大學物理實驗教學探討

　　摘 要： 《大學物理實驗》是理工科大學生的重要基礎理論課程，能為其學習專業基礎課程和專業實驗課程奠定理論基礎，培養學生發現問題—分析問題—解決問題的能力，培養學生的創新能力。
　　關鍵詞： 大學物理實驗教學 創新能力 培養方法
　　
　　《大學物理實驗》是理工科大學生的重要基礎理論課程，為其學習專業基礎課程和專業實驗課程奠定了不可缺少的理論基礎。《大學物理實驗》以基本物理理論為指導，同時通過典型的物理實驗或設計性實驗驗證《大學物理》的理論知識的正確性。學生通過理論知識去理解實驗原理、指導實驗儀器的調試、解釋實驗現象；用理論知識去分析實驗過程中的問題及處理實驗數據，同時實驗現象及其結果也能加深學生對理論知識的理解，為進行專業基礎實驗課程奠定基礎，對提高學生的綜合素質、培養學生發現問題—分析問題—解決問題的能力、培養學生的創新精神與實踐能力具有不可或缺的作用。大學物理實驗教學不能只滿足于讓學生掌握基本的系統的實驗技能，掌握實驗的基本知識和方法，更重要的是培養學生嚴謹的科學思維能力、培養學生發現問題—分析問題—解決實際問題的能力、培養學生利用基本理論知識進行創新的能力。為了讓學生在實驗過程中鍛煉以上能力，我在此闡述了自己在實驗教學中的點滴體會，與大家探討。
　　一、轉變教學觀念，課堂以研討為主
　　教師教學也應與時俱進，轉變傳統教育觀念中阻礙學生創造力發展的觀點。學生的學習過程并非機械式的學習模式，美國著名認知教育心理學家奧蘇伯爾認為學生的學習主要是有意義的接受學習［１］。因此，在教學過程中，教師應以學生為中心，變傳授知識為主要目標為增長經驗、發展能力，調動學生研討興趣，讓課堂氣氛變得生動活潑。課堂要做到研討為主，還要有學生與教師、學生與學生之間的互動，互動應圍繞課前預習遇到的問題、實驗過程中遇到的常見的問題進行探討，問題最好是由學生提出，或教師提出以往學生所碰到過的常見的問題，并給予學生一個適當的思考時間，不必急于解答。在學生思考問題的過程中應鼓勵學生發揮主觀能動性，大膽推測與發表見解，引導學生大膽想象，積極思考，主動探索。尊重學生的個性，使每一個學生都能發揮自身的最大潛能。建立新型師生關系，鼓勵大膽質疑與創新。在傳統的教育觀念中，教師不僅是知識的傳授者，而且是行為的楷模，師生關系是命令與服從的關系。這種關系勢必影響學生創造力的表現。新型的師生關系是教師以平等、寬容的態度，積極鼓勵學生，教師不再是權威的代表，而是保護、激發創造力的支持者［２］。奧蘇伯爾認為學生的學習主要是有意義的接受學習。
　　二、注重培養學生觀察與分Bd29eUy3tZHsGL3RQLON0g==析問題的能力
　　學生在實驗具體操作過程中常常會遇到各種問題。教師應鼓勵學生大膽調試實驗儀器，并讓學生在調試過程中仔細觀察實驗現象發生的變化，根據實驗現象的變化判斷下一步操作，并引導學生給予調試過程中實驗現象的理論解釋或形象的類比，加深對實驗理論及實驗現象的認識，逐步實現整個問題的解決。例如：大學物理實驗中的示波器的原來與使用，學生在示波器的調試過程中，常常會碰到在示波器屏幕上調不出波形的情況。此時，教師應該鼓勵學生去調試示波器上的按鈕，并要求學生認真觀察示波器屏幕上的相應參數的變化，讓學生根據示波器顯示的參數，分析問題的根源在哪里。譬如，示波器屏幕左上角的時間分度極小，左下角的電壓分度也極小，此時看不到波形信號，則很有可能就是這兩個分度值設置不合理。這一現象可以如此解釋，因為示波管中的電子槍單位時間內發出的電子數不變，當時間分度與電壓分度很小時，相當于示波器屏幕上電子的線密度極小，在波形的亮度太弱，難以分辨，還有一種可能就是被拉寬、拉高的波形沒有曲線段落在示波器屏幕上。
　　三、立足于過程分析，培養學生解決問題的邏輯思維能力
　　美國著名心理學家馬斯洛認為人的需求層次由低到高分為5級，其中最高級別的自我實現的需求中包含了人對創造力及問題解決能力的需求。學生在大學物理實驗的過程本身就是一個解決問題的過程，伴隨著學生對科學方法的掌握和知識的建構而獲得的快樂的情感體驗。為了讓學生得到這一解決問題的快樂情感體驗，教師在為學生解決問題的過程中應避免短時間內迅速膨脹式地傳授知識，應立足于過程性評價［３］。譬如，示波器的原來與使用實驗中，學生費了很大工夫都未能將某一特定頻率及振幅的波形調試到示波器屏幕上。此時，教師可以與學生一起按照一定的邏輯順序逐步分析和排除問題所在。可先分析問題是出在信號發生器還是示波器上，并遵循從源頭順沿而下的順序逐步排除，如排除源頭的信號發生器所發出的信號沒有問題，再來排除連接信號源與示波器的數據線是否存在問題，分析示波器的設置，在看不到波形的時候可以引導學生找到波形的中心對稱線。至于怎樣找到波形的中心對稱線可讓學生思考，通常基礎好的同學都能迅速地想到接地后輸入信號被屏蔽在示波器上應該是一條直線。當學生想到這一點時，教師可以及時肯定其觀點并要求其調試垂直移動和水平移動鍵直至水平接地信號顯示在屏幕中央，繼續有序地逐步分析排除，直至問題完全解決。在解決問題的過程中，學生得到了快樂的情感體驗，學到的不只是刻板的知識本身，而是鍛煉、強化了解決問題的思維能力，更重要的是快樂的情感體驗可以增強學生解決問題能力的信心。
　　四、加強學生對事物本質的認識，培養學生的創新能力
　　大學物理實驗的目的就是讓學生通過具體的實驗認識到物質的本質及物質之間聯系的基本規律。教師通過大學物理實驗，有目的地加強學生對物質的本質認識，有利于培養學生的創新能力。在光的干涉與衍射實驗中，讓學生清晰地認識到光具有波粒二象性，同時可以引導學生分析人眼日常所到的物體不同顏色是怎么產生的，如果學生能夠認識到顏色是反射的未被物體表面吸收的一定波段范圍光波在人眼的視覺效果，則說明學生對光的認識有了較深刻的理解。教師可以繼續引導學生光的薄膜干涉現象，并可引入一些具體的薄膜干涉的高科技應用實例，提高學生認知結構可辨別性［４］，提高學生的興趣。開拓學生的創新思維。譬如，教師用光學變色油墨的具體應用為例，將隨身攜帶壹佰元人民幣拿出來讓學生觀察紙幣正面左下角的數字100，讓學生用不同的視角去觀察該數字的顏色變化，學生會發現正面看時顏色為綠色，但傾斜一定角度就會發現顏色變為紫色，讓學生領悟到科技創新是對基本原理深入理解與巧妙應用。這樣對開啟學生的創新能力的天窗十分有用，激勵之余再要求學生深入查找光變色油墨的原理，讓學生更詳細地理解這一原理的應用，養成學生刻苦務實的鉆研精神，磨煉學生創新能力的心智。
　　五、結語
　　大學物理實驗不僅可以讓學生受到嚴格的、系統的實驗技能訓練，掌握具體的實驗技能和方法，而且可以培養學生發現問題—分析問題—解決問題的具體實際應用能力，培養學生的科學技術發展相適應的創新能力。
　　
　　參考文獻：
　　［1］羅伯特·斯萊文著.姚梅林譯.教育心理學理論與實踐［M］.人民郵電出版社，2004.
　　［2］康麗華.高教研究.創造性思維在大學物理實驗教學中的應用［J］.西南科技大學，2005，（3），30-32.
　　［3］張進福，項華，胡金江.雙目的大學物理實驗教學模式的探討［J］.教育與職業，2011，02，（5）：165-166.
　　［4］李陽.提高學生認知結構可辨別性，促進大學物理教學［J］.考試周刊，2010，（26）：177-179.