大學物理實驗教學現狀的研究與思考

王金玉+梁藝軍+趙言誠

（哈爾濱工程大學 理學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

摘要：分析了工科物理實驗教學的現狀以及存在的問題，指出了與當前形勢下培養目標不相適應的實驗教學模式，給出了工科物理實驗教學的一些思考，包括實驗教學的觀念、模式、內容和教學方法。為了適應當前培養具有科學素質和創新精神的高素質人才的目標，提出了把教師講實驗課改為學生自主實驗的新的實驗教學模式。

關鍵詞：工科物理實驗；培養目標；自主實驗

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0277-02

物理學是一門實驗科學，是研究物質和能量以及它們之間的相互作用的科學；物理學亦是探索自然，驅動技術發展的科學；同時又是所有工科專業的理論基礎。因此，物理學的學習是培養理工科學生的基本實驗技能和科學素質的重要手段。培養適應21世紀國民經濟和社會發展的、具備綜合的科學素質和創新精神的高素質人才，是現在實驗教學培養的目標。

一、實驗教學的現狀

當今的大學，為滿足用人單位的需要，工科各個專業開設課程的門數不斷增加，導致學生從早到晚忙于上課；而課堂上所學的知識，如果沒有復習、消化理解的時間，就難以轉化為學生能夠掌握的專業知識；那么，我們要問，四年的大學，學生最終能夠從學校帶走什么？因此，現在的大學生未來所最需要的應該是“讀懂文字的能力”，而實驗課，正是培養這種能力的最好的一門課程。可是我們現在的實驗課又是怎樣上的呢？物理實驗教學過程中主要分為四個基本環節：（1）學生課前預習并撰寫預習報告；（2）實驗教師講解本實驗的注意事項、實驗所依賴的物理學原理和實驗的具體內容；（3）學生實際動手操作、觀察實驗現象、記錄實驗數據以及對數據進行處理；（4）撰寫實驗報告。這四個環節看似嚴謹且符合學習規律，但卻存在以下一些問題：先來看第一個環節，由于工科物理實驗與物理理論課程同步進行，而開放式實驗教學模式是十幾個實驗同時開啟，這樣必然導致有學生所選的實驗內容理論課還沒有講到，預習時實驗原理看不懂；即使所選實驗內容理論課已經講過，預習時原理能看懂了，但由于沒有實驗儀器，許多實驗內容還是看不懂；結果大多數學生還是抄了一份預習報告，沒有達到預期的預習目的。在這種情況下來到實驗室后進入第二個環節，實驗教師的講解內容又不能把重點放在物理原理上，學生只聽了個一知半解。因此通常情況下第三個環節，學生只是照葫蘆畫瓢地得到了一堆實驗數據，甚至不知道測得的是些什么。這樣帶來的后果是，學生沒有體驗到預習的作用，幾個實驗做過以后，預習就只剩下抄一份預習報告了。再看第四個環節，因為學生是網上自主選擇實驗的順序，因而每個學生所做的實驗先后順序自然不同。因擔心學生互相抄襲實驗報告，學生的實驗報告到實驗課結束后統一發放，這就導致實驗教師不能及時糾正學生實驗報告中的錯誤，一學期下來學生們都在犯同樣的錯誤，而期末發下去的實驗報告，學生們因各科都在備考，很少有時間去看實驗報告，故所犯的錯誤得不到糾正，達不到學生學習的目的，同時也影響了教師批改實驗報告的積極性。綜上所述，工科物理實驗有必要對教學模式進行改革，要使實驗課真正起到培養學生的動手能力和“讀懂文字的能力”的作用；讓學生受益，從而達到培養綜合科學素質和創新精神的高素質人才的目標。

二、實驗教學改革的思考

隨著時代的快速發展和科學技術的不斷進步，實驗課程也要適應新的形勢。作為高校教師，應積極提高自身業務水平，更應參與到本專業的科研與教學研究當中，在課程教學改革方面開展多種手段與方法的研究，以適應高等院校的人才培養目標，從而達到重新喚醒應試教育下學生們基本消磨殆盡、已經沉睡了的好奇心，重新激發他們與生俱來的探索未知的欲望和征服自然的本能，這些都是現今工科物理實驗教學的任務和目標。

1.實驗教學的觀念與模式的思考。工科物理實驗課與物理學理論課的關系是相輔相成的，既要緊密配合，又是相互獨立的。對于工科院校，大學物理實驗是一門獨立的學位課程，應根據實驗課程本身的需求來選擇實驗項目，而不要過分強調相關的實驗原理、理論課上是否已經講過，實驗本就是先于理論；況且從實驗資源利用來說，工科院校學生的實驗循環不可能步調一致，因此，實驗方法的傳承以及對學生能力的培養才是更重要的。先于理論課的實驗內容，強調的是自學與探索；后于理論課的實驗活動，則重在驗證與鞏固。理論與實驗的關系，充分體現了科學研究中的辯證法與方法論，實驗教師要在教學活動中發揮主導作用，調動學生的主觀能動性，才能使教學效果提高。總之，物理實驗課程的改革應重視教學內容、教學方法的改革，強調基礎訓練與能力培養并重；實現傳統與現代、知識與能力和技能與創新的有機結合。

為使實驗教學在培養創新型人才的過程中發揮更大的作用，從國家大力倡導的培養創新型人才要求出發，深化實驗教學改革，這種改革不僅包含教學內容的改革，更應包含教學模式的改革并積極開展教學實踐活動，從傳統的教師先講、學生后做變為學生自主做實驗，要建立新的教學體系，激發學生做實驗的興趣；適當開設多種類的實驗教學內容以拓展學生自主選擇的空間，使學生獨立地完成所選實驗，以達到實驗教學的要求和目的，為后續課程的學習打下良好的基礎。

2.實驗內容與實驗教學方法改革的思考。物理實驗是學生進入大學的第一門實驗課程，是后繼專業實驗課程的基礎，也是學生實驗基本素質的養成階段。物理學的發展史，究其本質實際上就是實驗物理的發展史，其間成就了豐富的實驗內容、實驗方法與技術以及精妙的實驗儀器設備；保留具有典型意義的傳統基礎實驗，弘揚經典實驗的精華，是十分必要的。隨著時代的發展，必須從培養掌握現代科學技術的創新人才的高度來重新審視，一些古老的基礎知識、方法和技能已陸續退出歷史舞臺，一些原屬于近代物理實驗的內容現在已成為普通物理實驗；因此，需要在原有實驗題目和內容的基礎上，精選基本內容，淘汰與中學重復的實驗教學內容，而適當開設利用現代科學技術的一些新實驗內容以及在物理學發展史上的經典實驗，增加與科學研究前沿成果相關的實驗，形成一個具有時代特征的實驗教學體系，以達到培養學生創新意識、提高學生動手能力的目的。“授人以魚，不如授人以漁”是教育的精髓，同時也是實驗教學的指導思想。科學的實驗整體知識和技能的傳授，包括智力的、非智力的素質的開發，才是所要的教學效果，這直接影響學生今后的工作和學習生活。開放式實驗教學，不僅是時間和空間上的開放，也是思想觀念、教學內容、教學方法的開放。在物理實驗課程內容改革中，教學內容應富有彈性，以滿足不同學科、不同專業、不同層次學生的需求。實驗室除規定各學科學生要完成的必做實驗外，還應開出一定數量的選做實驗，學生可以根據自己的能力和興趣選做。一定比例的綜合性、設計性實驗，旨在培養學生綜合運用知識的能力和思考探索的能力，同時體會實驗和科研的方法和過程。實驗教學是目的和結果較明確的實踐活動，而科研是更具探索性、開創性的科學實踐。實驗教學在履行教學方案、完成教學計劃的同時，應鼓勵倡導學生積極思維，培養學生的科研素質。

綜上所述的思考，我們必須緊跟時代變革的步伐，適應新時代的要求，在實驗教學理念、教學內容、教學模式等方面積極開展改革的探索工作，緊緊圍繞高等學校“育人為本”的核心理念，將現代信息技術應用到實驗教學中，將科研與教學相結合，促進物理實驗教學的現代化，培養適應21世紀國民經濟和社會發展的、具備綜合的科學素質和創新精神的高素質人才。

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