張倫 于建勇 李艷 郭三棟 渠立成

摘 要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是大學(xué)生在高校從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的起步，因此，如何通過(guò)該課程培養(yǎng)大學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)是一個(gè)值得深思的課題。此文以該校工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，首先闡述了當(dāng)前低年級(jí)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)方面存在的不足之處。其次，針對(duì)前面提及的幾個(gè)問(wèn)題提出解決方案，即培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和迎難而上的實(shí)驗(yàn)精神，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)思想和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣以及增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)素養(yǎng) 不足之處 解決方案

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）05（c）-0109-03

Abstract：It is the first step that university students are engaged in scientific experiment in college physics experiment course. Therefore，it is worthy to study how to cultivate good experimental literacy for students in this course.In this paper，we take the engineering students of our university for example on the basis of physics experiment teaching.It is clarified firstly that the experimental literacy of junior students is not good enough in some aspects at present.Then some solutions are presented according to above shortcomings by cultivating rigorous attitudes，brave spirit，system thought，good habbit and subjective initiative of students in the experiments.

Key Words：College Physics Experiment；Experimental Literacy；Shortcomings；Solutions

物理學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科，因此，物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的發(fā)展中起到舉足輕重的作用。高校作為國(guó)家培養(yǎng)人才的基地，源源不斷地向社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域輸送人才。因此，高等教育歷來(lái)受到各界人士關(guān)注，歷經(jīng)改革，目的是更好地為國(guó)家培養(yǎng)結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的優(yōu)秀人才，不斷滿足社會(huì)需求。優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)是各類人才應(yīng)該具備的素質(zhì)，然而，良好的科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)不是一蹴而就的，而是潛移默化的過(guò)程。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這門課程則是學(xué)生大學(xué)期間從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的起步，其宗旨是讓同學(xué)掌握基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)方法以及培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革一直受到廣大高校教師的重視和研究[1-5]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段日趨多樣化，水平隨之提高。

然而，當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。以該校工科大學(xué)生為例，筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前低年級(jí)大學(xué)生缺乏一定的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)?？茖W(xué)的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)對(duì)于大學(xué)生日后的學(xué)習(xí)深造或工作具有深遠(yuǎn)影響，學(xué)生一旦擁有良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，會(huì)受益無(wú)窮。因此，該文目的是從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和迎難而上的實(shí)驗(yàn)精神、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)思想的建立、良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成以及較強(qiáng)的主觀能動(dòng)性的形成等方面來(lái)淺顯地談?wù)劦湍昙?jí)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1 當(dāng)前低年級(jí)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的幾個(gè)不足之處

分析認(rèn)為當(dāng)前該校低年級(jí)大學(xué)生在實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)方面主要存在以下幾個(gè)方面的不足。

（1）缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)學(xué)生會(huì)主動(dòng)注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性，認(rèn)真多次做實(shí)驗(yàn)，直至得到合理結(jié)果；而多數(shù)學(xué)生則是做完實(shí)驗(yàn)，記錄得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，就算大功告成，急于離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。

（2）缺乏迎難而上的實(shí)驗(yàn)精神。從多年來(lái)的選課結(jié)果來(lái)看，學(xué)生普遍喜歡選做容易操作的實(shí)驗(yàn)，盡量回避操作相對(duì)較難的光學(xué)實(shí)驗(yàn)。而且，自從去年個(gè)人選課系統(tǒng)啟用后，光學(xué)實(shí)驗(yàn)越發(fā)受冷落，其中，以分光計(jì)測(cè)光柵常數(shù)和分光計(jì)測(cè)三棱鏡玻璃折射率這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)最為典型。如果有其它實(shí)驗(yàn)可選的情況下，選這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的同學(xué)很少。

（3）相對(duì)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)思想尚未形成。學(xué)生實(shí)驗(yàn)思想的形成不是一蹴而就的，需要長(zhǎng)時(shí)間的積累。經(jīng)典性實(shí)驗(yàn)、認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)性等各類實(shí)驗(yàn)都能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思想，但筆者認(rèn)為綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)更能訓(xùn)練學(xué)生的思維方式。以磁懸浮導(dǎo)軌動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生缺乏基本的實(shí)驗(yàn)思想，如分組思想等。在磁懸浮導(dǎo)軌上可以做多項(xiàng)內(nèi)容，其中有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是研究速度和位移的關(guān)系，因?yàn)檠芯績(jī)蓚€(gè)量之間的關(guān)系，就不能允許其他物理量變化，即初速度和加速度不能改變。雖然課上強(qiáng)調(diào)，少數(shù)同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中仍然會(huì)改變初速度和加速度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)雜亂無(wú)章，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

（4）良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣尚未養(yǎng)成。良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣不僅決定著實(shí)驗(yàn)的成敗，而且對(duì)學(xué)生日后的工作或進(jìn)一步深造有著深遠(yuǎn)影響。好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣有很多，如：勤記數(shù)據(jù)、愛(ài)思考、仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等。這里仍然以磁懸浮實(shí)驗(yàn)中的速度和位移關(guān)系研究為例，該項(xiàng)內(nèi)容通常要求學(xué)生記錄5組數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，但是，學(xué)生經(jīng)常會(huì)做錯(cuò)一組或幾組，需要重做。如果學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)齊全，只需把做錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)重做即可；遺憾的是少數(shù)同學(xué)有時(shí)忘記記錄斜坡的傾角，致使5組實(shí)驗(yàn)全部重做，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

（5）主觀能動(dòng)性發(fā)揮不足。由于經(jīng)典性實(shí)驗(yàn)、簡(jiǎn)單驗(yàn)證性和認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)偏多，而且實(shí)驗(yàn)步驟寫得比較詳細(xì)，學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)講義上的內(nèi)容一步一步地操作，就能輕松地得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不愛(ài)思考，只是機(jī)械地記錄數(shù)據(jù)，甚至不主動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否合理。此外，在實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生常顯得束手束腳，在實(shí)驗(yàn)步驟上不敢做改進(jìn)的嘗試，極少有實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新。

2 培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的方案探討

針對(duì)上述大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，為了更好地培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，應(yīng)該合理地安排實(shí)驗(yàn)，課上加強(qiáng)引導(dǎo)，多方位多角度地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)技巧。分析認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面著手。

（1）師生共同努力培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度需要師生的共同努力，教師需要耐心引導(dǎo)，學(xué)生需要積極配合、認(rèn)真對(duì)待。以雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)為例，為了測(cè)量入射光的波長(zhǎng)，第一步需要測(cè)出干涉條紋間距，然后測(cè)量像距及其他參量。如果第一步結(jié)果出錯(cuò)，最終的結(jié)果必然是錯(cuò)的。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，教師可以中途檢查所有同學(xué)的第一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果正確的同學(xué)才可以進(jìn)行下一步操作。這樣就可以把錯(cuò)誤扼殺在搖籃里。而且仍要告訴同學(xué)第一步出錯(cuò)很容易造成待測(cè)光波長(zhǎng)不是可見(jiàn)光，實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重偏離事實(shí)。再比如，分光計(jì)測(cè)光柵常數(shù)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生因不知道衍射角的幾分偏差會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響，常常不在意這個(gè)誤差，教師可以告訴幾分誤差最終會(huì)造成多大誤差，引起同學(xué)重視。當(dāng)教師發(fā)現(xiàn)同學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤需要讓其要重做時(shí)，溫和的語(yǔ)氣可能比命令的口吻要好一點(diǎn)，通過(guò)課上的點(diǎn)點(diǎn)滴滴來(lái)培養(yǎng)學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。

（2）教師正面引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生迎難而上的實(shí)驗(yàn)精神。

針對(duì)前面提到的學(xué)生不愛(ài)選較難實(shí)驗(yàn)的這一現(xiàn)象，筆者認(rèn)為教師可以從正面加以引導(dǎo)。一是教師在緒論課上可以告訴同學(xué)，較難的實(shí)驗(yàn)更利于培養(yǎng)個(gè)人的動(dòng)手能力。如分光計(jì)實(shí)驗(yàn)雖然難，但可以提高動(dòng)手能力，且促進(jìn)學(xué)生理解理論課所學(xué)內(nèi)容。二是在教師課后與學(xué)生談心的過(guò)程中，可以從自身的學(xué)習(xí)體會(huì)中對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)。必要時(shí)，可以將學(xué)生不太愛(ài)選做的實(shí)驗(yàn)設(shè)置成必修實(shí)驗(yàn)，加以有效的督促。

（3）增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思想。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)思想的培養(yǎng)是一個(gè)全面系統(tǒng)的工程，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精挑細(xì)選，多方位多角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練和引導(dǎo)，甚至單單一門大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程難以完成此重任。各類實(shí)驗(yàn)都能從不同角度、不同層次培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思想，其中設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)更能培養(yǎng)學(xué)生的思想。分析認(rèn)為，可以挑選原理和內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單的綜合性實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)一些樸素而又重要的實(shí)驗(yàn)思想。例如：磁懸浮導(dǎo)軌動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理雖然簡(jiǎn)單，學(xué)生高中就學(xué)過(guò)，但其中暗含重要的實(shí)驗(yàn)思想，如：分組思想等。在實(shí)驗(yàn)中如何研究?jī)蓚€(gè)物理量之間的關(guān)系，如何才能減小實(shí)驗(yàn)誤差，如何能夠快速檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性，如何找出實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤的原因，都需要一定的實(shí)驗(yàn)思想作指導(dǎo)。

然而，實(shí)驗(yàn)思想不是通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)就能形成，需要做多個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行多次訓(xùn)練。因此，可以適當(dāng)選一些原理和內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的思維方式。為什么要選原理簡(jiǎn)單、內(nèi)容為學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)?zāi)?？因?yàn)閷?shí)驗(yàn)原理較難，學(xué)生的重心容易轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)原理的理解，短短三節(jié)課既要理解原理，又要訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)思想不太現(xiàn)實(shí)。比較可行的辦法是弱化原理本身，在課堂教學(xué)中把重心放在各種實(shí)驗(yàn)思想的培養(yǎng)上。至于開(kāi)設(shè)哪些實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)一步地調(diào)研。

為了促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)思想更好地形成，可以開(kāi)設(shè)選修實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，將大學(xué)生科研訓(xùn)練和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生根據(jù)自己專業(yè)或愛(ài)好進(jìn)行選題，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。然后教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)方案的調(diào)整。

（4）教師潛移默化地熏陶培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，不是朝夕之功，需要實(shí)驗(yàn)教師在課堂教學(xué)中潛移默化地熏陶培養(yǎng)。通過(guò)一、兩個(gè)實(shí)驗(yàn)不可能培養(yǎng)出良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成需要教師長(zhǎng)期的點(diǎn)滴指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的不良習(xí)慣，需要教師隨時(shí)隨地的指正，如學(xué)生不善于記錄數(shù)據(jù)時(shí)，告訴同學(xué)為什么要盡可能地多記實(shí)驗(yàn)條件；學(xué)生不愛(ài)思考時(shí)，給他提幾個(gè)問(wèn)題思考；學(xué)生不愛(ài)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，給他說(shuō)明為什么要注重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察；學(xué)生粗心大意時(shí)，給他說(shuō)明認(rèn)真細(xì)致的重要性。

（5）放開(kāi)手、充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

在實(shí)驗(yàn)中賦予學(xué)生更多的自由，將會(huì)有助于學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)步驟寫得過(guò)于詳細(xì)，不利于學(xué)生主觀能動(dòng)性的調(diào)動(dòng)。當(dāng)然，在上學(xué)期開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)中，詳細(xì)的步驟也是必須的，畢竟學(xué)生此前受過(guò)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練不多。但隨著學(xué)生實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣撸环矫婵梢栽黾右恍┻x作實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不給詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，給同學(xué)留有思考的空間；另一反面，教師可以根據(jù)課堂進(jìn)度提出一些小問(wèn)題，讓學(xué)生思考并解決。

改變教師授課為主的方式，采用互動(dòng)授課方式。比如，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都暗含著一個(gè)設(shè)計(jì)思想，對(duì)于設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，教師可以提出問(wèn)題：“同學(xué)們，如果讓你們來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你們?cè)趺丛O(shè)計(jì)呢？”。讓同學(xué)思考片刻，或暢談自己的方法后，最后教師給出答案。這樣，可以有效激發(fā)同學(xué)思考，增強(qiáng)其實(shí)驗(yàn)的主人翁意識(shí)。此外，建議學(xué)生在小結(jié)里寫出自己做實(shí)驗(yàn)的感受以及對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改進(jìn)的方法等，也可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文闡述了當(dāng)前低年級(jí)大學(xué)生在實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)方面的不足之處，提出培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)的探討方案，歸納為以下幾點(diǎn)：（1）師生共同努力培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。（2）教師正面引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生迎難而上的實(shí)驗(yàn)精神。（3）增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思想。（4）教師潛移默化地熏陶培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。（5）放開(kāi)手、充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

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