大學(xué)物理實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新構(gòu)想

陳華俊　湯永新

【摘 要】基于對當(dāng)前大學(xué)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的不足，提出幾點關(guān)于大學(xué)物理實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新的構(gòu)想。靈活的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式、多樣的實驗考核評價機(jī)制、參與校際間的實驗競賽，以及鼓勵學(xué)生主持或參與大學(xué)生實驗創(chuàng)新項目，將有助于提高學(xué)生對大學(xué)物理實驗學(xué)習(xí)的興趣。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理實驗；實驗教學(xué)改革；實驗?zāi)Ｊ絼?chuàng)新

Reformational and Innovative Conceptions of Education in College Physics Experiment

CHEN Hua-jun TANG Yong-xin

（School of Science， Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001， China）

【Abstract】Based on the present teaching situation and insufficient in the education of college physics experiment， we present several conceptions about the reformation and innovation in the education of college physics experiment. The flexible teaching model， the multiple evaluation mechanism， the experiment competition between colleges， and taking part in innovation project will be beneficial for improving the interest of college students.

【Key words】College physics experiment； Experimental teaching reform； Experimental mode innovation

基礎(chǔ)物理學(xué)歷經(jīng)三四個世紀(jì)的發(fā)展已經(jīng)逐漸成為一門相當(dāng)完備的學(xué)科?；A(chǔ)物理學(xué)中的知識也已經(jīng)運用到人們生活中的方方面面。相比于基礎(chǔ)物理學(xué)，大學(xué)物理課程則做了相當(dāng)多的簡化。對于工科這些非物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，大學(xué)物理作為公共基礎(chǔ)課程，課程的簡化是合理的，為學(xué)生學(xué)習(xí)其本專業(yè)的課程節(jié)省了更多的時間。物理學(xué)有理論物理學(xué)和實驗物理學(xué)。同樣，大學(xué)物理的教學(xué)過程中也分為理論講授和實驗教學(xué)兩部分。實驗是一門非常重要而且是必須需要掌握的科學(xué)，然而在大學(xué)物理的教學(xué)過程中，實驗教學(xué)部分通常是被老師和學(xué)生忽略的一部分。大學(xué)物理實驗是非?；A(chǔ)的一門實驗課程，它是連接理論教學(xué)過程中學(xué)生對理論知識的感性認(rèn)知到實際可操控的實驗科學(xué)知識的橋梁[1-2]。更深層次的科學(xué)研究也分理論研究和實驗探索，而大學(xué)物理實驗是將來更深層次實驗研究的基礎(chǔ)。筆者結(jié)合近一年來對大學(xué)物理課程的講授與大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)過程中所遇到的問題，以及課下與學(xué)生的交流、探討、思考，提出幾點關(guān)于大學(xué)物理實驗改革與創(chuàng)新的構(gòu)想。

1 大學(xué)物理課程與實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

1.1 理論與實驗的脫節(jié)

目前，大學(xué)物理的理論講授和實驗教學(xué)是分開，而且理論授課的老師和實驗教學(xué)的老師是不同的老師。理論授課老師在課堂上把相關(guān)知識講授完，學(xué)生再去實驗室由實驗老師指導(dǎo)實驗的完成，而且期間相隔了很久。這會出現(xiàn)兩方面的問題：其一，理論講授與實驗教學(xué)的脫節(jié)，學(xué)生在做實驗時，實驗老師不能很好掌握學(xué)生對理論知識的掌握程度，導(dǎo)致實驗老師在講授實驗知識時沒有針對性和側(cè)重點。其二，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)與實驗操作時間的脫節(jié)，實驗課的安排通常要比理論課程的講授晚上幾周，這就導(dǎo)致學(xué)生不能及時把學(xué)到的知識加以運用，實驗教學(xué)的學(xué)習(xí)效率將大大折扣。

1.2 實驗課程的機(jī)械重復(fù)

目前在大學(xué)物理實驗的教學(xué)和實踐過程中，很大程度上是不斷地機(jī)械地重復(fù)和驗證已有的定理和定律，加上實驗老師在講述實驗原理的千篇一律，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會覺得枯燥無味。實驗儀器的老化和數(shù)量不足，也會使學(xué)生對實驗不感興趣。在實驗數(shù)據(jù)的處理上，有統(tǒng)一印制好的實驗報告，千篇一律的固定格式。學(xué)生把相關(guān)實驗內(nèi)容抄進(jìn)去，記錄數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)、誤差分析。而老師也是機(jī)械地批改，對于實驗?zāi)壳按嬖诘牟蛔恪⒂心男┬枰倪M(jìn)的地方等卻很少也學(xué)生交流。這將嚴(yán)重影響學(xué)生對實驗的興趣。

1.3 教師對實驗的不重視

筆者了解到，老師對大學(xué)物理實驗教學(xué)不夠重視。老師在實驗室講授完實驗原理后，學(xué)生開始自己動手做實驗。基本上是老師講老師的，學(xué)生做學(xué)生的，之間沒有互動。至于為什么做這個實驗、誰發(fā)明的這個實驗、這個實驗現(xiàn)在在哪些方面有著重要的應(yīng)用等老師很少涉及。學(xué)生不知道為什么做這個實驗，只是為了學(xué)分而學(xué)，學(xué)生對實驗的興趣也就可想而知。

2 大學(xué)物理實驗教學(xué)模式改革的構(gòu)想

如何有效地提高學(xué)生對大學(xué)物理實驗學(xué)習(xí)的興趣以及加強對大學(xué)物理實驗教學(xué)的重視是目前大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中需要解決的問題。筆者結(jié)合在大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中所遇到的問題和從學(xué)生那里得到的反饋信息，談幾點對大學(xué)物理實驗教學(xué)模式改革的幾點構(gòu)想。

2.1 大學(xué)物理實驗教學(xué)模式的改革

如何調(diào)動學(xué)生對大學(xué)物理實驗的興趣，首先要從根本上著手。大學(xué)物理的理論和實驗是有區(qū)別而又密不可分的。有時理論走在了實驗的前面，通過實驗來證實理論的正確性；有時實驗走在了理論的前面，通過理論分析實驗現(xiàn)象，進(jìn)而形成理論定理定律。大學(xué)物理實驗教學(xué)可以從根源上著手，從實驗的歷史背景做簡潔的介紹，比如，物理學(xué)中哪個物理學(xué)家第一次做了這個實驗、期間遇到了哪些困難、初期得到了什么結(jié)果、后來哪些物理學(xué)家對該實驗做了修正、最終得到了我們書本上以該物理學(xué)家命名的定理，以及該實驗原理在我們的生活中有哪些重要的應(yīng)用。老師在講授實驗之前應(yīng)該簡明扼要的把該實驗的歷史背景、發(fā)展歷程、和實驗背后的物理學(xué)家小故事介紹一下，這樣學(xué)生首先對該實驗有個初步的認(rèn)識，也會引起學(xué)生想自己動手證實一下這個實驗的興趣。更重要的是物理學(xué)家的名人小故事對學(xué)生也是一種激勵作用。

此外，目前大學(xué)物理實驗教學(xué)的模式是理論講授與實驗教學(xué)是分開的，可以把與實驗相關(guān)的理論知識帶到實驗室去講授，老師講授完理論的基本原理后學(xué)生開始做實驗。整個實驗過程應(yīng)該以學(xué)生為主，實驗過程中遇到問題，老師應(yīng)該作為指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生自己解決問題，分析問題產(chǎn)生的原因。實驗完成后，處理實驗數(shù)據(jù)和實驗報告后，讓學(xué)生對實驗的過程做一個簡短總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

2.2 靈活的實驗考核機(jī)制

實驗報告不應(yīng)該是實驗考核的唯一標(biāo)準(zhǔn)。目前的實驗報告是統(tǒng)一印刷制訂的，學(xué)生的實驗報告也是千篇一律。筆者在批改實驗報告過程中，發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)有雷同的成分，至于某些學(xué)生是否真正掌握實驗的原理、操作、數(shù)據(jù)分析就不得而知?？梢酝ㄟ^對學(xué)生進(jìn)行分組來避免該問題的產(chǎn)生，讓每個學(xué)生都有獨立完成實驗的機(jī)會。每次實驗中對組員中的成員進(jìn)行分工，負(fù)責(zé)實驗過程中的某項事情，也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。

此外，鼓勵學(xué)生自制實驗儀器來完成要做的實驗，用最簡單的實驗儀器來驗證大學(xué)物理中的定理定律。一方面，能激發(fā)學(xué)生的興趣，鍛煉學(xué)生自己動手自制實驗儀器的能力，另一方面，也能促使學(xué)生把學(xué)到的理論知識加以運用，學(xué)生在學(xué)理論知識的時候就不會覺得枯燥，學(xué)習(xí)效率也能提高。對于這部分學(xué)生，考核機(jī)制應(yīng)區(qū)別對待和加以鼓勵。實驗競賽也是一條激發(fā)學(xué)生對大學(xué)物理實驗產(chǎn)生濃厚興趣的有效途徑。筆者了解到每年不同省份的學(xué)校都會舉行大學(xué)物理方面的實驗競賽。參加這種比賽的經(jīng)歷對學(xué)生在以后的繼續(xù)深造中會有很大的幫助，讓學(xué)生了解到實驗物理學(xué)的初步認(rèn)知，也提高了學(xué)生對實驗的興趣。

2.3 大學(xué)生實驗創(chuàng)新項目的參與

目前，學(xué)校鼓勵學(xué)生參與大學(xué)生科技創(chuàng)新活動和實驗創(chuàng)新項目的政策越來越多，越來越多的學(xué)生也在積極的參與其中。通過實施大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目，能促進(jìn)教育思想觀念轉(zhuǎn)變，改革人才培養(yǎng)模式，強化創(chuàng)新能力訓(xùn)練，增強學(xué)生的創(chuàng)新能力，最終的目的是為國家建設(shè)培養(yǎng)高水平創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。然而創(chuàng)新是需要有基礎(chǔ)的，大學(xué)期間的基礎(chǔ)物理實驗課程正是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。拋開基礎(chǔ)創(chuàng)新也就成了無源之水和無本之木。

對于理工科的學(xué)生，教師可以指導(dǎo)學(xué)生積極申報學(xué)校的實驗創(chuàng)新項目，比如，一些與大學(xué)物理實驗相關(guān)的簡單的APP開發(fā)應(yīng)用、適用型的專利申請、大學(xué)生電子設(shè)計競賽等項目。創(chuàng)新項目的參與過程不僅能讓學(xué)生靈活運用之前學(xué)到的實驗知識，也能激發(fā)學(xué)生對困難問題的挑戰(zhàn)和問題解決思路的培養(yǎng)。此外，教師在指導(dǎo)過程中應(yīng)該以學(xué)生為項目的主要承擔(dān)著，由學(xué)生自己獨立完成，教師只作為指導(dǎo)者。

3 結(jié)論

大學(xué)物理實驗教學(xué)的模式應(yīng)該是靈活的、開放式的，而不是一成不變的傳統(tǒng)教育教學(xué)模式。應(yīng)該以學(xué)生為主導(dǎo)地位，教師作為指導(dǎo)者應(yīng)該以提高學(xué)生對實驗的興趣為主要目標(biāo)。大學(xué)物理實驗是學(xué)生在大學(xué)中最先接觸的最基礎(chǔ)的實驗，它是讓學(xué)生從之前的理論認(rèn)知走向?qū)ξ锢肀举|(zhì)的探索的重要的一條環(huán)節(jié)，也是學(xué)生在之后大學(xué)學(xué)期期間參與科技實驗創(chuàng)新的基礎(chǔ)，最重要的是為學(xué)生將來在科學(xué)領(lǐng)域繼續(xù)探索基本物理學(xué)規(guī)律的必須的經(jīng)歷。因此，目前傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式是亟待改革和創(chuàng)新的問題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳永均.大學(xué)物理實驗課程教學(xué)的現(xiàn)狀及其對策研究[D].杭州師范大學(xué)，2011.

[2]肖立娟.大學(xué)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀與教學(xué)改革的探究[J].大學(xué)物理實驗，2015，28（6）：114-116.