shù)這門課程中所設(shè)置的一個(gè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，RC信號(hào)發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提出了實(shí)驗(yàn)的目的和要求，組裝多檔位可調(diào)節(jié)的RC信號(hào)發(fā)生器，并用示波器顯示產(chǎn)生的波形。要求學(xué)生自己在電工電子綜合試驗(yàn)臺(tái)上完成。通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，對所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的理解。通過學(xué)生自己根據(jù)要求，利用已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)原理圖并實(shí)施實(shí)驗(yàn)操作，是對學(xué)生所學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力的極好訓(xùn)練。即培養(yǎng)了學(xué)生對所學(xué)課程的整體理解和綜合能力，又提升了對所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的體會(huì)

通過三段法對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練，在學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，訓(xùn)練了學(xué)生動(dòng)手能力，學(xué)生的綜合分析問題的能力。不僅僅是對儀器使用能力的訓(xùn)練，更重要的是對實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用能力的訓(xùn)練。尤其在綜合型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練階段，基本上擺脫了教師的指導(dǎo)，在自己對實(shí)驗(yàn)原理和儀器性能理解的基礎(chǔ)上，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝配圖和實(shí)驗(yàn)步驟，這種訓(xùn)練，對于多數(shù)學(xué)生來說可以說是第一次。許多學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后，感到收獲很大，第一次感受到了應(yīng)用能力的體現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，養(yǎng)成了自我提出問題、分析問題、解決問題的自覺性。更為重要的是，學(xué)生通過三段法訓(xùn)練，擺脫了自上學(xué)以來形成的對教師的依賴習(xí)慣。

［1］周小紅，等.學(xué)物理課程理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的探索與實(shí)踐［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2008，3.

［2］何云寶.充分認(rèn)識(shí)物理理論與物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)系［M］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2001，4.

［3］〔英〕卡爾·波普爾.猜想與反駁［M］.傅季重，譯.北京：中國美術(shù)學(xué)院出版社，2003，6.

［4］紀(jì)樹立，編譯.科學(xué)知識(shí)進(jìn)化論.波普爾科學(xué)哲學(xué)選集［M］.生活.讀書.新知三聯(lián)出版社.

［5］寧鋅.大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用［J］.大學(xué)物理，2012（1）.