大學物理實驗教學的改革與創(chuàng)新構想

陳華俊　湯永新

【摘 要】基于對當前大學物理實驗教學的現(xiàn)狀和存在的不足，提出幾點關于大學物理實驗教學改革與創(chuàng)新的構想。靈活的大學物理實驗教學模式、多樣的實驗考核評價機制、參與校際間的實驗競賽，以及鼓勵學生主持或參與大學生實驗創(chuàng)新項目，將有助于提高學生對大學物理實驗學習的興趣。

【關鍵詞】大學物理實驗；實驗教學改革；實驗模式創(chuàng)新

Reformational and Innovative Conceptions of Education in College Physics Experiment

CHEN Hua-jun TANG Yong-xin

（School of Science， Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001， China）

【Abstract】Based on the present teaching situation and insufficient in the education of college physics experiment， we present several conceptions about the reformation and innovation in the education of college physics experiment. The flexible teaching model， the multiple evaluation mechanism， the experiment competition between colleges， and taking part in innovation project will be beneficial for improving the interest of college students.

【Key words】College physics experiment； Experimental teaching reform； Experimental mode innovation

基礎物理學歷經三四個世紀的發(fā)展已經逐漸成為一門相當完備的學科。基礎物理學中的知識也已經運用到人們生活中的方方面面。相比于基礎物理學，大學物理課程則做了相當多的簡化。對于工科這些非物理學專業(yè)的學生來說，大學物理作為公共基礎課程，課程的簡化是合理的，為學生學習其本專業(yè)的課程節(jié)省了更多的時間。物理學有理論物理學和實驗物理學。同樣，大學物理的教學過程中也分為理論講授和實驗教學兩部分。實驗是一門非常重要而且是必須需要掌握的科學，然而在大學物理的教學過程中，實驗教學部分通常是被老師和學生忽略的一部分。大學物理實驗是非常基礎的一門實驗課程，它是連接理論教學過程中學生對理論知識的感性認知到實際可操控的實驗科學知識的橋梁[1-2]。更深層次的科學研究也分理論研究和實驗探索，而大學物理實驗是將來更深層次實驗研究的基礎。筆者結合近一年來對大學物理課程的講授與大學物理實驗課程的教學過程中所遇到的問題，以及課下與學生的交流、探討、思考，提出幾點關于大學物理實驗改革與創(chuàng)新的構想。

1 大學物理課程與實驗教學的現(xiàn)狀

1.1 理論與實驗的脫節(jié)

目前，大學物理的理論講授和實驗教學是分開，而且理論授課的老師和實驗教學的老師是不同的老師。理論授課老師在課堂上把相關知識講授完，學生再去實驗室由實驗老師指導實驗的完成，而且期間相隔了很久。這會出現(xiàn)兩方面的問題：其一，理論講授與實驗教學的脫節(jié)，學生在做實驗時，實驗老師不能很好掌握學生對理論知識的掌握程度，導致實驗老師在講授實驗知識時沒有針對性和側重點。其二，學生課堂學習與實驗操作時間的脫節(jié)，實驗課的安排通常要比理論課程的講授晚上幾周，這就導致學生不能及時把學到的知識加以運用，實驗教學的學習效率將大大折扣。

1.2 實驗課程的機械重復

目前在大學物理實驗的教學和實踐過程中，很大程度上是不斷地機械地重復和驗證已有的定理和定律，加上實驗老師在講述實驗原理的千篇一律，學生在學習過程中會覺得枯燥無味。實驗儀器的老化和數(shù)量不足，也會使學生對實驗不感興趣。在實驗數(shù)據(jù)的處理上，有統(tǒng)一印制好的實驗報告，千篇一律的固定格式。學生把相關實驗內容抄進去，記錄數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)、誤差分析。而老師也是機械地批改，對于實驗目前存在的不足、有哪些需要改進的地方等卻很少也學生交流。這將嚴重影響學生對實驗的興趣。

1.3 教師對實驗的不重視

筆者了解到，老師對大學物理實驗教學不夠重視。老師在實驗室講授完實驗原理后，學生開始自己動手做實驗。基本上是老師講老師的，學生做學生的，之間沒有互動。至于為什么做這個實驗、誰發(fā)明的這個實驗、這個實驗現(xiàn)在在哪些方面有著重要的應用等老師很少涉及。學生不知道為什么做這個實驗，只是為了學分而學，學生對實驗的興趣也就可想而知。

2 大學物理實驗教學模式改革的構想

如何有效地提高學生對大學物理實驗學習的興趣以及加強對大學物理實驗教學的重視是目前大學物理實驗教學過程中需要解決的問題。筆者結合在大學物理實驗教學過程中所遇到的問題和從學生那里得到的反饋信息，談幾點對大學物理實驗教學模式改革的幾點構想。

2.1 大學物理實驗教學模式的改革

如何調動學生對大學物理實驗的興趣，首先要從根本上著手。大學物理的理論和實驗是有區(qū)別而又密不可分的。有時理論走在了實驗的前面，通過實驗來證實理論的正確性；有時實驗走在了理論的前面，通過理論分析實驗現(xiàn)象，進而形成理論定理定律。大學物理實驗教學可以從根源上著手，從實驗的歷史背景做簡潔的介紹，比如，物理學中哪個物理學家第一次做了這個實驗、期間遇到了哪些困難、初期得到了什么結果、后來哪些物理學家對該實驗做了修正、最終得到了我們書本上以該物理學家命名的定理，以及該實驗原理在我們的生活中有哪些重要的應用。老師在講授實驗之前應該簡明扼要的把該實驗的歷史背景、發(fā)展歷程、和實驗背后的物理學家小故事介紹一下，這樣學生首先對該實驗有個初步的認識，也會引起學生想自己動手證實一下這個實驗的興趣。更重要的是物理學家的名人小故事對學生也是一種激勵作用。

此外，目前大學物理實驗教學的模式是理論講授與實驗教學是分開的，可以把與實驗相關的理論知識帶到實驗室去講授，老師講授完理論的基本原理后學生開始做實驗。整個實驗過程應該以學生為主，實驗過程中遇到問題，老師應該作為指導，引導學生自己解決問題，分析問題產生的原因。實驗完成后，處理實驗數(shù)據(jù)和實驗報告后，讓學生對實驗的過程做一個簡短總結，引導學生對實驗進行改進和創(chuàng)新。

2.2 靈活的實驗考核機制

實驗報告不應該是實驗考核的唯一標準。目前的實驗報告是統(tǒng)一印刷制訂的，學生的實驗報告也是千篇一律。筆者在批改實驗報告過程中，發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)有雷同的成分，至于某些學生是否真正掌握實驗的原理、操作、數(shù)據(jù)分析就不得而知。可以通過對學生進行分組來避免該問題的產生，讓每個學生都有獨立完成實驗的機會。每次實驗中對組員中的成員進行分工，負責實驗過程中的某項事情，也能培養(yǎng)學生的團隊合作能力。

此外，鼓勵學生自制實驗儀器來完成要做的實驗，用最簡單的實驗儀器來驗證大學物理中的定理定律。一方面，能激發(fā)學生的興趣，鍛煉學生自己動手自制實驗儀器的能力，另一方面，也能促使學生把學到的理論知識加以運用，學生在學理論知識的時候就不會覺得枯燥，學習效率也能提高。對于這部分學生，考核機制應區(qū)別對待和加以鼓勵。實驗競賽也是一條激發(fā)學生對大學物理實驗產生濃厚興趣的有效途徑。筆者了解到每年不同省份的學校都會舉行大學物理方面的實驗競賽。參加這種比賽的經歷對學生在以后的繼續(xù)深造中會有很大的幫助，讓學生了解到實驗物理學的初步認知，也提高了學生對實驗的興趣。

2.3 大學生實驗創(chuàng)新項目的參與

目前，學校鼓勵學生參與大學生科技創(chuàng)新活動和實驗創(chuàng)新項目的政策越來越多，越來越多的學生也在積極的參與其中。通過實施大學生創(chuàng)新實驗項目，能促進教育思想觀念轉變，改革人才培養(yǎng)模式，強化創(chuàng)新能力訓練，增強學生的創(chuàng)新能力，最終的目的是為國家建設培養(yǎng)高水平創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。然而創(chuàng)新是需要有基礎的，大學期間的基礎物理實驗課程正是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的基礎。拋開基礎創(chuàng)新也就成了無源之水和無本之木。

對于理工科的學生，教師可以指導學生積極申報學校的實驗創(chuàng)新項目，比如，一些與大學物理實驗相關的簡單的APP開發(fā)應用、適用型的專利申請、大學生電子設計競賽等項目。創(chuàng)新項目的參與過程不僅能讓學生靈活運用之前學到的實驗知識，也能激發(fā)學生對困難問題的挑戰(zhàn)和問題解決思路的培養(yǎng)。此外，教師在指導過程中應該以學生為項目的主要承擔著，由學生自己獨立完成，教師只作為指導者。

3 結論

大學物理實驗教學的模式應該是靈活的、開放式的，而不是一成不變的傳統(tǒng)教育教學模式。應該以學生為主導地位，教師作為指導者應該以提高學生對實驗的興趣為主要目標。大學物理實驗是學生在大學中最先接觸的最基礎的實驗，它是讓學生從之前的理論認知走向對物理本質的探索的重要的一條環(huán)節(jié)，也是學生在之后大學學期期間參與科技實驗創(chuàng)新的基礎，最重要的是為學生將來在科學領域繼續(xù)探索基本物理學規(guī)律的必須的經歷。因此，目前傳統(tǒng)的大學物理實驗教學模式是亟待改革和創(chuàng)新的問題。

【參考文獻】

[1]吳永均.大學物理實驗課程教學的現(xiàn)狀及其對策研究[D].杭州師范大學，2011.

[2]肖立娟.大學物理實驗教學的現(xiàn)狀與教學改革的探究[J].大學物理實驗，2015，28（6）：114-116.