關于物理實驗的設想

高如強

物理學是實驗科學，物理概念的建立和物理規律的發現都依賴于反復的實驗。物理實驗課的目的是：使學生在實驗的基本知識、基本方法、基本技能等方面受到較系統的訓練，加深對物理學基本概念和基本規律的理解和掌握，培養良好的科學素質、創新精神和實踐能力。

一、 改革物理實驗教學，努力培養創新人才

（一）、精選必做實驗，擴大選做實驗

可對原有實驗做認真細致的分析和反復多層次的討論，從中精選1/3～1/2最基本的實驗為"必做實驗"。這些實驗需具有特別重要的意義和十分明確的要求，包括物理實驗領域最主要的內容。

其它大部分實驗改為"選做實驗"，同時增加許多新實驗供學生選擇。選做實驗內容廣泛，方法新穎，充滿現代氣息，必然深受學生歡迎。有實驗供學生選擇，大大提高了學生學習的主動性和積極性，有利于他們創新精神的培養和個性的發展。

（二）、實驗園地和自學實驗

為了讓學生有自由進行實驗活動的條件，可開辟一定面積的"實驗園地"，并開設自學實驗選修課。

在實驗園地里，放置各種類型的即將報廢的儀器，如示波器、顯光鏡、計算機等。學生可在園地里進行自己喜愛的實驗活動。園地實行"拆壞無過。修好有功，創新有獎"的原則，學生可以不必但心損壞儀器的賠償，因而可大膽的拆、裝、創。

（三）、小課題實驗和綜合實驗

在學生較好的完成了基本實驗的基礎上，開設"小課題實驗"和"綜合實驗"，以進一步提高學生的創新精神。

總之，為了培養創新人才，物理實驗教學改革在這方面的工作大有可為。

二.對設計性實驗的一些建議

（一）、原理設計性實驗

為了克服作業和實際操作性設計實驗的不足，在理論教學中，除通常的作業外，通過讓學生完成一定數量的原理性設計實驗，也是培養學生綜合應用知識和創新能力的方法。

（二）、實際操作性設計實驗

實際操作性設計實驗，要求學生不僅給出實驗原理、所需儀器、操作步驟等，而且要實際操作。要求實驗室要有充足的儀器，或者需要給學生指定一定的儀器范圍。

（三）、制作性設計實驗

要求學生按照一定的物理原理，設計并制作某一裝置，來驗證某一規律或達到某一特定目地。例如制作一裝置，使一只雞蛋隨之從四樓落下而不破，并要求所用原料最少。

三.在物理實驗中引入計算機輔助教學

在物理實驗中引入計算機輔助教學，必須保持其課程的主體性和基本內容不變，緊緊地圍繞著實驗方法和技能的學習與訓練來選好題材和內容。

1）計算機輔助教學（CAI），主要用計算機課件來幫助學生做好預習、思考問題和對一些較難調節的儀器、裝置或較難做好的實驗給予啟發和提示。

2）對實驗數據的處理和分析。 在物理實驗中，對實驗數據的處理和分析是必不可少的。有一些處理比較繁雜，手工計算很困難，改用計算機輔助來做就容易得多。在基礎物理實驗階段，主要是應用微機輔助來做的擬合、查值、誤差計算和圖表的制作。

3）模擬實驗 在物理實驗中，有一些驗證性實驗對測量精度要求比較高，采用儀器測量難以達到要求。還有一些實驗是對過程或現象進行研究的，使用儀器裝置無法做到或缺陷較多。對于這一類儀器做不到或效果不好的實驗，可以用計算機模擬實驗的辦法來解決。

4）輔助測試和過程監控 這是計算機應用的硬件基礎，主要包括接口的連接與使用;數據的采集、存儲;實驗過程的監測，控制。

在基礎物理實驗中引入微機輔助教學有利于學生早一點學習計算機的應用，但在教學安排上 ，要注意一些問題

1）分階段進行。將微機輔助實驗的方法和技術分解成若干個單元，在進行教學時將各個單元分散安排到各段實驗中，按先易后難，先簡單后復雜編排好

2）注意各有關教學內容之間的配合，如程序的設計和算法語言，必要的高數知識的配合;微機輔助測試和算法語言、接口技術的配合等等，要注意安排好。

3）不要面面俱到而是有所選擇。由于基礎物理實驗的性質和教學課時的限制，引入過多的計算機機應用是不行的。因此必須根據具體情況來選取適合該專業的題材。

總之，在物理實驗中引入計算機輔助教學，對于物理教學和科學研究都具有重大的意義，前景非常廣闊。

四.物理實驗中優化學生實驗心理

據調查，形成學生不良實驗心理的原因主要包括以下幾個方面 1）來自我國應試教育心理的影響，學生認為物理實驗是以鞏固理論知識為主，對于自身實驗技能和獨立意識"幫助不大" 2）來自實驗課本身教材、教學設計、教法陳舊的影響。這種缺乏創意和趣味的實驗教學模式難以激發學生的求知欲 3）來自教書與育人脫節的影響。

學生在實驗中暴露的心理問題，很大程度上需要從教育觀念和辦學思路上加以解決，只有使新的教育思想從觀念上得到確立，化解和調適這些制約教學效果的不良心理定勢才能收到實效。

改進物理實驗考試方法。動力是在壓力下產生的，學生學不好物理實驗，一定程度上也在于考試壓力不大或沒有考試壓力。所以要對物理實驗課進行標準化考試，這樣對規范實驗教學，提高教學質量起到重大的作用。

必需加強教學中的思想疏導工作，傳授知識和灌輸道理雙管齊下。大學物理實驗確實需要精講細作，但決不意味著教師可以忽視育人的責任。由于學生在整個中學時代都是一種應試教育的氣氛下走過來的，思想觀念還很不成熟，忽然有一種開放式的環境中由自己思考和安排一切還不具備條件，如果在教學中缺乏成才目標、素質結構、努力方向和實現立足點等問題的疏導，提高教學質量就失去了保證。

綜上所述，優化實驗心理是提高物理教學質量，促進學生實踐能力生成的一個重要環節，挖掘這方面的潛力是高校實驗教學改革不可忽視的內容之一。