大學物理實驗研究綜述

劉 鵬

（宿州學院 機械與電子工程學院，安徽 宿州 234000）

大學物理實驗研究綜述

劉 鵬

（宿州學院 機械與電子工程學院，安徽 宿州 234000）

大學物理實驗課作為理工農醫等科大學生進校后的第一門基礎實驗課，是大學生進入學校后所接受系統實驗技能和實驗方法的開始，不僅應讓學生受到嚴格的訓練，培養大學生綜合分析問題和解決問題的能力，更重要的是要培養與科學技術發展相適應的能力.本文通過對國內外大學物理實驗教學的分析，闡述了國內外大學物理實驗教學的現狀與特點，并結合我國大學物理實驗教學相對落后的實際情況，提出了我國大學物理實驗教學改革方向及對策.

大學物理實驗；教學方法；教學手段；綜述

物理是一門實驗科學.大學物理實驗作為理工農醫等科大學生進校后的第一門基礎實驗課，是大學生進入學校后所接受系統實驗技能和實驗方法的開始，是大學生接受科學實驗訓練的重要基礎，不僅應讓學生受到嚴格的訓練，掌握科學實驗的方法，更為重要的是要培養學生的觀察能力，科學的思維能力和科學的創新能力，培養大學生綜合分析問題和解決問題的能力，特別是要培養與科學技術發展相適應的能力.如何才能達到上述目的，如何才能在最大程度上發揮物理實驗課的作用，并不是一個簡單的問題.下面通過對國內外大學物理實驗教學情況進行分析，以便找到解決問題的方法.

1 國外大學物理實驗教學分析

經過幾十年的改革和探索，國外著名大學形成了各具特色、比較完善和先進的物理實驗教學模式.通過查閱國外文獻資料和我國專家的實地考察，可以發現，國外大學物理實驗教學模式有以下一些主要特點：

1.1 教學主體的開放性

國外許多著名大學都實行徹底的學分制，只要修滿學分就可以畢業.凡是對大學物理實驗感興趣的同學都可以選擇這門課.像美國南加州大學對文科生開放物理實驗這門選修課[1].麻省理工學院物理實驗面向本地區中學生開放，邀請他們進入實驗室，從事一些研究性的實驗，以達到充分利用儀器設備，服務社區的目的[2].

1.2 教學方法，教學手段的靈活多樣性

在教學方法上，國外許多著名大學在教學方法和教學手段上都是非常靈活多樣的.像哈佛大學的Home Lab很有特色.他們為學生準備了一批“Kit”，里面有各種電池，電容，電阻，透鏡，彈簧，半導體激光器，小球，萬用電表，烙鐵，五金工具等.作為家庭作業可帶回家去完成.另外，有專門的教材供學生參考，還專門設有一個約40平方米的Help Lab每天開放，有專人在那里幫助學生解決這種“回家實驗”中遇到的問題.[1]這種教學方法非常靈活，也十分受學生歡迎.英國蘭開夏大學有一個“小型設計”的實驗教學模式.該實驗要求二年級學生在5到6周完成，兩人一組.對學生動手能力要求非常高.日本，美國，加拿大等在上大學物理實驗課時非常重視學生的討論，他們鼓勵學生發表自己的見解，進行雙向交流，教學效果非常好.另外，計算機在大學物理實驗中得到廣泛運用.在實驗之前學生可以通過仿真實驗系統來很好地預習相關的實驗內容和步驟，不清楚的東西可以通過網絡向有關教師提出疑問或進行網上查詢.在實驗過程中用計算機進行數據采集，使實驗變得更加有趣和方便.[3]

1.3 教學內容的時代性

時代飛速發展，科技進步日新月異，科學技術既可以是物理實驗研究的對象也可以成為物理實驗研究的手段，使物理實驗不再只是重現已知的現象，從而更加貼近現實，更加接近生活.德國，美國，英國等學校，他們的大學物理實驗教學內容不斷進行更新，最新的科技進展在實驗中得到反映.他們沒有統一的教材，像英國蘭開夏大學的教學內容是通過自編教材（實驗手冊）來體現的.自編教材中的實驗步驟被有意的簡單化，但是留給許多學生結合實驗的思考題，目的是促使學生在實驗前，實驗中和實驗后進行思考和創造.實驗過程中有不清楚的地方，可以隨時查閱實驗室中儀器資料和實驗設備說明書等.

1.4 教學考核的靈活性

在國外，實驗教學的考核靈活多樣，沒有統一的模式.像美國有的大學沒有考試，有的則是筆試口試或操作考試.德國有的大學在實驗結束時要對所有的學生進行口試.在評分標準上，有的是操作與報告各占一半，有的要根據報告給分.

1.5 突出物理實驗“設計性，研究性，操作性”的教育功能

國外許多著名大學像英國蘭開夏大學，美國的哥倫比亞大學，哈佛大學，德國的凱擇斯勞滕大學等都非常重視學生的設計性，探索性的培養，他們為學生提供條件，由學生自己選擇實驗問題，擬定實驗方案，自組實驗設備，測量實驗數據和分析實驗結果，完成實驗報告，對實驗的時間和最后結果不作具體規定，學生可以根據自己的時間，能力及興趣愛好來安排實驗.許多學生有時要在實驗室中呆上三十多個小時，一個實驗項目要花費十幾周的時間，總計300個小時以上.這種教學模式不僅提高了學生的興趣和創新能力，而且培養了學生的科研能力.[4]這類實驗強調的是創新、研究、探索的精神，這是物理實驗的根本任務和最終目的.

國外的大學物理實驗教學方式可以說是真正意義上的開放式教學，物理實驗的教學目標由單一向多元發展，物理實驗的教學過程由封閉向開放發展，開放層次由一維向多維發展.給予我們很大的啟示.

2 我國大學物理實驗教學分析

近年來，隨著高校加大對大學物理實驗教學的重視和資金的投入，實驗條件有了很大的改善和提高，同時，實驗教師為了取得好的實驗效果，做了大量的工作，他們不斷探索新的方法，包括把許多新的教學手段引入實驗教學中來.這些都為大學物理實驗教學提供了有利的條件，大大提高了物理實驗教學效果.但是，在全國大部分高校大學物理實驗教學過程中，當今科技發展的知識和技術很少得到充分反映，陳舊的教學體系和教學內容與當今飛速發展的前沿科技嚴重脫節.突出的問題有以下幾方面：

2.1 實驗內容陳舊，全國大多數高等院校所開設的物理實驗大多數都是以經典實驗為主，實驗內容長期不變，新的實驗內容和實驗方法得不到體現，與當代最新科技發展和應用有關的實驗內容不多或基本沒有.實驗指導書上的內容幾十年從來不變.

2.2 絕大部分實驗只是簡單的驗證性，認知性的實驗內容，學生只是跟著老師或實驗書上的內容機械地去練習.綜合性，設計性實驗內容很少甚至根本沒有，學生動腦和動手能力得不到提高.

2.3 忽視和沒有充分認識大學物理在整個自然科學中的重要地位.隨著大學課時的壓縮，一些高等院校在課程設置和課時安排上，把大學物理實驗課納入了選修課行列，甚至取消該課程，這完全違背了教育部所規定的“大學物理是理工類專業必須開設的一門必修課”這一原則.

2.4 教學方法落后.各高校大學物理實驗課程大多采用傳統的授課方式，學生只要按照實驗講義上的內容和步驟一步步做下去就能完成實驗，得到實驗結果.忽視了教學活動中學生的主體地位，限制了學生的思考能力，束縛和防礙了學生思維能力和創新能力的發展.教學方法的陳舊、呆板，實驗過程的程序化，簡單化，把有趣的物理實驗變得枯燥無味，忽視學生創新能力的培養.

2.5 成績考核方式單一.大多數高校大學物理實驗課程成績的評定方法分為兩種，一種是以平時的實驗報告作為學生成績評定依據，根據學生寫出的實驗報告的好壞來評定一個實驗項目的成績，一學期把所有實驗項目的綜合評定作為該學生的實驗成績.另一種是采用筆試的方法.兩種考核方法弊端都很大，學生只要寫好實驗報告或最后把試卷做好就行了，就能得到很好的成績，這樣學生更多地把心思放在實驗報告上和書本上，而忽視了動手能力的培養，難以激發學生的創造性思維，不能真正體現學生的實驗水平.

鑒于上面對大學物理實驗教學現狀及存在問題的分析，為了提高大學物理實驗的教學質量，培養學生各方面的能力，我們對大學物理實驗教學提出以下幾點改革建議.

3 大學物理實驗教學改革方向及對策

3.1 努力構建大學物理實驗課程教學新體系

課程內容改革是大學物理實驗課程改革的重要環節.根據學生認知結構的發展規律，由易到難，遵循循序漸進的原則，并著眼于使學生掌握，運用知識和提高學生實驗能力及創新素質.我們對實驗教學內容應進行有層次的編排，打破力學、熱學、電學、光學的界限，將大學物理實驗設置成基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗、創新與研究性實驗類別.按實驗層次，形式從低到高、從基礎到綜合，逐級提高的大學物理實驗新體系.[5]

3.2 不斷革新教學手段，提高教學質量

教學手段現代化.建立仿真實驗局域網，引進或自制有關課件.教學中配合使用其它現代化的教學手段，以增強教學效果.在大學物理實驗教學中施以計算機局域網為主的多種現代化教學于段，充分發揮仿真實驗局域網的功能.對有些不易用常規方法解決的問題，鼓勵引導學生嘗試用計算機技術來解決，采用現代化計算機技術，革新教學手段.如有的實驗項目，數據處理和作圖都非常困難，利用計算機就比較容易做到.對一些因客觀條件限制而暫時無法開設的實驗項目，學生可以在計算機上進行仿真.這些做法改變了傳統的黑板加粉筆的教學模式，利用計算機等現代教學手段，使學生由被動接受變成主動自學，培養學生主動獲取知識和拓寬知識面的能力.[5]

3.3 加強實驗教師自身建設，適應時代發展

提高實驗教學質量的關鍵靠實驗教學隊伍整體素質的提高.因此，建設一流水平的實驗教學隊伍是提高實驗教學質量的基本保障.時代的飛速發展，對實驗教師自身的素質提出了更高的要求.每個實驗教師都要更加勤奮學習，不斷更新知識儲備，注意引入現代測試技術以及目前在科學、工程技術上已較普遍使用的更新換代儀器，改變物理實驗教學與當代科學、技術嚴重脫節的現象，讓學生能夠更多的接觸到現代物理學及工程技術的新知識，拓展知識面.在實驗教學過程中，教師要注意多種教學方法的配合使用，利用開放式的教學模式，給予學生更多的自由性和選擇性，使大學物理實驗課成為大學生學習知識，培養動手能力和創新思維的課堂.積極培養學生嚴謹的思維能力和創新精神.[5]為培養出高素質的社會主義現代化人才貢獻自己的力量.

3.4 改革大學物理實驗考核方式

物理實驗成績評定是檢測學生學習效果的一種手段，為提高大學物理實驗教學效果，我們應該改變傳統的考核方式，加大平時成績在整個實驗成績中的比例，并且，平時成績中要加入實際動手操作的成績，實際動手操作的成績應該是實驗老師根據學生對實驗的操作情況當堂打分.這樣可避免學生通過抄襲別人的數據和實驗報告也能得到好成績的弊端.這種考核方式雖然加大了教師的工作量，但增強了學生學習大學物理實驗的學習興趣，提高了學生實際動手操作的能力，有利于提高實驗教學效果.

4 結束語

通過對國內外大學物理實驗教學的分析，我們應該借鑒國外的先進經驗，結合我們自身的辦學水平，師資力量，學生素質，資金支持等各種因素，創造性地改變傳統的物理實驗教學體系、評價制度、教學模式，更好的體現以學生為本、知識傳授、能力培養、素質提高協調發展的教育理念，真正培養出適合當代社會發展的高素質應用型人才.

〔1〕沈元華.美國大學物理實驗教學考察報告[J].實驗室研究與探索，2001，20(1):89-92.

〔2〕RebeccaM Slayton and Keith A Nelson.Opening lab doors tohigh school students:key to a successful engagement[J].PHYSICS EDUCATION，2005，40(4):347.

〔3〕金恩培.淺談美國、加拿大兒所大學物理實驗教學情況[J].物理實驗，2002，22(1):45-48.

〔4〕王小力.美國大學物理實驗教學特色的分析[J].大學物理實驗，2000，13(2):71-73.

〔5〕范士民.大學物理實驗研究綜述[J].科技信息，2010，9(1):521.

G642.423

A

1673-260X（2012）11-0019-03

自旋電子與納米材料安徽省重點實驗室培育基地開放課題（2012YKF09）資助項目、電子設計與創新實訓中心(NO.szxysfzx200804)、電氣信息類與培養模式創新實驗區（NO.szxypycx200903）