提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果之我見

唐文強(qiáng)

（桂林理工大學(xué)理學(xué)院，廣西 桂林541004）

物理實(shí)驗(yàn)是高等工科院校的一門基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接受系統(tǒng)、全面的實(shí)驗(yàn)方法和技能訓(xùn)練的開端，是后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程的重要基礎(chǔ)。目前，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求、結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)精選的，學(xué)生上課做實(shí)驗(yàn)往往是“被動(dòng)”地完成任務(wù)，這種“被動(dòng)式”實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)為：①一進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室不知道如何下手做實(shí)驗(yàn)，②經(jīng)過老師講解勉強(qiáng)做完實(shí)驗(yàn)，但是，過后不知道做了什么，忘了，③不是結(jié)合自己實(shí)驗(yàn)體會(huì)寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而是照抄照搬，該寫的不寫，不該寫的又寫了。造成這種局面的主要原因有：①?zèng)]有結(jié)合實(shí)驗(yàn)室具體實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行預(yù)習(xí)，②實(shí)驗(yàn)結(jié)束沒有做好溫習(xí)，以致寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的時(shí)候照抄照搬。顯然，教學(xué)效果大大降低。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，本人認(rèn)為應(yīng)該從下面幾個(gè)方面著手。

1 按項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)是指向?qū)W生布置工作任務(wù)并按照要求完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生接到工作任務(wù)后，通過查找資料，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下，設(shè)計(jì)可行性實(shí)驗(yàn)方案，完成項(xiàng)目。項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目標(biāo)，知道要做什么、怎么做、做到什么程度。例如，實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生布置一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——測量透明薄膜的折射率，分析影響測量結(jié)果的因素。實(shí)驗(yàn)室提供能夠完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)備和場地。學(xué)生接到項(xiàng)目后就會(huì)查找能夠測量透明薄膜折射率的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)器材，再閱讀實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用說明書或視頻，寫出可行性實(shí)驗(yàn)方案，為完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目做好準(zhǔn)備工作。

2 錄制實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用方法的視頻

學(xué)生在閱讀實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用說明書的時(shí)候，有些地方不太容易搞懂，容易卡殼，而且感到乏味，因此，錄制實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用方法的視頻很有必要。視頻內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能介紹、設(shè)備結(jié)構(gòu)、各部件的作用、設(shè)備的操作方法及步驟、使用設(shè)備的注意事項(xiàng)等。學(xué)生通過觀看視頻能夠知道該設(shè)備能做什么、掌握設(shè)備的操作方法及注意事項(xiàng)，而且可以反復(fù)地看，直到搞懂為止，也便于復(fù)習(xí)。目前，我們錄制了部分設(shè)備使用的視頻，例如，邁克爾遜干涉儀、分光儀、拉伸法測金屬絲彈性模量、動(dòng)態(tài)彈性模量實(shí)驗(yàn)儀、導(dǎo)熱系數(shù)測定儀等，把這些視頻掛在網(wǎng)上，便于學(xué)生觀看和下載。教學(xué)效果明顯提高。

3 建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用方法的視頻只是起到實(shí)驗(yàn)演示的作用，學(xué)生離開演示能不能獨(dú)立操作設(shè)備，完成實(shí)驗(yàn)？因此，有必要讓學(xué)生對(duì)設(shè)備的使用操作進(jìn)行虛擬仿真，在虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下操作使用設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)起到輔助作用。目前，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及，教室、實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生宿舍都有網(wǎng)絡(luò)終端，甚至有無線網(wǎng)絡(luò)，這些條件給予網(wǎng)上教學(xué)提供便利，通過計(jì)算機(jī)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生的操作有機(jī)地融合為一體，形成一部活的、可操作的物理實(shí)驗(yàn)教科書，為學(xué)生在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)、模擬實(shí)驗(yàn)提供條件；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)從時(shí)間、空間上對(duì)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了延伸，可以全時(shí)間性讓學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，開辟了物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的新途徑。

4 在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)指導(dǎo)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要利用實(shí)驗(yàn)來研究的問題很多，實(shí)驗(yàn)器材多種多樣，即使是同一個(gè)物理問題，可以用多種器材和多種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，而同樣的器材，也可以探究不同的物理問題。設(shè)備操作使用方法視頻和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)僅僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助手段，具有固定性、封閉性、特定性，而實(shí)際實(shí)驗(yàn)情景復(fù)雜多變，需要學(xué)生腦手并用，及時(shí)判斷、處理實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象和故障，否則，無法完成實(shí)驗(yàn)，這時(shí)需要老師及時(shí)指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決問題。例如，調(diào)整分光儀的望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光計(jì)主軸之前，需要在望遠(yuǎn)鏡目鏡中看到由平面鏡兩個(gè)反射面分別反射回來的兩個(gè)十字差絲像，這種體驗(yàn)在教學(xué)視頻和虛擬仿真中是無法實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)需要老師現(xiàn)身說法向?qū)W生講授調(diào)節(jié)的方法和體驗(yàn)。學(xué)生只有通過自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，才能體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的真諦，實(shí)驗(yàn)技能才能得到訓(xùn)練。

5 開放實(shí)驗(yàn)室

開放實(shí)驗(yàn)室包括實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)場地的開放。采用多種模式、多種面向目標(biāo)地開放實(shí)臉室，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)向分層次、多元化方向發(fā)展。開放實(shí)驗(yàn)室具有五個(gè)方面優(yōu)點(diǎn):①可以使學(xué)生由“被動(dòng)式”實(shí)驗(yàn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)探索式”學(xué)習(xí)，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使自主式實(shí)驗(yàn)成為可能；②大大提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率；③拉近了教師與學(xué)生的距離，給學(xué)生提供一個(gè)更加輕松的釋疑平臺(tái)，使教師能更加充分的了解學(xué)生，以便因材施教，④有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍整體素質(zhì)的提高。開放實(shí)驗(yàn)室勢必帶來實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增加和許多新的問題的出現(xiàn)，同時(shí)還需要撰寫新的實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，這就促使實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師必須進(jìn)一步加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)，不斷充實(shí)新的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)知識(shí)，以適應(yīng)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要；⑤使實(shí)驗(yàn)室從單一實(shí)驗(yàn)教學(xué)向多元化實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)室的功能，促使實(shí)驗(yàn)室的管理工作向現(xiàn)代化、科學(xué)化方向發(fā)展。

6 建設(shè)大學(xué)物理設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

對(duì)理工科高科技人才的培養(yǎng)而言，除了要使學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)以外，還應(yīng)使其具備開拓、創(chuàng)新的意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的開發(fā)與培養(yǎng)是教育的本質(zhì)。由于近年來教學(xué)儀器的“數(shù)字化”、“自動(dòng)化”、“盒裝化”，學(xué)生只要操作儀器面板上的幾個(gè)按鈕就得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不利于學(xué)生掌握物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)原理，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。建設(shè)大學(xué)物理設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的行之有效途徑之一。建設(shè)的方法多種多樣：①虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。由學(xué)生根據(jù)不同要求自己定義，自己設(shè)計(jì)儀器，自己完成實(shí)驗(yàn)。一臺(tái)虛擬儀器可以完成數(shù)臺(tái)甚至成套儀器所能完成的功能，節(jié)約了費(fèi)用，減少了使用空間；充分利用校園網(wǎng)絡(luò)資源，建立虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)生可在網(wǎng)上完成；豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更新教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高教學(xué)質(zhì)量。②拆舊補(bǔ)新，變廢為寶。把那些報(bào)廢的儀器設(shè)備集中放在一起，再配備一些維修工具，讓學(xué)生自己拆卸、維修、安裝、創(chuàng)新，學(xué)生感到有“用武之地”，從而鼓勵(lì)了他們的創(chuàng)新精神。

7 建立合理的有效的實(shí)驗(yàn)考核辦法

實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容包括①平時(shí)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)操作、完成報(bào)告的考核，②期末筆試和操作考試，③完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核。通過實(shí)驗(yàn)考核，實(shí)事求是，客觀、公平地評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，學(xué)生的能力得到正確評(píng)價(jià)，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫窖驖u進(jìn)的提高，創(chuàng)新能力得到充分體現(xiàn)。

8 結(jié)束語

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是工科類大學(xué)生進(jìn)校后的第一門科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力具有重要的作用。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，要遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等諸方面不斷改革創(chuàng)新。實(shí)踐證明，按項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以教學(xué)視頻、虛擬仿真、教師指導(dǎo)為輔助手段，開放實(shí)驗(yàn)室使“被動(dòng)式”學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤白灾魇健睂W(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，合理評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績等措施有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。