大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基本方法和操作技巧的探討

劉子實(shí)

河北工程大學(xué)科信學(xué)院 河北邯鄲 056000

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練一門必修課程，也是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)之后接受系統(tǒng)科學(xué)訓(xùn)練和掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的開始。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不僅能夠讓學(xué)生從感性上理解各類物理概念，掌握物理規(guī)律，而且還能夠讓學(xué)生掌握更全面的實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生多種感官，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。物理實(shí)驗(yàn)本身具備的嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性特點(diǎn)能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生思維能力和實(shí)踐能力。基于物理實(shí)驗(yàn)的重要性，在新的歷史時(shí)期需要強(qiáng)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和時(shí)代發(fā)展的適應(yīng)。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

1.1 學(xué)生認(rèn)知存在問題

從物理實(shí)驗(yàn)開展實(shí)際情況來看，我在實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候不知道應(yīng)該做什么，也沒有為有效開展實(shí)驗(yàn)做好充足的準(zhǔn)備和預(yù)習(xí)，甚至還存在忘記攜帶實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)報(bào)告的現(xiàn)象。在開展物理實(shí)驗(yàn)時(shí)候，我們很多同學(xué)所選擇的方式基本相同，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也大致相同，使得物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展會(huì)出現(xiàn)照搬別人做法的現(xiàn)象，積極參與和開展一系列物理實(shí)驗(yàn)的積極主動(dòng)性較差[1]。

1.2 教學(xué)方式存在問題

在開展物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)候教師大多采取的仍然是傳統(tǒng)教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)課開始之前教師會(huì)向我們傳授誤差理論的關(guān)聯(lián)知識(shí)，之后再分班抽取必做的實(shí)驗(yàn)和選作的實(shí)驗(yàn)。從所開展的實(shí)驗(yàn)類型來看大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的開展中無法融入自己的思考和見解。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基本方法和操作技巧的改革

創(chuàng)新應(yīng)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段：

2.1 直接測(cè)定教學(xué)方法

直接測(cè)定法是指在物理教學(xué)中用來驗(yàn)證某一種物理現(xiàn)象或者定律所使用的實(shí)驗(yàn)方法。直接測(cè)定法在操作的時(shí)候根據(jù)規(guī)定等待檢測(cè)物理量的定量公式或需要驗(yàn)證的定律直接測(cè)定相關(guān)物理量帶入到制定的公式中就能夠測(cè)量出物理量的大小。

2.2 比較法

在物理學(xué)習(xí)的時(shí)候要求對(duì)某些物質(zhì)常數(shù)進(jìn)行快速的測(cè)定，而這種要求直接測(cè)定教學(xué)方式則是不能夠滿足，同時(shí)由于測(cè)量物理量較多，引入的誤差較大一些數(shù)據(jù)甚至不能進(jìn)行測(cè)定，針對(duì)這個(gè)問題可以應(yīng)用間接比較法來進(jìn)行測(cè)量。比較法是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，在控制多個(gè)條件的情況下對(duì)兩種物質(zhì)進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，比如應(yīng)用奧氏粘度計(jì)比較測(cè)量液體粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候所仰仗的原理是泊肅葉公式，直接測(cè)定難度較大，在應(yīng)用比較法能夠更好的測(cè)量[2]。

2.3 代替法

在物理學(xué)中，一些物理量是不能直接測(cè)定的，針對(duì)這個(gè)問題可以應(yīng)用物理原理制作成一個(gè)等量的同一物理量來代替被檢測(cè)物理量進(jìn)行測(cè)定（代替法）。比如微管內(nèi)徑是很難被直接測(cè)定的，而如果在微管中加入一段水銀，量度水銀柱的長(zhǎng)度就能夠測(cè)量出水銀柱的質(zhì)量。在具體操作的時(shí)候根據(jù)密度=質(zhì)量/體積的計(jì)算公式就能夠測(cè)量出水銀柱的直徑，由此代替之前的微管直徑測(cè)量方式。

2.4 共振法

比如在聲學(xué)相關(guān)振動(dòng)量測(cè)定中，頻率的測(cè)定是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，而頻率的測(cè)定依賴共振原理，是一種從已知探求未知的過程。比如可以應(yīng)用共振方法來測(cè)量振蕩器的頻率和功率，并在共振方法的作用下來測(cè)定出振蕩電路的頻率，最終推到出電感和電容的數(shù)值。

2.5 借助現(xiàn)代化的教學(xué)手段來提升教學(xué)效果

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部建立了豐富的物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上教學(xué)管理系統(tǒng)，具體包含實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析等，在具體教學(xué)的我們可以借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來對(duì)所需要學(xué)習(xí)的物理知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)，下載相關(guān)學(xué)習(xí)資料，并通過交流和實(shí)驗(yàn)軟件的開發(fā)來更好的開展虛擬物理實(shí)驗(yàn)，借助遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)操作來完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。

3 科學(xué)選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

在物理實(shí)驗(yàn)開展的時(shí)候?yàn)榱四軌蚋脝l(fā)自己的學(xué)習(xí)思維，培養(yǎng)自己應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇上可以精選出一些具有先進(jìn)思想理念，且能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如應(yīng)用扭擺法來測(cè)定不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、測(cè)定良導(dǎo)體膨脹系數(shù)等。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的時(shí)候要注重凸顯出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性，比如在開展物理電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)室所提供的是各類電子元器件，不具備成套的學(xué)習(xí)儀器設(shè)備，借助各個(gè)零部件學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)電路，來完成具體的電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)過程中不斷強(qiáng)化和提升自己的自我價(jià)值，增強(qiáng)自己開展物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

實(shí)施開放化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，在開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候可以打造基于校園網(wǎng)絡(luò)的物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上教學(xué)管理系統(tǒng)，讓自己在系統(tǒng)的作用下可以通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約實(shí)驗(yàn)、講義的下載、實(shí)驗(yàn)的仿真、成績(jī)的查詢來進(jìn)行學(xué)習(xí)，不斷拓展自己獲取知識(shí)的空間。在時(shí)間的安排上，學(xué)生還可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需要來自主選擇上課的時(shí)間；在實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容上哈可以開設(shè)更多實(shí)驗(yàn)性的項(xiàng)目來讓學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)；在空間上，可以通過科技創(chuàng)新和科技競(jìng)賽等多種組織形式來拓展學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)空間，內(nèi)外結(jié)合突破以往物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間約束，從而更好的延展實(shí)驗(yàn)教學(xué)[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物理學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)性學(xué)科，也是整個(gè)自然科學(xué)的重要基礎(chǔ)，物理實(shí)驗(yàn)在為社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才方面起著十分重要的作用，特別是在當(dāng)今快速發(fā)展的信息社會(huì)，對(duì)具有一定實(shí)驗(yàn)操作能力的物理人才加大了需求。結(jié)合社會(huì)發(fā)展需要，作為一名學(xué)生，在物理知識(shí)的具體學(xué)習(xí)中要積極探索和領(lǐng)悟教師所傳授的物理實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)和技能，積極開展形式多樣的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)培養(yǎng)自己形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和學(xué)習(xí)思想，并為自己之后獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)工作，學(xué)會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方式奠定良好的基礎(chǔ)支持。