王嘉宇王永順杭玉杰

1.鎮(zhèn)江船艇學院 江蘇鎮(zhèn)江 212003 2.南京理工大學 江蘇南京 210094

工科院校大學物理實驗教學研究

王嘉宇1,2王永順1杭玉杰1

1.鎮(zhèn)江船艇學院 江蘇鎮(zhèn)江 212003 2.南京理工大學 江蘇南京 210094

本文分析了目前工科院校大學物理實驗教學的現(xiàn)狀和問題，并有針對性地提出了相應的改進措施。

大學物理實驗；教學；問題；建議

物理學是一門以實驗為基礎的科學，物理學的創(chuàng)新和發(fā)展與實驗密切聯(lián)系。大學物理實驗與大學物理理論教學相輔相成，其目的是通過實驗豐富和活躍學生的物理思想，培養(yǎng)他們對物理現(xiàn)象的觀察能力和分析能力，引導學生了解實驗物理在物理概念的產生、形成和發(fā)展過程中的作用。大學物理實驗是工科高校培養(yǎng)學生綜合應用能力的重要基礎課程，是大學生從事實踐和科研工作的向導，在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和研究能力上起著重要的作用。然而，目前大學物理實驗教學中仍存在一些問題，影響了教學效果。在強調培養(yǎng)科研創(chuàng)新型人才的今天，這些問題越來越受到人們的重視，有不少物理學教育工作者已經對大學物理實驗教學現(xiàn)狀進行了剖析與探討。

一、大學物理實驗教學中存在的問題

1.實驗設備

由于近些年來高校的招生規(guī)模不斷擴大,許多院校的教學軟硬件資源跟不上學生數量的變化,再加上投入基礎學科的經費有限,導致實驗設備緊缺,設施陳舊。部分高校的物理實驗課上多名學生共用一套儀器,甚至應該由學生動手操作的實驗變成了演示實驗,嚴重影響了教學效果。另一方面,許多院校在更新實驗儀器時,盲目追求現(xiàn)代化、智能化儀器,簡化實驗者的操作,使大學物理實驗趨于傻瓜化,幾步簡單的操作就能得出實驗結果,忽略了更為重要的實驗過程及其物理本質,導致學生在完成實驗后都不明白自己在做什么,不利于培養(yǎng)學生的動手能力和對實驗的理論背景理解。

2.實驗內容

目前的大學物理實驗基本是以基礎性、驗證性實驗為主,以鞏固、加深物理理論知識的理解為主要教學目的,而作為物理實驗教育環(huán)節(jié)重要組成部分的綜合性、設計性實驗數量極少,使得學生在分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面缺乏鍛煉。并且科學技術領域的新發(fā)展以及工程技術領域的新應用,在日常實驗教學中極少反映,不利于學生開闊視野、擴展知識面,也不利于為以后的專業(yè)課程實驗與科研工作打好基礎。

3.實驗安排

大學物理實驗課通常是從大一下學期開課，持續(xù)兩個學期，基本同大學物理課開課時間一致。實驗所需的背景理論知識和理論課程并不完全同步，會出現(xiàn)實驗用到的相關理論知識在大學物理課上還未學到的現(xiàn)象，導致學生在學習實驗原理時很多理論基礎無法理解，最后只管操作和記錄數據應付了事，給大學物理實驗教學帶來一定的困難。

4.實驗教學方式

教學觀念和方式落后,認為實驗教學只是理論教學的附屬環(huán)節(jié),是為了鞏固、驗證理論課的知識而做實驗,因此實驗教學大多流于形式,不注重動手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗課堂上仍是以教師為中心進行教學,由教師講授實驗原理、方法、步驟并演示實驗操作,然后學生再按照教師的講解演示重復一遍實驗,由于實驗過程缺乏思考與獨立性,制約了學生分析與解決問題的能力培養(yǎng),并使學生感覺到實驗枯燥無味。目前的大學物理實驗沒有從學生的角度出發(fā)進行教學,無法調動學生學習的積極性與創(chuàng)造性。顯然,這種步驟現(xiàn)成、結論已知、方法惟一、按部就班的實驗教學模式已經抹殺了大學物理實驗教學的本質,不能體現(xiàn)出物理實驗所應具有的探索性與創(chuàng)新性。

5.實驗師資

部分高校的實驗教師數量少，通常由理論課教師兼上大學物理實驗課，缺乏專門研究大學物理實驗及教學的人員。并且現(xiàn)有教師理論教學任務重，影響了實驗教學水平的提高。還有一些教師重科研而輕教學，教學精力投入不足，在一定程度上也影響了大學物理實驗教學效果。

二、大學物理實驗教學存在問題的解決建議

以上提到的5個方面在目前大學物理實驗教學所存在的諸多問題中具有一定的代表性，下面就自己的教學實踐經驗提出一些解決建議。

1.實驗儀器的選擇

在選擇、采購實驗儀器時不僅要考慮品牌和儀器的質量，更要考慮是否有利于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力，是否有利于啟發(fā)學生的思維，是否有利于讓學生通過實驗更好地理解理論知識。特別是對某些價格高昂、更新較慢的實驗儀器，還要考慮其功能是否全面，是否能用于多種實驗。因此，可拆裝的組合式教學儀器和能進行多種實驗的綜合性儀器應當是實驗儀器采購的理想選擇。

2.實驗內容的改進

根據大學物理課程的教學現(xiàn)狀,應該有針對性地對大學物理實驗的內容做一定的調整。以素質教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標,建立完善3種實驗教學體系：(1)基本實驗。讓學生了解基本的實驗儀器原理,并掌握基本的實驗理論和操作方法。此類實驗應以基礎為主,難度較低,例如：單擺實驗與密度測量實驗,有利于學生打好大學物理實驗的基礎并完成從中學物理實驗到大學物理實驗的過渡。(2)提高型實驗。以驗證性、應用性實驗為主,讓學生通過實驗加深對理論課程所學知識的理解,并啟發(fā)學生積極思考,應用所掌握的理論知識觀察、分析一些實際的工程技術問題。此類實驗應有一定的難度,是大學物理實驗的主體部分。(3)創(chuàng)新型實驗。以綜合性、設計性實驗為主,以培養(yǎng)學生的獨立開展科研能力為目標,對提高整體大學物理實驗教學質量和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力有重要作用。此類實驗應在教師指導下由學生自主完成,并可讓學生嘗試通過發(fā)表論文方式整理、總結實驗結果。以上3類實驗在大學物理實驗教學體系中應以提高型實驗為主體,三者相輔相成,共同促進實驗教學效果的提高。

3.合理的實驗進度安排

針對大學物理實驗和大學物理同時開課的弊端，有的實驗原理在理論上還沒有學習，根據大學物理的課程進展，應重新調整大學物理的實驗項目順序，合理安排，盡量使大學物理實驗的項目與大學物理理論課程同步，這樣就使學生能夠在學習理論的同時結合實驗現(xiàn)象來更好地理解物理原理。

4.改善實驗教學方式

對原先以教師為主導、學生模仿的灌輸式教學方式做一定的改進。在教學上采用以學生為中心，自主學習、獨立研究為主的教學模式。要調動學生學習的積極性，就要充分了解并照顧到每個學生的基礎和興趣所在?；A實驗可以仍以教師講解演示為主，而提高型實驗則要將更多的時間留給學生，教師應當少講解、不演示，這樣可能會延長學生的實驗時間，但是對培養(yǎng)學生的獨立思考能力和鉆研精神大有裨益。對于創(chuàng)新型實驗，主要靠學生自己查閱資料和熟悉儀器，教師只負責在宏觀上給予引導。

5.加強實驗師資力量

為了取得良好的實驗教學效果，實驗教師要花大量的時間與精力在實驗備課、儀器準備和教案編寫等方面，由理論課教師兼職實驗課必然在精力和時間上投入不足，因此必須要有專職的實驗師崗位，這樣有利于大學物理實驗分層次教學，也有利于實驗室教學的全天候開放，增加實驗課安排的靈活性。

6.應用仿真實驗軟件與計算機輔助教學

在實際教學中，由于課程學時的限制，某些難度較高、操作復雜的實驗不便于安排學生進行實驗。針對這種情況，許多軟件公司開發(fā)出了一系列的實驗仿真軟件，仿真軟件為物理實驗教學提供了另一種形式。學生在計算機上就能學習實驗原理、熟悉實驗儀器、掌握實驗方法并處理實驗數據，提高了學生做實驗的效率，并且能達到同實際操作相近的效果。

另外，實驗數據的處理和數據作圖是大學物理實驗中的一個重要環(huán)節(jié)。部分實驗的數據繁多、處理復雜，手工繪圖誤差較大，同樣的實驗數據由不同實驗者處理，其結果可能大相徑庭。由于大量的數據和繁雜的數學運算，可能會使學生糾纏于數據的計算而忽視了實驗本身的物理意義，甚至喪失了對實驗的興趣。因此，在大學物理實驗教學中引入相關軟件(Excel、Origin、Matlab)就顯得十分有意義，筆者也在這方面做過一些有益的嘗試并引入教學中。

三、結束語

大學物理實驗教學是一項系統(tǒng)工程，目前還存在許多問題有待改善，需要在實驗內容、教學方式、師資培養(yǎng)等方面不斷改進，才能形成合理的、適合本校特色的大學物理實驗教學體系。

[1]張勇，邢紅宏.大學物理實驗教學的現(xiàn)狀與對策[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，1：89～91

[2]楊小靜，季誠響，張民.提高大學物理實驗教學質量的幾點建議[J].大學物理實驗，2009，22(2)：106～108

[3]劉名揚，王麒麟.大學物理實驗教學改革及成效[J].實驗室研究與探索，2009，28（7）：138～140

Research of engineering college physics experiment teaching

Wang Jiayu1,2, Wang Yongshun1, Hang Yujie1
1.Zhenjiang watercraft college, Zhenjiang, 212003, China 2.Nanjing university of science and technology，Nanjing，210094,China

The status and problems in engineering college physics teaching are described in this article, and point out some approaches to solve the problems.

college physics experiment; teaching; problems; proposals

2009-12-16

王嘉宇，在讀碩士生，助教。