工科大學物理實驗改進措施的實踐

陳建華+鐘菊花+謝湘華+章登宏

【摘要】闡述在工科大學物理實驗課中加強實驗教學，從教學思想著手，注重能力培養，提高學生對實驗課的認識，培養基本操作技能與嚴格訓練結合，加強內容的改革、傳承與創新，培養非智力因素、科學素質和創新意識的研究與實踐。

【關鍵詞】大學物理實驗 教學思想 內容改革 科學素質 非智力因素

【中圖分類號】G642.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）33-0017-02

工科大學物理實驗是一門獨立的且較系統的公共基礎實驗課。通過課程的學習和實踐，不僅能夠加深、鞏固并且擴大對所學理論知識的理解和掌握，而且還能夠訓練基本實踐技能，培養觀察現象、分析歸納、撰寫報告等方面的能力以及嚴謹的科學方法。同時也是為學生奠定使用科學術語表達的能力、工程實踐的能力以及創新意識的基礎。物理實驗中心近年來在開設基礎性、綜合性、設計性和創新型大學物理實驗工作中進行了大量的探索，建立了“以學生為本，以能力培養為核心，以提高科學素質為目標”的教學理念，確立了“激發興趣、夯實基礎、培養能力、探索創新”的教學方針，落實了“加強基礎、注重特色、銳意改革、不斷創新”的指導思想。在實驗教學中，做了一些有益的嘗試。

一、從教學思想著手，注重能力培養

決定教學效果好壞、成敗的是教學思想。教學改革要以此為依據，以學生為中心，在實驗課中既要培養學生技能和素養，又要注重“會用、會做”實驗，還要注重“思考、思辨”實驗；在達到基本要求、較好地地完成實驗的基礎上，加強靈活運用和拓展創新實驗的培養與訓練；在按時、按量完成實驗的基礎上，給能力較強的制造寬松環境，結合所做的實驗做一些拓展項目。以此為基礎，在一個和諧氣氛下師生從循序漸進到自由發揮、從感性認識到理性認識、從統一要求到實驗多樣，為學生的實驗營造一個活學活用的教學平臺。

按照工科實驗的基本要求，結合我校的特點，給本科生開設的16個必做實驗，按照基礎性、設計性、綜合性三個層次選擇和安排實驗。在教學方法上，要求學生先預習完成預習報告，然后教師結合儀器引導學生預習和操作，之后獨立完成實驗，做到“預習、預做、操作” 的三個環節；在教學活動中，教師要做到因材施教。有的學生實驗認真，細致，但動作太慢，影響實驗速度；有的學生動作雖快，但心情急燥；有的基礎較差的，不能熟練操作儀器。對不同類型的學生要分別予以指導，幫助他們端正態度，認真、細致地做好實驗，使不同層次的學生都得到相應的培養和鍛煉。教師在整個教學活動中，還要加強實驗過程的管理、控制和考核。

言傳身教，既教書又育人。首先教師必須做好人身安全方面的教育，嚴格遵守實驗室的安全規章制度，做到安全萬無一失；其次在堅持實事求是的科學態度方面要嚴格要求、做出表率，測試完畢的數據做到認真檢查，核實簽字，讓學生形成嚴謹、務實、求真的實驗精神；再次在教學活動中，教師要做到因材施教，對不同基礎的學生要分別予以熱情指導、耐心解釋，使不同層次的學生都得到相應的培養和鍛煉；第四進行愛護公共財物、節約資源、友好協作及其美育等方面的引導和教育；最后對待疑難問題，要仔細分析，準確回答，讓學生實踐有收獲。在整個實踐過程中，處處滲透教學思想。

二、培養基本操作技能與嚴格訓練相結合

每次實驗嚴格抓好四個環節：一是課前預習（預習課前有檢查）；二是預習課：課堂質疑、多媒體講解和核心演示、基本儀器熟悉和訓練；三是巡回指導和重點提示；四是數據和現象記錄等程序要求學生。

1.培養自學能力

初次上實驗時，預習實驗，寫好預習報告，做到心中有數，實驗就會順利進行，也能避免或者減少不應出現的事件。因此開始的預習制度顯得尤為重要。教師通過課前的檢查、課間的提問，作為總成績的一部分評定分數。從嚴要求學生，養成課前自覺預習的好習慣；同時，預習使學生充分了解實驗的目的、方法、步驟，增強了學習的興趣和愛好，克服了實驗的盲目性，從而積極主動又自覺地做好實驗。在培養自學能力方面起到“拋磚引玉”的效果。

2.培養解決實驗問題的能力

教師初次上實驗，必須講清掌握基本過程、基本操作的重要性，使學生明確基本操作技術正確掌握與否是決定能否做好科學實驗的首要條件，結合本次有關的實驗內容、有關后續課或學生所學專業、并結合科研加以強調。同時明確：基本操作技能是實驗的重要考核內容，將作隨堂考核計分。實驗開始就促使每個學生對解決實際問題、基本操作技術規范化予以足夠的重視，達到嚴格訓練的目的。在整個實驗過程中，學生思想上難免會有一些波動和挫折感，適時地進行引導是必要的，總體上應進行一些科學家的成長故事的引導，科學實驗的百折不饒，使學生產生共響，強化過程的重要性，從而深化實驗的教學改革，提高了動手能力。

3.培養獨立工作能力

以學生為主人和主角，提高對實驗課程的認識。學生能力的培養與實踐活動、知識的積累存在內在的、必然的聯系，人的才能是建立在實踐活動、科學知識的基礎上，由量變而質變，逐漸轉化而獲得的。創新能力與勤奮學習、注重實踐密切關聯。在科技不斷創新的今天，作為培養實踐能力的重要基礎課，其作用尤顯突出，能夠為學生打下牢固的實踐基礎。只有具備扎實的基本功，才會有可靠的應變能力和堅實的后勁，才會具有一定的創新能力。實驗課程的最大特點就是學生獨立完成實驗，必須一絲不茍，能夠培養學生獨立工作的能力。

4. 培養嚴謹的科學態度和實事求是的作風

實驗過程中，尤其結束后，立即檢查原始數據，核實無誤后簽字。杜絕抄襲、編造數據的現象；遇到類似情況，既要嚴肅批評教育當事人，也要告誡全班學生，科學實驗是實在的、來不得半點虛假的，否則會導致研究失敗或導致錯誤的結論。學生就應培養形成嚴謹的科學作風，強調如實寫出的實驗報告能真實地反映出實驗的結果和存在的問題，便于分析誤差，查找存在的問題，有利于今后的提高。通過教育，學生認識普遍提高。同時采取了讓學生做完實驗后，立即將原始數據交給老師檢查，以便教師核對數據的真實性，基本杜絕了抄襲報告和拼湊、編造數據的現象，使學生逐漸養成了實事求是的科學態度。將預習報告（含預習課質疑）、實驗操作、實驗報告完成質量等各項內容納入總分體系，這種考核方法既較準確地反映了學生的成績，又能督促學生重視實驗。進一步通過完成報告，培養閱讀參考資料、查閱文獻，整理資料的能力。再次通過實驗考核和答辯，訓練綜合能力和表達能力。

三、內容的改革，起到傳承與創新的作用

遵循人才成長的規律，有計劃、有步驟地構建課程的新體系：基本誤差理論、基礎性實驗、提高性實驗、近代與綜合性實驗和設計性實驗。教學內容的改革是：實驗內容與學生的基本能力兼顧、實驗內容與新技術相結合、實驗內容與信息技術組合、實驗內容兼顧趣味性。培養自主、研究性學習和創新。形成由簡單到復雜、由基礎到綜合、由單純傳授知識到培養學員綜合能力和科學素養的逐級提高的實驗課程的新體系[1]。從基礎實驗的創新活動抓起，由低級向高級發展動，使之保持不斷上升趨勢。首先是求異思維；然后是多向發散性思維；最后綜合歸納思維。多層次培養大學生的創新實踐能力，力求達到不斷遞進的過程，遵守連續性、持久性和發展性原則。

通過對不同階段的實踐活動，如設計性試驗、創新活動（如USRP、創新實踐項目等）、競賽活動（校級、市級、全國）形式的舉行，鍛煉學生的能力，從多角度、多方向、多方面提高和訓練大學生的創造能力和求異思維，加強非智力素質的鍛煉，注重培養猜測、靈感、頓悟、激發潛意識等非邏輯思維方式，發揮學生主觀能動性和探索精神。

工科物理實驗必須探索用現代科學的觀點審視、選擇和整合好經典的、傳統的教學內容，合理設計含有先進的科學技術、方法和新概念的實驗，適應培養具有工程素養卓越人才的發展要求，提高解決實際問題的能力，達到“構建多元化開放式實踐教學體系培養大學生的“四種能力”[2]的實際效果，達到具有厚基礎、寬專業、較強的創新意識、較高的實踐能力、視野開闊的高素質人才的目標。

工作得到2016年華東理工大學教育教學改革項目的支持。

參考文獻：

[1]任才貴，艾劍鋒，大學物理實驗分級開放教學改革與實踐[J].大學物理，2007，26（12），36-40.

[2]韋化，構建多元化開放式實踐教學體系培養大學生的“四種能力”[J].實驗室研究與探索，2011，30（5），1.

作者簡介：陳建華，男，主要從事物理教學。endprint