大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的思索

摘 要: 針對現(xiàn)階段大學(xué)物理實驗教學(xué)中普遍存在的問題，本文以建設(shè)精品課程為目標(biāo)，探討了一系列大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的思路和方法。

關(guān)鍵詞: 大學(xué)物理實驗 教學(xué)改革 建設(shè)精品課程

一、大學(xué)物理實驗的地位及現(xiàn)狀

大學(xué)物理實驗作為理工科大學(xué)生進校后的第一門科學(xué)實驗課程，不僅應(yīng)讓學(xué)生受到嚴(yán)格的、系統(tǒng)的實驗技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)實驗的基本知識、方法和技巧，而且要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新精神，理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力，特別是掌握與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力。

二、大學(xué)物理實驗教學(xué)改革

基本思路是突破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)思路和方式的束縛，在保證基礎(chǔ)實驗教學(xué)的要求下，淘汰并更新與實際應(yīng)用脫節(jié)的實驗內(nèi)容和測量方法，淘汰一些內(nèi)容陳舊的驗證性實驗項目，精選實驗項目，并對部分經(jīng)典基礎(chǔ)物理實驗進行補充和完善、改進與提高，將現(xiàn)代技術(shù)融入傳統(tǒng)實驗中，賦予基礎(chǔ)實驗新內(nèi)容，提升實驗檔次。將學(xué)生的實踐能力放在首位，賦予學(xué)生更多的學(xué)習(xí)主動性并為其創(chuàng)造更多的有利學(xué)習(xí)條件。學(xué)生在完成必做實驗的任務(wù)后，根據(jù)自己的興趣、愛好、專業(yè)特長等選做開放實驗。將實驗的主動權(quán)交給學(xué)生，學(xué)生獲得更大的自由度，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。與此同時建立配套的、有效的開放式實驗管理制度，并不斷改進，使開放性實驗項目和范圍不斷擴大，開放實驗室的時間不斷增多，使學(xué)生能夠最大限度地利用實驗室鍛煉自己。在開設(shè)設(shè)計性實驗項目過程中，應(yīng)注重開發(fā)一些培養(yǎng)學(xué)生在實驗設(shè)計以及實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力的實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生正確的、良好的實驗習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，使學(xué)生獲得一定程度的用實驗方法和技術(shù)研究現(xiàn)象和規(guī)律的獨立工作能力。以建設(shè)精品課成為目標(biāo)，具體可從以下幾方面著手。

1.改變實驗教學(xué)方式

將實驗教學(xué)分為三個階段:

第一階段采取分組統(tǒng)一上課的方式講授測量誤差的基本概念、隨機誤差的估算、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)和處理、測量不確定度評定與結(jié)果表示、有效數(shù)字概念和實驗數(shù)據(jù)處理的常用方法等，使學(xué)生了解測量誤差的基本知識，具有正確處理實驗數(shù)據(jù)的初步能力;了解常用儀器的使用方法，掌握基本測量工具。

第二階段主要進行綜合性、設(shè)計性實驗。學(xué)生可以提出實驗項目，實驗室給準(zhǔn)備好實驗用品，由學(xué)生自己設(shè)計方案、獨立操作[1]。通過訓(xùn)練，提高學(xué)生綜合應(yīng)用多種實驗技術(shù)、實驗方法和實驗儀器的能力。

第三階段實行開放式教學(xué)，開放實驗內(nèi)容和開放實驗室。由學(xué)生自己選擇實驗。在開放式教學(xué)活動中，學(xué)生從選題，到搜集資料、確定研究方案、實施研究過程，直至最終形成階段性成果，始終體現(xiàn)學(xué)生的主動參與、對問題的積極探索和對科學(xué)研究的切身體驗。借助于開放性學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能學(xué)到物理知識，而且能學(xué)到學(xué)習(xí)和研究物理知識的方法。

2.開放實驗室

進行全方位、多層次的開放式教學(xué)是實驗教學(xué)改革的必然趨勢和發(fā)展方向，是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的一種挑戰(zhàn)，它涉及整個實驗教學(xué)體系，是對教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)條件的重新優(yōu)化組合，是實驗教學(xué)改革的重大舉措。開放式教學(xué)，不只是實驗時間和空間的開放，更重要的是觀念意識上的開放，是一種個性教學(xué)模式，這種教學(xué)模式能滿足學(xué)生求知、探索和創(chuàng)新的欲望，側(cè)重創(chuàng)新精神與能力的培養(yǎng)[2]。開放實驗?zāi)鼙Ｗo學(xué)生的原創(chuàng)精神，使學(xué)生在寬松的實驗環(huán)境中實現(xiàn)從被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變?？梢哉f開放實驗是實驗教學(xué)中實現(xiàn)因材施教的必由之路，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的必備條件。

開放實驗室是指在規(guī)定的周次內(nèi)，從周一至周五實驗室全天開放(8∶30—12∶00，14∶30—18∶00)。打破班級界限，學(xué)生自由選擇實驗項目、選擇時間到實驗室做實驗。學(xué)生自選實驗項目，可以選擇自己感興趣或與自己所學(xué)專業(yè)結(jié)合較緊密的實驗項目，這有利于發(fā)揮學(xué)生的積極性。學(xué)生自選實驗時間，這樣不僅可以在實驗時集中精力，而且可以消除因受時間限制，怕做不完實驗便草率從事的現(xiàn)象。

規(guī)定每個學(xué)生必做和必須完成的實驗個數(shù)。動手能力強的學(xué)生可以多選做一些實驗或選做難度較大的實驗，還可以做設(shè)計性的實驗。一般的學(xué)生除完成必做的實驗外，可以根據(jù)自己的情況選做其他實驗。對于動手能力較差的學(xué)生也有足夠的時間完成基本要求。開放實驗室可為不同程度的學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)和提高的條件，使每個學(xué)生都能在原來的水平上有所提高，既能保證教學(xué)基本要求，又能發(fā)揮優(yōu)秀學(xué)生的潛力。

3.改進實驗指導(dǎo)方法

開放實驗室要求教師加強實驗課的教學(xué)組織工作，嚴(yán)格要求學(xué)生，并改進指導(dǎo)方法。實行開放實驗教學(xué)，學(xué)生需要自己選擇實驗方案，擬定實驗步驟，課前預(yù)習(xí)尤為重要。實驗室的開放為學(xué)生提供了到實驗室有針對性地進行預(yù)習(xí)的條件，學(xué)生在實驗室預(yù)習(xí)，教師予以指導(dǎo)，并對學(xué)生的提問進行答疑，對實驗儀器的構(gòu)造原理與性能作必要的介紹，講清應(yīng)該注意的事項，然后由學(xué)生自己調(diào)試儀器，獨立操作進行實驗。在實驗進行中，教師巡回指導(dǎo)，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生獨立思考解決在實驗中出現(xiàn)的問題。學(xué)生做完實驗，教師要審查實驗結(jié)果，合格的簽字通過，不合格的首先讓學(xué)生自己查找原因，必要時教師幫助分析。未能完成實驗或?qū)嶒灲Y(jié)果不合格的學(xué)生必須重做。

學(xué)生的實驗成績應(yīng)該嚴(yán)格考核，將課前預(yù)習(xí)、實驗操作和實驗報告三項內(nèi)容綜合起來考核，確定每個實驗的成績。將一學(xué)期所做的全部實驗的平均成績作為平時成績，期末再進行考試，平時成績和期末考試成績各占一定比例，評定出實驗的總評成績?？傇u成績不及格者按照規(guī)定重修。

4.不斷完善實驗教材

教材建設(shè)是教學(xué)改革和教學(xué)創(chuàng)新的重大舉措，高質(zhì)量的教材是提高教學(xué)質(zhì)量的基本要素[3]。教材作為進行教學(xué)活動的基礎(chǔ)，必須適應(yīng)教學(xué)法要求，必須及時修改補充。實行開放實驗教學(xué)，就應(yīng)編寫與之相適應(yīng)的新教材，減少驗證實驗性的比例，增加有啟發(fā)性并能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維的綜合性、設(shè)計性實驗，使其具有適合學(xué)生自學(xué)，能拓寬學(xué)生知識面，利于開發(fā)學(xué)生智力等特點。

5.重視多媒體技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

在實驗教學(xué)中，教師要充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，充分利用圖片、聲音、動畫模擬實驗操作。對于實驗課堂教學(xué)的指導(dǎo)，教師可以將物理實驗教學(xué)的內(nèi)容做成多媒體課件，保存在計算機內(nèi)，學(xué)生根據(jù)自己所選實驗，在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上調(diào)出程序，就可以在程序的指導(dǎo)下進行實驗操作。在操作過程中學(xué)生若遇到困難，還可以從計算機中調(diào)出課件反復(fù)學(xué)習(xí)、研究再進行實驗。這種課件指導(dǎo)比在傳統(tǒng)教學(xué)中教師在黑板上的板書更詳細(xì)，可以節(jié)省時間讓學(xué)生進行實驗操作。

6.充分利用網(wǎng)上資源

建立大學(xué)物理實驗教學(xué)網(wǎng)站，進行網(wǎng)上教務(wù)管理、網(wǎng)上預(yù)約實驗和網(wǎng)上遠(yuǎn)程仿真，學(xué)生可以通過上網(wǎng)借助于教師的電子教案、網(wǎng)上實驗儀器介紹等進行實驗預(yù)習(xí)。網(wǎng)上資源為物理探究性課題的研究提供了豐富的材料，能激勵學(xué)生去設(shè)計實驗，解決特定的問題。圍繞探索性實驗課題，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)，查找有關(guān)資料，并圍繞探索的主題在線與教師討論交流，解決實驗中出現(xiàn)的各種問題。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為學(xué)生提供了信息豐富的知識庫，其突出優(yōu)勢在于知識更新速度快，能突破環(huán)境的時空限制，大大提高學(xué)生在信息時代的學(xué)習(xí)與研究能力，使學(xué)生從整齊劃一的“不得不學(xué)”變?yōu)橹鲃佣鄻拥摹耙笕W(xué)”，真正成為學(xué)習(xí)的主人。

三、結(jié)語

大學(xué)物理實驗教學(xué)改革，如果以建設(shè)精品課程為目標(biāo)要求，那么將是教學(xué)改革和教學(xué)創(chuàng)新的重大舉措。所以我們應(yīng)加強物理實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)創(chuàng)新能力，突破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)思路和方式的束縛，以適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。

參考文獻:

[1]金恩培.淺談美國、加拿大幾所大學(xué)物理實驗教學(xué)情況[J].物理實驗，2002，22，(1):45.

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[3]周遠(yuǎn)清.精品課程教材建設(shè)是教學(xué)改革和教學(xué)創(chuàng)新的重大舉措[J].中國高教研究，2003，(1):12-13.