大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

青莉（西南交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心，四川成都610059）

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大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

青莉
（西南交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心，四川成都610059）

摘要：本文通過對國內(nèi)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀的分析，比較國內(nèi)外教學(xué)模式，針對我國大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)具體現(xiàn)狀，在教學(xué)模式、教學(xué)方法以及最后成績的評估等方面提出了改進(jìn)意見，以具體實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行具體分析，并且給出具體解決辦法，通過把學(xué)習(xí)主動權(quán)交還給學(xué)生來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，以達(dá)到提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式；傳統(tǒng)教學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)方法；評估模式

Abstract:In view of the present situation of the teaching mode of physics experiment in domestic and foreign universities, this paper puts forward some suggestions on the improvement of the teaching mode, teaching method and the evaluation of the final result based on specific experiments. It is also suggested that learning initiative and enthusiasm of students should be inspired in order to achieve the purpose of improving the quality of College Physics experiment.

Keywords:physics experiment; teaching mode; traditional teaching; teaching reform; teaching method; evaluation model

一、概述

物理學(xué)是自然科學(xué)中最重要，最活躍的帶頭學(xué)科之一，也是許多新興學(xué)科、交叉學(xué)科和新技術(shù)學(xué)科產(chǎn)生、成長、發(fā)展的基礎(chǔ)和前導(dǎo)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對理工科專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門基礎(chǔ)必修課，是理工科大學(xué)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一個系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的開端。該課旨在使學(xué)生獲得基本的實(shí)驗(yàn)知識、方法和技能方面的訓(xùn)練，是后續(xù)課程的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，是提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合素質(zhì)培養(yǎng)的重要起點(diǎn)。

二、國內(nèi)外現(xiàn)狀

國外對于物理實(shí)驗(yàn)非常重視，鼓勵學(xué)生有自己的見解和思考，所以國外的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容上，基本屬于設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，且與實(shí)踐緊密結(jié)合。注重為學(xué)生提供足夠的條件，由學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)題目，查閱資料，查找實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)方法，再測量數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

國內(nèi)越來越多的高校把大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課作為獨(dú)立課程開設(shè)，對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的重視也日益得到加強(qiáng)。無論從教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還是教學(xué)形式、實(shí)驗(yàn)手段，都在進(jìn)行全方位的改革。近年來，由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步所帶來的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)步以及教育部開展的精品課程建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室示范中心建設(shè)，使我國許多高校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的整體水平提高較快，與發(fā)達(dá)國家大學(xué)的差距日益縮短。

國內(nèi)目前主流的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是：老師講解，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，再完成報告。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是能提高實(shí)驗(yàn)效率，保證絕大部分學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，但卻容易使學(xué)生養(yǎng)成課前不認(rèn)真預(yù)習(xí)（甚至不預(yù)習(xí)），聽老師講完后一邊看書一邊做實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣，所謂做實(shí)驗(yàn)就是測數(shù)據(jù)，至于實(shí)驗(yàn)的真正目的是什么，為什么要這么做，學(xué)生根本不愿去思考；另一方面，老師對實(shí)驗(yàn)成績的評定也主要是以數(shù)據(jù)或報告為主，缺乏對實(shí)驗(yàn)過程的評價，這也是導(dǎo)致學(xué)生重結(jié)果、輕過程、甚至為了成績而去偽造數(shù)據(jù)的重要因素。

三、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一些建議

（一）教學(xué)模式的改革

由于我校的現(xiàn)狀特殊，每學(xué)期上課學(xué)生人數(shù)都很多，現(xiàn)在上課采取模式是，學(xué)生自由選課，老師負(fù)責(zé)固定的實(shí)驗(yàn)室，這樣有利于儀器維護(hù)和維修，但因?yàn)閷W(xué)生不固定，老師沒辦法進(jìn)行教學(xué)改革和學(xué)習(xí)效果跟蹤。如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)也可以和理論教學(xué)一樣，讓老師負(fù)責(zé)固定的教學(xué)班，并且?guī)赀@個教學(xué)班所有的實(shí)驗(yàn)，這樣老師就可以認(rèn)識每一個學(xué)生，也可以根據(jù)每堂課每個學(xué)生的表現(xiàn)，深入了解他們對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這么課的認(rèn)知程度，也可以了解他們的學(xué)習(xí)習(xí)慣和能力，從而可以給出相應(yīng)的教學(xué)方法。

例如，在“示波器調(diào)整與使用”這個實(shí)驗(yàn)中，我們在教學(xué)的時候，按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康模寣W(xué)生掌物示波器的基本調(diào)整方法、工作模式、掌物用示波器觀察信號的方法以及示波器各功能和按鈕。從課堂教學(xué)效果來看，學(xué)生都可以掌物，但是下課以后他們只會完成實(shí)驗(yàn)報告，過一度時間以后，就有可能忘記。因?yàn)槭静ㄆ鞑还庠诖髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用非常廣泛，在各個專業(yè)實(shí)驗(yàn)方面也是常常涉及，所以如果跟班教學(xué)，老師可以細(xì)細(xì)觀眾每個孩子掌物情況，對于那些稍有欠缺的同學(xué)，在以后每次講到關(guān)于示波器的實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)提醒和指導(dǎo)，以達(dá)到鞏固的目的，以便在以后的實(shí)驗(yàn)中熟練使用示波器。

（二）教學(xué)方法的改革

現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，老師講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器和步驟，最后學(xué)生按照固定模式和方式一步一步完成實(shí)驗(yàn)，記錄原始數(shù)據(jù)，再計算數(shù)據(jù)和誤差分析。整個過程，學(xué)生都在按照老師的要求按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，否則就有可能在規(guī)定時間里完成不了實(shí)驗(yàn)，這樣的傳統(tǒng)教學(xué)根本不可能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，更不要說激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新了。采取跟班教學(xué)后，老師可以根據(jù)本班學(xué)生實(shí)際情況采取多樣化的教學(xué)方法，如，給出實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生自己查資料，自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)步驟和方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；也可以把學(xué)生分成多個小組，進(jìn)行小組討論，交流學(xué)習(xí)，發(fā)揮同伴學(xué)習(xí)的效果；也可以把學(xué)生分成兩個大組，給出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓他們進(jìn)行正反方辯論；還可以翻轉(zhuǎn)課堂，給出教學(xué)視頻，課前通過教學(xué)視頻自學(xué)，課堂提問解決問題，諸如此類的教學(xué)方法，可以根據(jù)本班學(xué)生的實(shí)際情況不斷改革和創(chuàng)新，在吸引學(xué)生自主學(xué)習(xí)的同時，可以從中發(fā)掘?qū)W生的才能，還可以為每年的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競賽提前選拔人才。

例如，在“重力加速度測量”這個實(shí)驗(yàn)中，給出設(shè)計要求：要求重力加速度的相對不確定度小于0.5％，即/g0.5％，然后要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求，通過查詢資料，確定出實(shí)驗(yàn)方法，推導(dǎo)出測量需要的公式，然后根據(jù)提供的測量工具進(jìn)行儀器選擇和比較。最后給出一套完整的測量方法，并且驗(yàn)證所采取的方法是否符合設(shè)計要求，如果不符合又該怎么改進(jìn)。在這個實(shí)驗(yàn)中，我們不僅是可以讓學(xué)生自己動手查資料，設(shè)計測量方法，還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行討論。比如重力加速度的測量方法有很多，單擺法、復(fù)擺法、自由落體法等，在我們的實(shí)驗(yàn)中用的哪種方法，為什么；儀器選擇也可以討論，鋼卷尺，鋼直尺等，每一種儀器也有多種最小分度值的，我們究竟該選擇哪種儀器。通過學(xué)生之間的討論，發(fā)揮相互學(xué)習(xí)相互幫助的優(yōu)勢，互相促進(jìn)。

又比如在“楊氏彈性模量的測量”這個實(shí)驗(yàn)中，無論老師如何細(xì)心耐心講解，最后在儀器調(diào)整過程中，很多同學(xué)還是花很多時間才能找到標(biāo)尺的像，這樣課堂時間也不夠，很多同學(xué)都不可能在規(guī)定的時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，最后就變成惡性循環(huán)，編數(shù)據(jù)，抄數(shù)據(jù)。鑒于這樣的情況，老師可以事先錄制一個簡短視頻，把調(diào)整儀器的方法、要點(diǎn)，步驟等，以及如果某一步未調(diào)好，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等，都一一反應(yīng)在視頻中。學(xué)生課前預(yù)習(xí)時，除了預(yù)習(xí)書本上的理論知識，還要觀看視頻，這樣在課堂，學(xué)生調(diào)節(jié)儀器的過程時，對儀器調(diào)節(jié)已經(jīng)有一個基本的了解了，在實(shí)際操作中，才可以做的又快又準(zhǔn)。

（三）多元化的評估模式

傳統(tǒng)教學(xué)之后就是期末考試，我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)有考試模式就是筆試和操作。采取多元化教學(xué)模式之后，我們與之對應(yīng)的就應(yīng)該是多元化的評估模式。除了筆試和操作，老師還可以根據(jù)學(xué)生平時學(xué)習(xí)的情況，給出多樣化的評估方法。如第一學(xué)期結(jié)束時，由于學(xué)生還處在從高中學(xué)習(xí)過度到大學(xué)學(xué)習(xí)的過程，老師可以給出一個新的實(shí)驗(yàn)題目，讓學(xué)生通過查資料完成一份完整的報告，包括原理、方法、步驟和數(shù)據(jù)處理、誤差分析；也可以讓學(xué)生寫出本學(xué)期的學(xué)習(xí)心得體會；也可以讓學(xué)生寫調(diào)研報告，對教學(xué)的改革建議。第二學(xué)期結(jié)束時，學(xué)生已經(jīng)適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)，也已經(jīng)掌物了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基本技能和方法，所以這個學(xué)期的期末考試，老師可以適當(dāng)增加難度，可以給出一個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生自己通過現(xiàn)象判斷對錯，并且給出理由以及相關(guān)報告，也可以讓學(xué)生自己擬定題目，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)方法、原理、儀器改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)構(gòu)建等方面給出完整的報告，老師再從中選擇一些可行的方案，進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新和改革。以上方案并不是孤立的，老師在教學(xué)過程中，可以根據(jù)學(xué)生的具體情況，把多種評估方式結(jié)合使用。

四、結(jié)束語

科學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著關(guān)鍵的作用，在人們認(rèn)識自然、開拓和探索新的科技領(lǐng)域中，實(shí)驗(yàn)是一種不可缺少的方式。作為研究自然界物質(zhì)運(yùn)動最基本最普遍形式的物理學(xué)，其形成和發(fā)展是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，由此可見物理實(shí)驗(yàn)的重要性。所以我們要打破傳統(tǒng)的固定教學(xué)模式，通過對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和方法以及最后成績評估的改革，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給學(xué)生，讓每一個學(xué)生都可以積極地投入到學(xué)習(xí)中，這樣不僅可以調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，同樣可以調(diào)動老師的積極性，老師也不再墨守成規(guī)按照老規(guī)矩教學(xué)，而是可以接收國內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)理念和模式，最大限度地發(fā)揮自己專長的同時，調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，在教與學(xué)的過程中達(dá)到雙贏的效果。

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作者簡介：青莉（1977-），女，漢族，四川成都人，西南交通大學(xué)光學(xué)工程專業(yè)碩士研究生，講師，主要從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）08-0143-02