大學物理實驗教學改革嘗試與探索

馬超玉 趙夢潔 韋欽磊 任國仲 賈文韜

（長春師范大學 吉林·長春 130022）

1 大學物理實驗教學的基本概述

眾所周知，大學物理是大學理工類學生的一門基礎性的通識必修課程，而物理學主要研究的就是自然界物質的基本結構、性質及其之間的相互作用及物質運動的普遍規律，它是十分講究嚴謹性和科學性的，因而在大學課程的設置中往往是在低年級入門的階段，這就有利于學生為后面專業基礎和專業課程的深入的學習打下一定的物理基礎；同時，它的嚴謹性和科學性的特點有利于初步地培養學生的科學的思維和嚴謹的態度，進而提升學生創新探索的能力，提高學生的科學素質。

而大學物理實驗課程和大學物理課程是緊密相連的，簡言之，就是實踐和理論的關系，物理學在本質上就是一門實驗科學，具有理論和實踐雙重含義，在物理學中兩者相互促進相互影響共同推動物理學的發展：首先在物理學中對實驗對象探索分析的結果形成一定的理論；其次新的理論又反過來去指導下一步的實驗和操作；最后又用實驗的方法驗證理論的正誤，如此的反反復復進行，以求得其嚴謹和精細的程度，真正的推動物理學的發展，為科學技術的突破奠定一定的物理學基礎，正因為如此，物理實驗是物理學的一個基礎，要想學好物理，就必須要學物理實驗課程，教育部也明確其重要性，在大多高校理工類里都開展了大學物理實驗課程，輔助大學生學好物理學，它是配備大學物理理論課而產生的，在物理理論課中加入物理實驗課，有利于調動學生學習的主動性和積極性，在通過老師呆板的講解些抽象難懂的物理原理后，自己再通過對實驗對象的觀察、分析以及對物理量的測量，得出一定的結論，來驗證物理原理，促使進一步的對物理原理的理解，由此可以看出，物理實驗課具有連接物理原理和實踐橋梁的作用。

2 大學物理實驗教學的重要性

2.1 促使學生更好的學好大學物理知識

大學物理實驗教學是一項動手實踐操作的思維活動，主要是借助一定的實驗室以及相關儀器設備做為教學的工具，然后通過人為地去改變調控一定的數據，模擬不同的物理現象創造出排除干擾的物理環境，得出不同的數據分析結果，最終得出嚴謹精準的科學數據，獲得原理。在具體的教學過程中，則是學生身處實驗特定的環境中，并且通過教師對其啟發引導仔細地觀察、分析和實驗，建立起對物理概念的感性認識，總結出一定的物理規律，從而加深對物理理論知識的理解，它是一種帶有假設性的想象的實驗，實踐基礎是有限制的，通常是經過推理、判斷得出假設條件下的物理規律的研究方法。比如力學部分中伽利略為研究慣性定律時所采取的“無摩擦理想斜面實驗”和愛因斯坦的“相對性實驗”，都是為了實驗做了些假設的條件進行驗證推理的，這種被限定了條件的稱之為理想化的實驗，它是以模擬真實實驗為基礎的，從這個層面上來講它又是高于真實實驗的，對反映物理現象的本質和揭示物理現象的內在聯系更加的深刻具體，正因為其特點，在大學開設物理實驗教學就有助于學生建立起對物理概念的感性認識，加深對物理理論知識的理解，對學好物理有實際的作用。

2.2 鍛煉學生的思維能力和動手操作能力，激發其創造力

物理實驗是一種主觀能動性的實踐活動，操作過程中是需要手和腦一起才能完成的，即學生在理解實驗原理的基礎上操作相關的實驗儀器去觀察實驗現象記錄并且處理實驗數據和分析實驗結果，在整個實驗過程中，學生將手腦并用，使得觀察測量能力、思維判斷能力、動手操作能力等都得到了有效的提升，為了保證能夠準確的進行思維活動，學生就必須要進行認真且深入地觀察，而這觀察又要有思維的指導才能進行，同樣的道理，為了能夠正確的動手操作，也需要有思維的指導，如此學生在實驗過程中經歷循環重復的思維到操作再到思維的過程，最終達到熟練的操作，而只有擁有熟練操作的能力后，才會激發思維中的創造力，所以物理實驗就是綜合訓練思維能力和動手能力的過程，同時也是產生創造力的基礎，這是一般教學都難以達到的效果，有助于鍛煉學生的思維能力和動手操作能力，激發其創造力。

2.3 有助于培養學生科學的實驗方法

實驗本身就是一種基本的科學方法，在研究物理中通常有觀察法、實驗法、控制變量法、等效法、類比法等而在我們大學物理實驗教學中通常都是理想化的實驗，因此用的最多的就是實驗法，主要是以最基本常見的兩種實驗法，具體的可以來了解下：

（1）實驗驗證法，它是一種推理、判斷在前,實驗驗證在后的一種研究方法。具體的操作就是:科學家們通常在已知的物理推論或者哲學思想的基礎上經過一定的分析推理后作出一定的假設和預言，然后再經過實驗來驗證它的真理性，最后得出科學的結論。比如，麥克斯韋的電磁場理論就是通過實驗驗證法進行論證得出的；

（2）實驗歸納法，它是在實驗基礎上得出一定的實驗數據，實驗在前，結論在后，是和實驗驗證法相反的一種研究從個別到一般的研究方法。實驗其實就是我們去探索基本規律的一種手段，具體操作上就是指物理學家根據一定的研究目的人為地去調控條件通過大量反復的實驗中找出普遍特征最后總結歸納形成一定的規律，得出科學的結論。比如，法拉第的“電磁感應定律”就是從大量的假設性實驗中歸納總結出來的。實驗歸納法也是大學物理實驗中常用的科學方法之一。

2.4 有助于提高學生的科學素養以及科學創造力

科學的實驗方法本身就要求我們要有理論聯系實際、實事求是的科學作風和嚴肅認真的工作態度以及具有主動探索的創新精神。在此過程中也需要我們具備遵守紀律、團結協作和愛護公共財產的優良品質，因此，在實驗的過程中，學生將理性的物理知識采取科學的實驗方法應用到實踐中，有利于培養學生的實踐應用能力，提高學生的理論聯系實際、實事求是的科學作風，從而提高他們的科學素養，同時也激發學生學習的主動性，活躍創新思維，進而提高其科學創造力。

3 大學物理實驗教學改革的阻礙因素

首先，受傳統教育理念影響，導致大學物理實驗教學內容的局限性、教學形式單一性以及教學方法的淘汰性。在教學內容上，現在普遍高校的物理實驗教學的內容僅僅只局限于相應課程的理論驗證和一般性的輔助教學的活動，缺乏戶外自主開放式的實驗，這不利于激發學生自主學習，自主探究的能力，而這些課程內的實驗往往都是遵照教材預設好的條件進行，注重其規律性，只需簡單的證實物理原理即可，比較機械化，沒有創新，不能很好的激發學生的創新意識，提高其創造力，這樣的教學內容也就導致了單一封閉式的實驗教學形式和落后的教學方法的出現，最終阻礙了大學物理實驗改革的步伐。

其次，受應試教育影響，學生頭腦中“重理論、輕實驗”的思想影響比較深，因而在物理實驗課堂上都是以應付的態度，沒有興趣，腦子里認為理論課比實驗課重要，考試中占比也相對小些，而且也沒那么嚴格，很多也都是開卷性質的，導致很多學生在進行物理實驗時的實驗數據和報告都是亂填一通，甚至為了麻煩相互抄襲，完全違背了實驗要求實事求是的科學態度，也就不能達到大學物理實驗教學培養學生創新思維和動手能力的目的。

最后，教學的考核機制不夠完善縱觀當下大學物理實驗教學的考核上普遍采取的只是在期末作為簡單的考查，并且是開卷性質的，或著有的為了省去麻煩直接采用學生平時的實驗報告得分作為最后期末的考核標準。這種單一的考核機制不能真正的反映學生對實驗理論和操作具體掌握情況，阻礙了進一步的物理教學，同時，這種簡單的考核機制也導致了學生不重視物理實驗的態度。而且由于過于簡單會助長學生不學、無視、敷衍了事的態度。

4 大學物理實驗教學改革嘗試與探索的策略

首先，針對整個大學物理實驗的教學體系上進行改革創新，對于教學內容除了基礎性的物理實驗以外，多多探討些課外的實驗作為輔助，教學手段和方法也要呈現出多元化，不斷激發學生的學習興趣，引導學生自主學習，自主探討，做學習的主人。在具體的改革中，就可以按培養要求和難易的程度分階段、分層次的構建起新的實驗課程體系，同時，在這個新的教學體系中，各個實驗項目有所側重，前后之間有一定的聯系，這樣有利于學生進行整合，學會融會貫通的學習，有利于促進學生自主學習。

其次，尊重學生主體地位，教師轉變傳統觀念，改變傳統的過于注重知識的講解而忽略了學生自主學習的過程，不利于激發學生學習興趣，所以教師應該轉變教學理念,尊重學生的主體地位，在實驗教學中，努力做到只是一個引導啟發的角色，在具體的教學中就可以通過創設不同的實驗教學情景去引導學生獨立思考問題和完成相關實驗，這樣有利于激發學生對物理實驗學習興趣，提升大學物理實驗教學的效果。

最后，完善教學考核機制，更新教學評價方式，改變過去單一化的期末考核機制，構建多元化的評價方法，教師可以根據實驗教學實踐性和綜合性的特點，建立相關的評價體系。在具體改革實施中，教師除了把實驗的預習部分、規范化的操作部分和最后的書面實驗報告作為考核評價體系中以外，還可以對實驗過程中的合作紀律、態度作風也歸納到最終的考核標準中，然后按照一定的比值進行劃分來共同構成學生平時的綜合成績，這有利于提高物理實驗教學在教學中的地位，引起學生的重視，同時，對物理實驗的考核應該和理論成績相結合在學期中期和末期進行統一的筆試考試，將其作為理論成績，加大學生對物理實驗課的重視，從而提高大學物理實驗教學的質量和水平。

5 結束語

總之，大學的物理實驗教學對于培養學生的思維和動手能力都有一定的推動作用，對真正學好物理學都有實際的作用，激發學生的創造力，培養學生的科學素養，因此促進其改革的嘗試和探索都是必不可少的，而要想真正取得實際教學改革效果就必須抓住問題所在然后采取相應的對策。