關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考

摘 要 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神方面具有重要意義。分析了當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，并從四方面提出了可能的解決方案：發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的作用，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，開放實(shí)驗(yàn)室和改革考核方式。

關(guān)鍵詞 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 演示實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

從物理學(xué)發(fā)展的歷史來看，近代自然科學(xué)的重大突破，一般不是直接來自生產(chǎn)實(shí)踐，而是通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)這個(gè)環(huán)節(jié)研究出來的結(jié)果。物理實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明對(duì)物理學(xué)的發(fā)展和新型學(xué)科的誕生都起到了巨大的推動(dòng)作用，如：電磁感應(yīng)、無線電和晶體管的發(fā)明為當(dāng)今半導(dǎo)體、電子工程、計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)等學(xué)科的誕生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；激光器的發(fā)明為材料制備、光電通信和現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)等學(xué)科和高新技術(shù)奠定了基礎(chǔ)；X光和放射性的發(fā)現(xiàn)為物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像、CT斷層掃描和工業(yè)無損檢測(cè)等領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)大學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門獨(dú)立的必修課程，也是大學(xué)階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。①②③因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是工科學(xué)生在大學(xué)階段應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)并熟練掌握的實(shí)踐性課程。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

（1）理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的銜接存在困難。雖然物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容涉及力、熱、光、電、磁等各個(gè)物理分支，但各類實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限，一般每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可提供16套儀器，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一次可開設(shè)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，供32個(gè)學(xué)生使用，也就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室一次只能容納一個(gè)班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以我們目前的上課方式是各個(gè)班在不同實(shí)驗(yàn)室之間按照一定的順序輪換進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣就導(dǎo)致同一次實(shí)驗(yàn)，可能A班做的是力學(xué)實(shí)驗(yàn)，B班做的是光學(xué)實(shí)驗(yàn)，C班做的是電學(xué)實(shí)驗(yàn)，等等。因此無法保證大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)與理論課教學(xué)進(jìn)度一致，比如前半學(xué)期學(xué)了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能快到學(xué)期末才做“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量”實(shí)驗(yàn)，后半學(xué)期學(xué)到霍爾效應(yīng)，可能開學(xué)初就在做“霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)”的實(shí)驗(yàn)。雖然實(shí)驗(yàn)課上也會(huì)講原理，也會(huì)要求學(xué)生事先預(yù)習(xí)，但由于時(shí)間原因，效果往往不理想，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理理解困難，不知道為什么要做這樣的實(shí)驗(yàn)，自然也就沒有積極性可言了。

（2）教學(xué)形式單調(diào)。目前學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主要是依照實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地做，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格，最后再按數(shù)據(jù)處理過程處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或畫圖即可。雖然每次所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同，但從某種程度上講，似乎也有些千篇一律的嫌疑，時(shí)間長了，就顯得沒有新意，很難再吸引學(xué)生的注意力。有些學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后并不急于離開實(shí)驗(yàn)室，而是無目的地?cái)[弄儀器，這樣的現(xiàn)象提醒我們，應(yīng)該引入多樣化的、學(xué)生參與程度更高的實(shí)驗(yàn)形式。

（3）學(xué)生動(dòng)手能力差別較大。大部分學(xué)生在中學(xué)時(shí)代都曾受到過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，實(shí)驗(yàn)課上動(dòng)手能力會(huì)好一些。但是有些來自偏遠(yuǎn)農(nóng)村的學(xué)生在中學(xué)時(shí)代，由于當(dāng)?shù)亟虒W(xué)條件落后，對(duì)實(shí)驗(yàn)重視程度不夠，沒有經(jīng)過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，只是考前突擊應(yīng)對(duì)，到了大學(xué)面對(duì)如此正規(guī)的實(shí)驗(yàn)課堂，顯得不知所措，甚至連打開儀器電源開關(guān)這樣的事情也會(huì)忽略，而這部分學(xué)生也往往是羞于向老師提問的。在這種情況下，教師在輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的過程中就會(huì)遇到問題，說得太多大部分學(xué)生認(rèn)為啰嗦，說得少了小部分學(xué)生又不能順利完成實(shí)驗(yàn)，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)課的信心和興趣也會(huì)大打折扣。

（4）學(xué)生就業(yè)壓力大，對(duì)待不同課程的態(tài)度不同。許多大學(xué)生一進(jìn)校就奔著找到好工作去了，忙著考各種證書，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)重視程度不夠。比如，他們要努力學(xué)習(xí)英語和計(jì)算機(jī)，通過英語四、六級(jí)和計(jì)算機(jī)等級(jí)考試；積極參加各種社團(tuán)活動(dòng)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；準(zhǔn)備考研的，也會(huì)以考研科目為主要學(xué)習(xí)對(duì)象，等等。這就導(dǎo)致大家在物理實(shí)驗(yàn)課上積極性不高，只希望用最短的時(shí)間得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，蒙混過關(guān)，所以抄襲、捏造或拼湊數(shù)據(jù)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，表面上看實(shí)驗(yàn)做完了，但是經(jīng)不起老師的進(jìn)一步追問。

2 對(duì)現(xiàn)有問題的思考

（1）充分發(fā)揮課堂演示實(shí)驗(yàn)的作用，讓理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的距離縮短，同時(shí)加強(qiáng)師資力量。一方面，要求實(shí)驗(yàn)室配備完善、充足的演示教學(xué)儀器，最好是方便直接帶進(jìn)課堂的演示儀器，使得理論知識(shí)可以及時(shí)與物理實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來，這樣的課堂一定會(huì)給學(xué)生留下深刻印象，對(duì)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都有很好的促進(jìn)作用。

另一方面，實(shí)驗(yàn)教師既要具備實(shí)踐能力，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)所涉及的理論知識(shí)有深刻理解，要能夠理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有最大限度的了解。學(xué)生能把手頭上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)與所學(xué)的理論知識(shí)結(jié)合起來，積極性自然會(huì)有所提高。

（2）增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使實(shí)驗(yàn)形式多樣化。在實(shí)驗(yàn)課程中適當(dāng)穿插設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)表格和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣也會(huì)讓學(xué)生有一種新鮮感，從而提高學(xué)習(xí)興趣，在今后的實(shí)驗(yàn)中，有發(fā)揮積極主動(dòng)性的意識(shí)。當(dāng)然，由于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生完成的工作較多，在學(xué)時(shí)上也應(yīng)比普通實(shí)驗(yàn)有所增加，比如學(xué)時(shí)翻一番，分兩次來完成，第一次要求學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)表格，列出實(shí)驗(yàn)步驟，不合理之處由教師指出并啟發(fā)學(xué)生探討合理的做法，第二次正式完成實(shí)驗(yàn)。只有讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中來，才能收到理想的效果。

（3）在一定程度上開放實(shí)驗(yàn)室，讓對(duì)物理實(shí)驗(yàn)興趣濃厚的學(xué)生和希望課外補(bǔ)習(xí)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生有機(jī)會(huì)利用課余時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。當(dāng)然，這需要耗費(fèi)一定的人力和物力才能實(shí)現(xiàn)，所以也需要政策上的支持和幫助。實(shí)驗(yàn)室開放，既有利于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師也會(huì)有一定的提高。因?yàn)樵陂_放時(shí)間，學(xué)生也許不會(huì)僅僅局限于課本上教條的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而是會(huì)有所發(fā)散，教師也會(huì)遇到正常上課時(shí)間不會(huì)遇到的一些新的輔導(dǎo)內(nèi)容，從中獲取一定的知識(shí)和啟發(fā)。

（4）從考核方式上入手，設(shè)法讓學(xué)生重視物理實(shí)驗(yàn)課。雖然目前各學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課的期末總評(píng)成績(jī)中，平時(shí)成績(jī)占得比重從50%到70%不等，④但這并不能從根本上解決問題，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，并進(jìn)行量化打分，而不是僅僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果來評(píng)判每份實(shí)驗(yàn)報(bào)告的得分。但是這種做法對(duì)教師的工作量要求是很大的，因此，學(xué)校希望教師上出高質(zhì)量的物理實(shí)驗(yàn)課，那么每節(jié)實(shí)驗(yàn)課的工作量系數(shù)也不應(yīng)壓得太低，讓代課教師覺得付出的勞動(dòng)得到了承認(rèn)和肯定。另外，可以舉行全校范圍內(nèi)甚至更高級(jí)別的物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，讓學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)課程中也能獲得一定級(jí)別的證書，自然對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和信心都會(huì)有所提高。我校于“世界物理年”2005年舉辦了第一屆校級(jí)物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，學(xué)生的參與熱情還是相當(dāng)高的。競(jìng)賽分筆試和操作考試兩個(gè)階段，由筆試階段中選拔出優(yōu)勝者參加第二階段的操作考試。這次競(jìng)賽收到了較好的效果，在這次競(jìng)賽的基礎(chǔ)上，我們計(jì)劃在今年舉辦第二屆物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，將這一傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。

3 結(jié)束語

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新精神方面具有重要意義。作為在校學(xué)生，也許并未察覺到這一點(diǎn)，或者等到意識(shí)到這一問題時(shí)，已面臨畢業(yè)，來不及補(bǔ)救。因此，作為教師，應(yīng)該對(duì)學(xué)生闡明利害，并盡一切可能使學(xué)生掌握好這項(xiàng)技能。學(xué)生的興趣和積極性很大程度上依賴于教師和政策的激發(fā)，而這反過來也會(huì)讓教師的教學(xué)變得更加投入和有意義。

注釋

① 申志榮.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

② 熊永紅.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.

③ 原所佳.物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

④ 楊凱華，高鳳英.我國大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究的幾點(diǎn)思考[J].高等理科教育，2008（4）：101-104.