學生創新能力提高的重要途徑—演示實驗

摘要：物理演示實驗在學生的創新培養中發揮越來越重要的作用。論文總結了中國地質大學物理實驗教學中心在物理演示實驗方面建設的實踐經驗，淺談了演示實驗對學生創新能力提高的作用。

關鍵詞：物理 演示實驗 創新能力 途徑

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0183-01

物理實驗課是高等理工科院校對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端。物理實驗課具有豐富的實驗思想、方法和測試手段，同時能提供很強的基本實驗技能訓練，是培養學生科學創新能力、提高科學素質的重要基礎課程，具有其他課程不可替代的作用。而物理實驗中的演示實驗是理論教學與實驗教學的結合點，是形象化與具體化的教學方式。除了能夠提高學生對物理概念和物理規律的感性認識外，在很大程度上能夠直接激發學生的學習興趣。中國地質大學物理實驗教學中心作為學校第一個北京市級的物理實驗教學示范中心，在演示實驗的建設方面做了大量工作，下面就結實驗教學中心近幾年在演示實驗方面的建設實踐經驗以及實驗室運行情況，淺談在培養學生創新能力方面的作用。

1 中國地質大學物理實驗教學中心

中國地質大學物理實驗教學中心承擔著全校25個專業1600多名本科生的大學物理實驗課。經過幾年的努力，目前已經建成了基礎型、綜合型、研究型、網絡以及演示實驗等五大教學平臺。形成了以物理實驗為主，以選修課《物理實驗技術》、《文科物理》為支撐的開放的物理實驗教學體系?？紤]到我校很多學生來源于偏遠地區，實驗基礎差的情況，搭建基礎型實驗平臺。該實驗平臺實行完全開放，每天在規定的時間內學生可以自由的到實驗室進行學習和操作。綜合性實驗平臺是日常教學中的主要教學平臺。上學期學習開設的實驗內容主要為基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能和基本測量方法、誤差與不確定度及數據處理。下學期將在此基礎上進行一定難度的綜合型實驗。課堂實行一人一組，每次課容量16～20人，這樣可以很好的保證教學質量。研究性實驗平臺以定性半定量和本科生科技立項為主。該平臺主要針對實驗成績優秀，學有余力的學生開設，并配備指導老師，除了解決實驗中遇到的具體問題外，還要進行相關科研方面的講授如科技論文的書寫格式、投稿要求、本科生如何作科研等。研究性實驗平臺以半科研的方式進行，對科研有一個簡單的認識，要求做實驗的學生以2～3人組成一個團隊的形式進行。演示實驗平臺設置演示實驗項目70余項，以激發學生學習興趣，輔助理論教學為主。網絡平臺主要是指物理實驗中心的教學網站，學生可以在網上了解實驗室的情況，比如實驗室容納人數、是否選滿、剩余空位等。并根據自己的時間安排，選擇自己在本學期要做的實驗題目和實驗時間。而且網站有每學期實驗內容的介紹課件，學生可以下載預習。如果學生在選課或實驗過程中遇到問題，可以在網上通過BBS與老師交流或討論。

2 演示實驗

對于物理演示實驗如何建設，各個高校都進行了有益的探索，其中北京交通大學物理系在演示實驗方面做了很多出色的工作，這對我校的演示實驗建設起到了很好的示范作用。下面就淺談我校在這方面的工作。

2.1 演示實驗內容

本著一要體現大學水平，二要結合地質大學學校特色的出發點，購置了以電磁學、光學為主要組成的演示實驗儀器，同時加強演示實驗儀器的自制，以節約資金不足的問題。我校物理演示實驗教學平臺現開設有茹科夫斯基轉椅、縱橫波演示儀、錐體上滾演示儀、氣體火焰駐波演示儀、熱力學第二定律演示儀、轉盤式克里奧立力演示儀、固定弦振動演示儀、簡諧振動與圓周運動等效儀、質心運動演示儀、角動量守恒演示儀、共振演示儀、分子振動演示儀、溫差電偶演示儀、棱次定律磁懸浮演示儀、磁聚焦現象演示儀、夫朗和費衍射演示裝置、偏振光演示儀等七十余項。其中自制靜電防塵、尖端導體、摩擦起電與驗電、電風滅火、電風車、電力線投影、磁力線投影、磁跳環、互感現象演示等演示實驗共四十余項。演示實驗平臺初步成形。隨著近幾年學校對實踐教學的重視，在演示實驗上的經費投入不斷加大，演示內容還在不斷擴充。

2.2 課堂演示和走廊演示

實驗中心在建設演示實驗室的同時，作為演示的一種補充和延伸，還建設了課堂演示和走廊演示。演示實驗的作用之一就是作為聯系理論與實驗的結合點，所以演示實驗不能僅限于實驗室內演示，必須把演示搬到課堂上去。結合具體知識點，把難懂晦澀的理論通過實物演示給學生看，幫助學生理解。這還對提高學生的學習興趣，活躍課堂也起到了很好的作用。另外，為了進一步讓學生感受物理這門學科的魅力，形成一種良好的科學氛圍，實驗中心還建設了走廊演示。利用實驗室樓道的墻壁，懸掛了物理學家的畫像、圖片、各種演示儀，利用光柵衍射產生的三維圖像等。使學生在進入演示實驗室之前，已經體會到了演示實驗的魅力。

2.3 演示實驗的運行

演示實驗平臺基礎建設完成后，如何加強管理進而充分發揮其重要作用，是面臨的有一個問題。為了解決這一問題，我們從兩方面入手。（1）部分開放。由于是初始階段，不可能實行全開放，儀器設備也需經歷一個運行期，因此，只能是先作為課中課，為以后實行全面開放積累經驗。將演示實驗課程安排在對于《大學物理》理論課程的后面，授課教師先進行實驗的原理和基本操作的講解和演示，然后學生自己動手進行操作，教師再進行解答實驗中發現的問題。（2）自主研發儀器。結合大學生創新性實驗計劃以及實驗室開放基金，鼓勵和帶動學生制作和開發新的演示實驗儀器。把學生制作的儀器署名后放到演示實驗室供其它學生演示使用。這樣除了可以很好的鼓勵其它同學的制作熱情、充實演示內容外，又可以提高了學生各方面的能力。經過近幾年的教學實踐，演示實驗平臺初顯效用，《大學物理》等課程理論與實踐相融合，授課增強了生動性，學生學習的自主性得到充分調動，提高了興趣和動手能力，大一理工科學生和部分文科學生的同學介入物理理論和實驗的學習，擴大了物理課程面向對象的范圍。學生制作了地磁場測量儀、光線信號發生器等儀器，而且地磁場測量儀獲第二屆全國高校物理實驗儀器競賽二等獎。在近四年北京市教委主辦的北京市大學生物理實驗競賽中，共獲得一等獎三項，二等獎6項，三等獎8項。學生的創新意識、創新能力得到了大幅度提高。

參考文獻

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