新形勢下大學物理實驗教學的創新模式探究

李亞林

（燕山大學里仁學院，河北 秦皇島 066004）

在現如今的時代背景下，科學技術是第一生產力，各國的競爭主要是科技實力方面的競爭。大學教育是為社會養成綜合性優秀人才的關鍵手段，對學生科學素養的培養至關重要。科學實驗是自然科學發展的基石，使大學生實驗能力得到提高是大學理工科教育的核心。物理這一門學科是自然科學的基礎，對非物理專業學生進行物理教育可以更好地幫助學生扎實基礎知識，是養成綜合性人才的關鍵要求，所以教育部門要求對非理工科類學生加強物理實驗基礎教育。目前，高校的大學物理實驗教學模式過于單一、死板，導致大學物理實驗教學在高培養高校學生綜合素養方面不能充分發揮其作用，物理實驗教學模式亟待創新。

一、大學物理實驗課程的必要性

物理對于學生而言，是非常關鍵的一門學科，因此增強基礎物理學的大眾化教育可以更好地幫助學生理解和掌握自己的專業。實驗實證是自然科學的根基，通過實驗加強物理教學，不僅有助于學生的科學和理論素養得到提高，而且能夠鍛煉學生的操作能力。在自然科學發展與革新的過程中，需要不斷地進行實驗研究。設計實驗方案，完成物理實驗測量并最終分析和處理實驗結果的能力是理工科學生進行科學研究的關鍵技能，也是提高學生個人綜合能力的關鍵。作為理工科學生的必修課程，物理實驗可以對學生的科學思維進行提升，發展研究能力以及提高創新和創造力方面具有不可替代的作用。[1]

物理實驗課程教學對工科學生具有十分關鍵的影響。現在的環境要求工程技術工作者具有處理實際問題的能力和相應的技術創新能力。借助物理實驗設備的操作和對物理實驗過程的探究，系統地提高了學生的實踐能力、數據整理與分析能力、實驗報告撰寫能力。還將對學生進行系統的培訓，學生對科學問題展開探究和分析以及將已學知識與實踐相結合的能力可以得到一定的鍛煉。物理實驗過程中包含的方法和設計思想，對未來工程問題的判斷和解決大有益處。

二、大學物理實驗教學中出現的一些問題

現如今，受傳統應試教育理念的影響，學生獨立學習能力以及創新意識的培養被嚴重忽視了。通常根據教師的引導以及教科書的要求進行實驗的設計和實施實驗。當學生遇到一些問題時，只能在老師的幫助下處理，他們無法有效地行使自己自主解決問題的能力。除此之外，物理實驗的內容以及方案大多都是一成不變的，沒有進行創新。實驗步驟被設計得太詳細了，學生只用一步一步地按照步驟進行操作，就可以達到預想的實驗結果。大部分學生常缺少乏對實驗設計的研究，對每一個實驗環節的作用和意義也不夠清楚。他們機械地完成了物理實驗，未能使學生自身的思維得到有效鍛煉。教師的教學方法也相對簡單，教學內容主要集中在實驗步驟上。實驗原理以及實驗目的無法得到有效的解釋，這使學生對實驗的理解不夠深入，只能單純地按照老師的要求完成。

有人認為，物理實驗教育的研究方向與非物理專業之間存在著巨大的差異和距離。學生未來的學習以及工作過程中可能永遠不會觸及實驗中操作的設施。因此，無須花費任何精力在物理實驗上。這樣的看法“有很大的市場”，這導致物理實驗教育在大學中沒有得到大眾的足夠關注，致使大學物理實驗教學達不到真正的目的，而對學生的考核也缺少實際有意義，而沒有發揮物理實驗教學的作用。長時間受傳統教育的影響，導致實驗教學模式過于單調、乏味，教學內容不夠與時俱進，物理實驗只停留在教科書的驗證功能上，嚴重缺少對實驗設計和實驗結果探究的訓練。這是典型的應試教育系統下的產物，它阻止了學生的實踐和科學研究能力的有效提高。[2]

三、新形勢下大學物理實驗教學的創新模式探究

現如今，科學技術高速發展，時代的腳步不斷前進，新時代的科技體系給大學物理實驗教學帶來了巨大的沖擊。為了在新形勢下實現高質量的大學物理實驗教學，根據教學實踐活動中出現的一些問題，對現在的教學內容以及教學模式與方法進行了深入的探究，并且在實際教學過程中加以實踐運用。

（一）完善教學內容

第一，伴隨著科學技術的發展以及知識的不斷更替，物理實驗教學的內容必將與時俱進。所以，在進行物理實驗教學活動中，教師不僅要讓學生了解基礎知識體系，而且教師還要與時俱進，不斷完善實驗教學的內容以及教學目標，將新知識和新理論有效地結合起來。譬如，教師應該根據實驗教學的目標，敢于打破傳統的力、熱、電、光教學體系，創建多樣化的教學內容。

第二，在進行物理實驗教學實踐活動時，由于觸及的物理學知識比較廣泛，其教學內容也比較瑣碎。因此，每一門課程對物理知識的掌握程度有著不同的要求。譬如，對于土木工程專業的學生而言，力學部分的實驗十分重要。在進行物理實驗教學實踐活動時，教學內容的安排、學習目標的設置應該考慮不同專業的特點，不僅要具有全面性，還要體現教學重點。[3]

第三，物理實驗是在大學中公開選擇的課程。由于教學資源有限，大學物理理論課很容易與實驗課失去聯系。如果是這樣，將嚴重阻礙實驗的教學為了讓學生根據理論知識來掌握實驗的原理，不容易清晰地了解和完成實驗的操作過程，也很難實現物理實驗的教學目標。而且，若大學物理老師用太多的時間來傳授實驗的原理，那么會導致學生實際動手的時間變少，這大大降低了教學的質量。所以，教師需要不斷優化物理理論知識的教學以及優化物理實驗教學體系，就是將理論與實驗相結合，而且實驗還可以及時反哺理論。

（二）優化教學模式

在目前的高校中，教務處通常會統一安排大學的物理實驗課程的時間、地點，學生必須在特定時間完成他們所要求的實驗課程。在這樣一種單調的模式中，學生基本只能以自己的知識基礎來完成實驗內容，很難在思考和分析實驗內容，并且沒有創新。為了改善這種情況的出現，教師可以嘗試以實驗教學的側重點不同為基礎，將物理實驗教學分為基礎實驗和創新實驗兩個主要板塊。對物理實驗進行創新主要根據學生自身的學習欲望來，重點是提高學生的探究能力和創新意識。由于并非所有學生都感興趣，因此該模塊可以用作可選部分。基礎實驗旨在使學生通過大量的動手操作學習基本的實驗方法和技能。所以，該模塊是學生必不可少的。

除此之外，為了更好地落實這種新興的分層教學形式，教師應開展半開放式的物理實驗教學，讓學生有充裕的時間了解物理實驗。在此種模式的影響下，學生除了每周的學習之外，教師還可以充分利用其課余時間向學生開放實驗室。學生需要按照自己的學習計劃以及學習興趣進行物理實驗探究，繼而對學生自身的動手操作能力進行鍛煉。這樣新興的教學模式顛覆了以往單一的教學安排。讓學生根據自己的實際能力進行講授，更有助于學生掌握物理難理解的概念以及物理實驗的規律，充分體現出了以人為本的教育理念。[4]

（三）改革教學方法

在以往的物理實驗教學中，教師通常會分析要完成的實驗項目，然后再進行演示。學生只需按照書中設計的操作步驟機械地重復老師的動作即可，整個實驗的完成完全模仿老師。甚至有一部分學生根本就沒有預習將要講授的實驗原理以及實驗內容，而是作為空白紙來到實驗室，所以學生真實的能力以及素質沒有體現出來，這大大浪費了學校的教學資源。因此，學生在進行物理實驗之前，必須提前預習實驗的相關原理以及內容等，擬定物理實驗的每一個操作步驟，并向老師提交紙質個人實驗預習報告；與此同時，物理老師還應該在實驗之前檢查學生的報告，未通過的學生將被禁止進行實驗。在此基礎上，教師可以以學生的實際準備情況為基礎在實驗之前說明注意事項以及怎樣使用實驗設施，并就一些實驗中的現象提出問題，讓學生通過實驗操作對這些疑問進行深入分析和探究。通過不斷完善教學方法，真正地實現了高質量物理實驗教學；不僅可以對學生在物理實驗學習過程中的熱情進行提高，而且還有效地鍛煉了學生自身的綜合能力。

在對物理實驗教學進行考核時，教師還應進行一系列的改革措施的探究。過去的考核是平時成績的平均分。在新評估方法中，還可以加上實驗基礎知識的筆試及實際的物理實驗操作。實驗操部分的考試是以學生平時的實驗內容為基礎，并選擇了許多物理實驗，讓學生在指定的時間內完成，并根據他們在實際實驗操作中的表現給學生打分。這樣的話，在實驗教學的過程中，學生將自主了解每個實驗項目的基本原理和實驗環節。因此，物理實驗過程中動手能力的訓練培養了學生的初步實驗技能和嚴謹的科學態度。

四、結語

現如今，我國大學物理實驗教育過程中存在著一系列問題，如物理實驗教育、教學模式過于死板這些問題，想要解決這一系列問題就需要教師不斷優化自身的教學模式、更新自身的教育理念。在進行物理實驗教學實踐活動時，探索是一項十分煩瑣且系統性的工程，需要各個高校的同仁的一起努力和長時間的實踐積累和檢驗。筆者以自身的講授經驗為基礎，對物理實驗教學模式的革新措施展開了探究，認為應從創建新型課程制度、優化教學方式、轉變考核方法等多方面進行革新。