近代物理實驗教學改革的探索與實踐

張丹瑋 王杰

摘要：近代物理實驗作為物理實驗教學當中的重要組成，在其培養學生綜合實驗能力與科研能力方面具有不可替代的作用。但是在實際近代物理實驗教學過程中依舊存在諸多的問題，對教學效果造成一定的影響?；诖耍疚膶锢斫虒W實踐存在的問題進行分析，并在教學內容、教學模式、教學方法等方面提出改革思路與方案，以期對相關教育工作者有所參考價值。

關鍵詞：近代物理實驗 實驗教學 教學改革 教學內容 教學模式

中圖分類號：04 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1009-5349（2019）09-0018-02

實驗教學作為培養學生探究精神、實踐能力與創新思維等非常重要的一個教學環節，近代物理實驗屬于面向物理學廣大學生開設的一門專業性較強的實驗課程，該課程擁有非常廣的物理學知識面，綜合性與技術性非常之強。這就要求教師在教學過程中，需要摒棄傳統教學的弊端，積極對近代物理實驗進行教學改革，這不僅能夠使教學效果不斷提升，而且對學生的能力培養具有重要的作用。

一、近代物理實驗教學存在的問題

（一）內容安排脫節

在近代物理實驗課程當中，囊括了整個物理學發展所有領域的內容，擁有極強的專業性，在開展實驗教學之前需要學生對相關理論基礎知識有著較好的認識。[1-2]近代物理實驗當中大部分的實驗內容屬于物理學專業在進行基礎知識學習過程中涉及的經典實驗，而進行試驗教學所要達到的一個主要目的便在于使學生能夠對專業基礎理論知識有更清楚的認識，并且能夠使學生的實驗操作能力得到有效的提升。然而，目前本校在開展近代物理實驗教學過程中，實驗教學內容和基礎理論教學內容并不能實現相互對應，甚至存在部分理論課程教學滯后于相應的實驗教學內容的情況，造成實驗教學和理論教學出現不同程度的脫節現象，這一現象造成的結果便是學生在尚未對基礎知識進行有效學習的前提下，便要開展相應的學科實驗，在實驗過程中學生根本無法有效地理解近代物理實驗當中存在的原理，僅僅是簡單地按照實驗教師的說明完成相應的步驟，得出最終的實驗結果便可以了。

（二）教學模式與方法單一

在近代物理實驗課程當中所開展的實驗都是基礎物理學當中非常典型的一些實驗，部分屬于諾貝爾學獎獲得者所做的實驗，這其中涉及大量較有深度的物理理論知識，這便對物理實驗教師提出更高的要求。[3-5]物理實驗任課教師不僅需要擁有實驗指導方面的能力，同時也要對有關物理學基礎理論知識有良好的掌握，可以向學生清楚地介紹與解釋實驗原理，使學生物理思想與實驗能力均能得到一定的提升。

但是，從我校近代物理實驗課程的實際教學情況來看，依舊存在如下兩個突出的問題：其一便是近代物理實驗教學的任課教師需要對不同實驗同時進行教學與指導，這就造成實驗教師在對實驗原理與內容進行講授過程中沒有足夠的時間，僅僅是對實驗步驟與目的進行簡要的說明。這就導致學生無法對實驗目的與步驟有清楚的認識，只能按照教師說明的步驟進行試驗，無法對實驗過程進行創新思考，嚴重阻礙了學生的創新發展。其二便是部分教師在對近代物理實驗進行講解過程中，主要對實驗步驟與儀器操作進行重點介紹，這和近代物理實驗課程的開設目標存在很大程度的背離，最終造成的結果便是學生對物理學知識無法做到有效的認知，實際的教學效果也并不理想。

（三）教學條件有限

受到本校經費的制約，對實驗設備投入存在一定的不足，造成學校實驗室的教學設備相對較少，實驗設備無法滿足教學的需求。因為實驗器材受到限制，導致教學條件相對有限，在進行試驗過程中只能通過增加循環次數或者是多人一組進行試驗。其中增加循環次數會使實驗教師的工作負擔顯著增加，比方說在全息照相等一系列電磁學實驗當中，實驗中一共只有10套實驗設備，每次有20名學生開展相應的實驗，而每年上物理實驗課程的學生會在1400人左右，如果要想使所有學生全部完成全息照相這一系列的電磁學實驗，便要循環70次左右，這會顯著增加教師的工作負擔。但是如果采取多人分為一組進行試驗的話，又會出現只有1～2個學生真正在做實驗，而其他學生只是記錄或者是觀察，導致學生真正動手的機會相對較少，根本無法達到實驗課程的教學目標。長此以往便會導致近代物理實驗教學無法對學生實際操作能力進行有效的培養，也就無法使學生實現探究性與研究性的學習。

二、近代物理實驗教學改革對策與舉措

（一）精選教學內容

對于近代物理實驗課程而言，其教學目的主要在于對學生觀察與分析物理現象方面的能力進行訓練與培養，使學生能夠了解物理實驗對于物理學來說處于何種重要的地位，能夠對新物理概念出現、發展與形成整個過程做到正確的認識，培養學生嚴謹的、科學的作風，并且在實驗過程中需要對學生的創新意識與實踐能力進行一定的鍛煉與培養。[6]根據上述目標能夠看出，在近代物理實驗教學過程中，應該包含如下幾方面的內容：首先是近代物理課程所包含的重要內容，其次是近代物理所包含的主要研究領域，最后便是近代物理課程當中普遍采取的實驗技術。根據上述思想便可以對實驗內容進行精細的挑選，其中應該包括經典近代物理實驗，諸如光電效應、塞曼效應以及弗蘭克-赫茲實驗等，而且也要包括能夠對近代物理主要領域與實驗技術加以全面體現的，諸如核磁共振、聲光效應應用、核技術實驗、太陽能電池綜合測試、激光實驗、超聲實驗、電子衍射實驗以及紅外掃描實驗等。上述實驗內容已將原子物理、核物理、磁共振、光信息處理、現代光學、激光與微波技術等近代最為重要的物理實驗領域囊括到實驗教學當中。[7]此外，對于實驗數據采集與處理過程應該應用現代化處理方式，比方說CCD數字圖像處理、智能化數據采集等，這樣可以保證學生在經典物理實驗教學過程中能了解當下較為先進的數據處理設備與儀器，對學生后續參加工作奠定良好的基礎，同時也能使教學過程更加便利，教學效果更加突出。

（二）教學模式的改革

傳統近代物理實驗教學當中，全體學生均按照教師安排完成相同的實驗內容，同時實驗課時也是固定不變的，所以課程內容極易受到一定的制約，如果學生對實驗室當中開設的某些實驗非常的感興趣，但是實驗室并未對其進行開放，這勢必會對學生的積極性與主動性造成打擊。[8]對此，有必要對現階段單一的實驗教學模式進行改變，采取必做實驗與選做實驗結合這種多元模式開展實驗教學工作。這樣既能夠完成相應的教學計劃，同時也能滿足學生對于物理實驗的個性化需求。本校在2016級開設物理實驗課程的專業中進行了教學實踐，學生對此教學模式普遍歡迎，并且實驗課堂反映非常良好。因為部分實驗項目與內容具有自主選擇性，部分學生能夠根據自身實際情況對實驗項目進行選擇，部分學生也會根據未來考研方向對實驗項目進行具體的選擇。通過對教學模式進行改革，實驗項目數量出現一定的增加，進而使教師工作負擔有所增加，但是學生在近代物理實驗課堂當中的積極性也更高，部分學生會在完成自身實驗之后，依舊留在實驗室和下一批學生對其他實驗進行探究與學習。通過對教學模式的改變，學生實驗積極性與主動性得到了充分的調動，求知欲得到滿足，知識面得到不同程度的擴大，對學生的創新能力起到了良好的培養作用。

（三）教學方法的改進

本著將教師作為主導、以學生為主體這一教學理念，在近代物理教學實驗當中，將講解式與灌輸式等傳統的教學方法進行轉變，采取啟發式、討論式與互動式等全新的教學方法，要求教師在教學過程中做到“授人以漁”，同時引導學生之間逐漸形成“一幫一”這種靈活的學習方式。在進行教學過程中，需要將教師的主導作用充分發揮出來，通過啟發式教學引導學生積極思考，對物理實驗進行探索與實踐。而學生作為實驗教學當中的主體，使學生從以往的被動接受逐漸轉變為主動探究，能夠真正地對物理現象進行體驗、探索與實驗，在此過程中能夠體會物理思想與規律，最終掌握物理研究所應用的方法。同時在實驗教學過程中，也要重視對學生思維進行引導，由以往的驗證實驗逐漸向探究實驗方向進行過渡，由重結果改變成重過程與重分析，這樣才能對學生的科學思維、獨立能力以及實踐水平進行有效的培養，這對學生未來參加工作具有重要的作用。

（四）教學實驗考核的改革

要想實現對學生綜合能力進行科學的評價，便要對近代物理實驗的最終考核方式進行改革，改變傳統主要以實驗報告作為評價方式，而是采取綜合考核的方式，學生實驗總成績當中主要構成部分改為平時成績，對各項成績進行綜合計算得出總成績。總成績最終應該包含三個主要的部分，即實驗預習成績、實驗操作成績以及實驗報告成績，三者在總成績當中比例分配分別是20%、50%和30%。實驗報告當中不僅包含每個近代物理實驗課堂取得的實驗成果報告。在學期末還需要提交1篇以上的實驗研究報告，實驗研究報告是以科技論文形式進行書寫，這樣能夠為學生的畢業論文撰寫奠定良好的基礎。通過采取這種實驗考核方式可以對學生實驗過程表現進行全面的考查，而且能使近代物理實驗所取得的教學效果得到顯著的提升。

三、結語

本文對本校近代物理實驗存在的教學問題進行分析，并采取相應的教學改革措施，通過對其進行實踐應用，取得效果也是較為理想的。學生在實驗課中的表現也更加積極主動，并且實驗過程中能夠創造性地對實驗問題進行有效的解決。同時通過改革能夠有效地調動學生的積極性，對學生的實驗能力、數據分析能力、總結能力等均起到較好的培養作用。

參考文獻：

[1]彭勇宜，李宏建，郭光華.基于學生創新能力培養的近代物理實驗教學改革研究[J].創新與創業教育，2016，7（1）： 122-125.

[2]楊國春.近代物理實驗教學方法改革新舉措[J].長春師范大學學報，2016，18（8）：105-106.

[3]陳靖，陳宗強，錢鈞等.利用研究型實驗培養學生能力的探索和實踐——以“晶體光折變效應與光存儲”實驗為例[J].物理實驗，2017，37（4）：39-43.

[4]金效辰，王明安，馮碩等.近代物理實驗教學改革與應用型人才培養[J].佳木斯職業學院學報，2016，22（7）：272.

責任編輯：劉健