陳杭　廖棱

摘要：大學物理作為理工科院校的必修課之一，在教學中有著重要地位，而大學物理實驗又是大學物理理論課的基礎(chǔ)。本文主要闡述了物理實驗教學中的一些現(xiàn)象，并從物理實驗教學改革的角度提出了一些措施，旨在提高學生分析問題、解決問題及實際操作動手的能力。

關(guān)鍵詞：大學物理實驗；教材；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）33-0208-02

物理學科作為自然科學的基礎(chǔ)與人類的生產(chǎn)、生活有著密切關(guān)系。大學物理實驗是物理學科的實踐部分，其對于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、思維方式、動手能力及創(chuàng)新意識均有重要作用。通過科學、系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能的訓練培養(yǎng)出具備科技素質(zhì)、創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才是現(xiàn)今高校教學改革所要達到的目標。與教育目標相悖的是現(xiàn)今教學過程中存在的各種問題。[2]首先，目前物理實驗的教材較為陳舊，幾年甚至十幾年未有更新，無法達到通過最新的科學成果激發(fā)學生創(chuàng)新意識的目的；其次，教學方法呆板、教學模式單一。我校的物理實驗教學的一般流程是教師按照教程安排實驗內(nèi)容，提前準備好所需實驗儀器，實驗前進行實驗原理的闡述并制定好實驗步驟，學生照著現(xiàn)成的操作指南進行實驗，最后記錄數(shù)據(jù)、完成實驗報告。整個實驗課中，學生只需要機械的重復實驗步驟，不用自己思考，更無需說創(chuàng)新了；此外，學校對物理實驗教學的經(jīng)費也嚴重不足，一些設(shè)備老化，損壞嚴重，無法及時更新和維修。一些實驗儀器也完全落伍了，無法與最新的實驗方式相結(jié)合，導致學生學習興趣不濃，認為學習的內(nèi)容已經(jīng)落伍沒有必要學了。最后，在很多高校，物理實驗課只是考察課，教師教學不重視，學生學習不認真。這種教學模式不利于激發(fā)教師的教學熱情，更不利于學生積極、主動的學習。近年來，隨著國家對創(chuàng)新能力的重視，作為與創(chuàng)新意識培養(yǎng)息息相關(guān)的物理實驗教學改革也日益聚焦著人們的目光。如何利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施及實驗設(shè)備充分發(fā)揮學生的實驗積極性，達到發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的目的；如何進行物理實驗教學改革；如何培養(yǎng)國家所需要的創(chuàng)新人才，是值得人們深思的問題。

關(guān)于物理實驗教學改革筆者通過本文的論述提出了以下五個建議：

一、自編教材、精煉實驗內(nèi)容

在許多高校，大學物理實驗已經(jīng)成為理科大學生的一門必修課，在實現(xiàn)高校對培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的人才目標中發(fā)揮著重要的作用。隨著科技發(fā)展的日新月異，物理實驗作為培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的重要手段更應(yīng)與時俱進。然而在當前的實驗教學過程中還存在著許多問題，例如在高校教學過程中，幾年甚至十幾年不更新實驗教學內(nèi)容依然是常見的現(xiàn)象。教學重點一直停留在經(jīng)典的基礎(chǔ)實驗及驗證實驗，而這些實驗多數(shù)已存在幾十年并且無任何改進。教師照本宣科，一味地使用傳統(tǒng)的教育教學方法對基礎(chǔ)知識進行講述，學生難以產(chǎn)生興趣。改變這種現(xiàn)狀的關(guān)鍵在于精煉陳舊的基礎(chǔ)性、驗證性實驗，開發(fā)新實驗。自編教材的編寫過程中要以學生為主體，根據(jù)學生的接受能力對教材進行編寫，而且要重視對實驗內(nèi)容的選擇。

（一）自編有針對性的實驗教材

實驗操作是大學物理教學過程中必不可少的一部分，通過實驗可以提高學生的動手能力。但是由于各高校的實際情況各有不同，在選取教材時可根據(jù)本學校的資金狀況和教學目標，以及學生接受能力等等組織教師自編教材。自編教材有利于充分利用已有的實驗器材，并且使教學內(nèi)容更加符合學生專業(yè)需求；可以保留經(jīng)典實驗項目，鍛煉學生基本操作技能；刪除重復、冗余的陳舊實驗內(nèi)容，對教材進行整合、重組。這樣既增加了學生的學習興趣，又大大提高了教學質(zhì)量和課堂效率。

（二）新增實驗內(nèi)容

教師需要掌握所在領(lǐng)域的最新科學研究進展，將一些前沿的科研成果轉(zhuǎn)化成可供學生實際操作的實驗內(nèi)容。教學內(nèi)容要經(jīng)常更新，使最新研究成果能反映在學生實驗中。通過新增的綜合性、前沿的具有設(shè)計性的實驗內(nèi)容，新舊搭配，使得我們的實驗課既能培養(yǎng)學生的基本操作技能，又能培養(yǎng)其獨立思考問題、分析解決問題的能力。

二、改革教學方法、培養(yǎng)學生動手能力

很多教師的教學方法往往是先進行理論講解，然后示范實驗操作，最后學生根據(jù)理論方法及教材上詳盡的步驟重復實驗。這種教學方法的缺點在于學生不需要思考每一個實驗步驟的意義，為什么要照此順序進行實驗以及為何在該步驟采取此種處理方法而不是另一種方法，學生在實驗課上所做的僅僅是機械重復，獨立思考能力及創(chuàng)新意識無法得到鍛煉和培養(yǎng)。改變這種弊端的一種可行性方法是教師改變教學側(cè)重點。在理論課上，教師著重講解實驗原理及設(shè)計思路，而實驗內(nèi)容和步驟則鼓勵學生通過實驗講義自行主動學習，摒棄一令一動的教學方式，使學生對教師不那么依賴。實驗環(huán)節(jié)要嚴格要求，做到課前預習，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題；實驗中要認真大膽操作，如實記錄實驗現(xiàn)象；課后認真思考、分析實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。

三、增加研究性實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在我校，大學物理實驗多以經(jīng)典的驗證性實驗為主，此類實驗有助于培養(yǎng)學生的基本實驗技能，培養(yǎng)嚴謹?shù)奶幚?、分析實驗?shù)據(jù)，評價實驗結(jié)果的素質(zhì)。但是物理實驗的另外一個重要作用是激發(fā)學生的創(chuàng)造性。因此，通過開設(shè)一些研究性課題可以培養(yǎng)學生獨立觀察、探索、研究新科研項目的能力。院系可以提供可供選擇的自選題目，學生根據(jù)興趣愛好選擇課題，由實驗室提供實驗材料，由學生提出實驗假設(shè)，擬定實驗方案，預測結(jié)果，制定方法步驟，發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象。通過具有探索性、開放性的實驗能夠激發(fā)學生的創(chuàng)造性。此外，實驗內(nèi)容可以從最新研究成果中發(fā)現(xiàn)，由學生通過閱讀文獻資料設(shè)計研究性實驗，自己選題完成實驗報告，教師負責指導實驗思路及提供場所和器材。這類實驗將實驗和學科的發(fā)展建設(shè)結(jié)合起來，在培養(yǎng)學生科研能力和創(chuàng)新精神的同時探索未知世界、發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象。

四、正確評價實驗結(jié)果，完善實驗考核機制

在原來的實驗中，考核方式主要以操作情況、數(shù)據(jù)處理、實驗結(jié)果為主，學生為了得到學分可能采取造假等不道德方式達到目的，非常不利于學生養(yǎng)成嚴謹、正確的科學態(tài)度。因此，對于物理實驗結(jié)果要客觀對待，無疑結(jié)果的準確性是很重要的，但更重要的是要讓學生實事求是，從源頭上避免學術(shù)不端行為。實驗過程中嚴格按照操作標準進行，實驗現(xiàn)象的描述要做到專業(yè)、準確。即使實驗失敗也要認真尋找原因，從實驗報告中尋找實驗過程中可能出現(xiàn)的失誤，及時和指導老師交流，討論失誤或誤差的產(chǎn)生原因。如條件允許，對誤差較大的實驗要重做。此外，實驗課的考核方式不應(yīng)拘泥于形式，更應(yīng)注重過程中能力的培養(yǎng)，考查學生的實驗設(shè)計思路，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力?？己藘?nèi)容可以采取開放式，不鼓勵通過死記硬背應(yīng)付，而是通過學生獨立思考以及平日的知識積累完成。日常的實驗課用來提高學生創(chuàng)新能力、操作能力，而考試則強化知識點，使考試和教學形成良性反饋。此外，在考查理論知識時可采用傳統(tǒng)的筆試，而實驗部分則可以通過論文、報告等方式結(jié)合實際操作進行。最終，考核需考查學生的預習情況、實驗操作、實驗報告完成情況、創(chuàng)新能力等方面，涵蓋對學生獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、數(shù)據(jù)處理能力、實驗報告撰寫水平等多方面的綜合評價。在學期末，不同實驗類型采取有差異化的考核?；A(chǔ)性實驗采取筆試加操作并結(jié)合平時成績及實驗報告；設(shè)計性實驗則要求學生在特定的實驗儀器和實驗目的下能夠合理設(shè)計實驗，通過正確的實驗操作得到結(jié)果，撰寫出實驗報告。指導老師通過答辯的方式考查學生對實驗的掌握情況確定最終分數(shù)。

五、探索開放實驗室

可以通過增加面向全校范圍的物理實驗選修課來給學生提供更多的實踐機會。給不同學科的學生提供體驗科學研究探索過程，最大限度地提高實驗儀器的有效使用率。在實驗室空間、數(shù)量有限的情況下，可以分時間段開放實驗室，將可供選擇的實驗項目、實驗儀器掛到網(wǎng)上選課系統(tǒng)中，學生根據(jù)自己的時間及興趣愛好安排實驗內(nèi)容。同時安排指導老師對學生進行引導和幫助以便充分發(fā)揮實驗課效果。為了激發(fā)學生的科研興趣和創(chuàng)新意識，可以開展創(chuàng)新性實驗評比，通過競賽方式為學生提供展示自己創(chuàng)意和能力的平臺，讓他們盡早熟悉探索性實驗的方式方法，為以后在科研領(lǐng)域進一步深造打下基礎(chǔ)。開放實驗室的教學模式有利于學生獨立思考、大膽創(chuàng)新、勇于探索，為構(gòu)建物理實驗教學新體系和平臺提供可行性途徑。

六、結(jié)束語

綜上所述，想要改進傳統(tǒng)教學內(nèi)容與體系的不足，就要多管齊下，培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新意識，使教學內(nèi)容與時俱進，為學生提供優(yōu)質(zhì)的、個性化的實驗氛圍。通過以上五個方面的改革，使得教學人員的授課能力、學生的操作能力和分析解決問題能力有所提高。在完成教學任務(wù)的前提下，培養(yǎng)高校整體的創(chuàng)新意識，為國家儲備科研人才，實現(xiàn)物理實驗教學在國家教育體系中無可取代的重要功能。

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