理論結合實驗的大學物理課程教學改革探索

胡昉　張秋蘭　應偉杰

摘要：本文介紹了浙江大學寧波理工學院開展理論結合實驗的大學物理課程教學模式改革的方案和實踐，包括驗證類實驗與理論課教學同步進行，布置實驗研究任務并要求提交論文等內容，旨在提高學生理論聯系實際的能力。

關鍵詞：大學物理課程 理論結合實驗

大學物理課程所教授的基本概念、理論和方法是構成學生科學素養的重要組成部分，是科學工作者和工程技術人員必備的專業素養。在大部分高校中，大學物理課程的理論教學與實驗教學分屬兩門互相獨立的課程。在理論課中，教師側重于按基本物理原理講解例題，教會學生解答習題的方法；在實驗課中，教師側重于按實驗步驟和儀器的說明書引導學生操作，教會學生測量實驗數據和書寫實驗報告。這種理論與實驗相割裂的引導方式，不利于學生理解基礎的物理知識，也不利于培養學生的創新精神。為此，筆者在浙江大學寧波理工學院的大學物理課程教學中進行了理論與實驗相結合的探索和實踐。

一、實驗改革方案與實踐

根據其實驗目的和特征，大學物理實驗課程的教學內容可分為技能類實驗、驗證類實驗、綜合類實驗和探究類實驗等。理論結合實驗的關鍵就是按內容的學習特點設計教學，調整原有的實驗模塊和層次，規劃合理的教學時間和比例，探索新的教學手段，使教學真正服務于學生。

在改革大學物理實驗課程的具體實施過程中，驗證類和探究類實驗的教學以理論課教師為主導，技能類和綜合類實驗的教學以實驗課教師為主導。

1.驗證類實驗

驗證類實驗是與相關知識點同步進行的內容，它不必設計得過于復雜，能讓學生清楚地看到實驗現象即可。其作用不僅在于給學生直觀、形象的感性認識，以便于學生理解抽象理論，更在于引發學生的深入思考，從而激發學生的學習興趣。

浙江大學寧波理工學院有一個物理探索與創新實驗室，占地500平方米，總資產110萬，可面向學生開放的物理實驗有八十余個，大部分為現象明顯的物理演示實驗，涵蓋了力、熱、光、電等物理學領域。我們把授課教室安排在實驗室附近，可提前將演示儀器搬入課堂，也可在上課時間將學生帶到實驗室。在理論課教學過程中穿插以課堂演示的方式進行的驗證類實驗教學，不僅鼓勵學生參與實驗操作過程，還加深了學生的印象。

經過四個學期的試點，我們已能夠將彈性碰撞球、角動量守恒球、進動、茹科夫斯基轉椅、簡諧振動合成、縱波演示、驗電器、跳環、光柵衍射、起偏和檢偏等10個與理論課關聯較強的驗證性實驗在教室中演示。另外，有27個驗證性實驗雖然與理論課教學內容密切相關，但因為儀器太大或太小等客觀條件限制不適合搬到教室中使用。我們也會通過布置課前預習題、課后思考題等方式，要求學生在規定的業余時間到物理探索與創新實驗室完成這部分實驗。

2.探究類實驗

探究類實驗是最能發揮學生主觀能動性的內容，而不同實驗之間的差異很大，不適合集體教學，更適合學生在課余時間進行。在理論課教學中，筆者介紹了科學研究與查找文獻的方法，預先布置若干個小課題，由學生自由組合成最多3人的研究小組，在開放時間內到物理探索與創新實驗室做實驗，并利用課余時間完成課題研究。經過四個學期的實踐，我們逐漸形成了一套行之有效的論文評分方式。

在實驗課中，學生通過技能類實驗積累了一定的實驗能力后，我們要求學生在學期最后三周內完成規定列表中自選的一個綜合性實驗。任課教師給定實驗內容和要求，但不提供完整的實驗方法和實驗步驟指導。學生根據已掌握的實驗技能和學校的實驗條件，查閱相關的文獻，獨立確定合理的實驗方案，經教師審核后，在規定時間內完成實驗，撰寫實驗報告，隨后還可以申請進行答辯，以獲得更高的實驗課成績。經過三個學期的試點，學生參與答辯的熱情高漲。

二、結論與展望

現階段，我們迫切需要做的工作還有很多，如購置和開發更多適合課堂演示的驗證性實驗儀器；制作更多驗證性實驗的教學視頻，鼓勵資源共享；利用信息化平臺，對實驗室開放時間進行網上預約和記錄，提高資源使用效率等。而且，在課程學時學分普遍被縮減的大環境下，如何保證教學效果，并調動教師的教學改革積極性，也是一項巨大的挑戰。

（作者單位：浙江大學寧波理工學院）