大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探究

王莎莎 魏茂梅 南玉杰 李敏

摘 要：對(duì)于部分工科專業(yè)的學(xué)生來說，物理實(shí)驗(yàn)課程在其學(xué)習(xí)過程中占據(jù)著重要的地位。對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行相應(yīng)的改革，主要目的在于進(jìn)一步突出實(shí)驗(yàn)技術(shù)與技能，以促使基本的物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及相關(guān)各方面內(nèi)容能夠系統(tǒng)、完全融入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.208

“科教興國(guó)”是我國(guó)基本國(guó)策之一，在高校中進(jìn)行教育教學(xué)改革工作，就是對(duì)這一國(guó)策進(jìn)行積極響應(yīng)。近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)等各方面高速發(fā)展，國(guó)家在教育方面的投入不斷增加，促使我國(guó)高校的辦學(xué)規(guī)模不斷增加，為教育教學(xué)改革工作的深入打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在進(jìn)行教育教學(xué)改革的過程中，高校中的工科專業(yè)最為重視的，就是對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革，并且至今為止已經(jīng)取得了良好改革成果。但是通過對(duì)既往教學(xué)改革成果進(jìn)行回顧，我們可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的實(shí)際實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc改革的預(yù)期目標(biāo)尚存在著一定的差距，究其原因，主要在于高校方面長(zhǎng)期未給予足夠重視，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)薄弱的情況難以得到根本性改變，另外，高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容以及方法都未能夠?qū)W(xué)生的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)和尊重，也是其中的重要原因。

在高校中開展物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，其主要目的是傳授科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識(shí)及培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及與其相符的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練進(jìn)行突顯，以保障其能夠與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律相符合。由此，在高校中進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，應(yīng)該堅(jiān)決以改革目的為中心。

1 當(dāng)前高校物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)情況

從事實(shí)上來看，高校工科專業(yè)在物理課程上所講授的內(nèi)容主要為物理學(xué)界的研究成果及其應(yīng)用，例如物質(zhì)的組成及其所遵從的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;在物理實(shí)驗(yàn)課上，進(jìn)行講授和實(shí)踐的內(nèi)容主要為物理學(xué)的研究方法及過程，其中也包括實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的方法以及過程。對(duì)物理學(xué)科來說，理論與實(shí)踐同等重要，二者屬于相輔相成的關(guān)系。在高校中，工科專業(yè)的學(xué)生通過物理課的學(xué)習(xí)，既能夠?qū)镜奈锢韺W(xué)規(guī)律進(jìn)行掌握，也能夠?qū)镜奈锢韺W(xué)研究方法以及過程進(jìn)行掌握，從而形成更加完善的物理學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)。

1.1 高校物理實(shí)驗(yàn)“基本要求”的內(nèi)涵

對(duì)于高校工科專業(yè)的學(xué)生來說，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是其必修課之一，是目前為止教育部唯一指定需要獨(dú)立開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程，其重要性顯而易見，并且在我國(guó)教育部門“對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)基本要求”中，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程在高校教學(xué)中所占據(jù)的地位及其應(yīng)發(fā)揮的作用及任務(wù)，都進(jìn)行了明確規(guī)定：要求學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)的基本方法進(jìn)行全面了解和充分掌握，使學(xué)生具有能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確處理的能力，并且能夠?qū)ΤＲ姷膶?shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行調(diào)節(jié)和使用，能夠熟練掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法以及測(cè)量方法，并能夠規(guī)范撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由此可見，高校物理實(shí)驗(yàn)基本要求的內(nèi)涵，就是對(duì)高校物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及技能提出了基本要求，而對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的，不同高校不同專業(yè)則具有不同的針對(duì)性選擇。

1.2 目前教學(xué)和考核模式

對(duì)高校物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，通常情況下，各個(gè)高校都會(huì)在教學(xué)初期安排一定學(xué)時(shí)的誤差理論教學(xué)以及數(shù)據(jù)處理知識(shí)教學(xué)，在其余的學(xué)時(shí)內(nèi)則會(huì)對(duì)力、熱、電磁、光以及近代物理實(shí)驗(yàn)等多個(gè)部分進(jìn)行相應(yīng)安排，并適當(dāng)開設(shè)具有綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)課程。因?yàn)椴煌咝２煌瑢I(yè)對(duì)于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)不同，所以在我國(guó)教育部門“對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)基本要求”中，未對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)量方法、實(shí)驗(yàn)方法以及數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定。

對(duì)于高校物理實(shí)驗(yàn)課的考核，主要包括操作考試和筆試兩個(gè)部分，而兩個(gè)部分又分別可以包括開卷考試和閉卷考試，部分高校選擇筆試或操作考試其中之一對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，部分學(xué)校對(duì)筆試和操作考試進(jìn)行綜合考核，另外也有部分學(xué)校將學(xué)生全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的平均成績(jī)作為學(xué)生的考核總評(píng)成績(jī)。

1.3 教學(xué)效果分析

根據(jù)多年來對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行跟蹤調(diào)查及分析，我們可以了解到，在教師的相應(yīng)指導(dǎo)下，多數(shù)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生都能夠按照教材內(nèi)提供的方法，完成全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并得出有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是在不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，對(duì)于相同或類似實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)量方法卻不能夠進(jìn)行靈活運(yùn)用和歸納，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的能力也存在著一定程度的不足，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力，高校學(xué)生普遍較差。而對(duì)以上問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，我們認(rèn)為，主要在于當(dāng)前高校物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)模式，對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成情況以及實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果更加重視，而忽視了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中所能夠吸收到的實(shí)驗(yàn)方法以及能力等，所以經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐課程教學(xué)之后，學(xué)生能夠在其中獲得分析能力，而難以對(duì)其中所包含的實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)行有效歸納總結(jié)，也就導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的能力及對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生的感知、記憶和思維都會(huì)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)結(jié)果上得到充分體現(xiàn)，但是對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的技術(shù)及技能，卻難以進(jìn)行系統(tǒng)化的關(guān)注，也就使學(xué)生對(duì)基本的物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及技能的掌握產(chǎn)生不利的影響。以此為基礎(chǔ)，我們認(rèn)為，在進(jìn)行高校物理實(shí)驗(yàn)的過程中，為了保障素質(zhì)教育能夠得到全面貫徹，為了能夠?qū)Ω咝W(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?chuàng)新能力進(jìn)行有效培養(yǎng)，學(xué)校方面必須對(duì)高校物理課程的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)模式進(jìn)行相應(yīng)的改革和調(diào)整，使其能夠與教育方針和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行有效的匹配。

2 高校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)應(yīng)突顯實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技能

2.1 物理實(shí)驗(yàn)是成熟的、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

從數(shù)百年前伽利略創(chuàng)建科學(xué)實(shí)驗(yàn)至今，物理實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為一門系統(tǒng)的技術(shù)，其中主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡目尚行匝芯俊?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇和研制、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施與控制等多方面技能和方法的集合。由此我們可以認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的形成和發(fā)展及創(chuàng)新，能夠?yàn)榛A(chǔ)科學(xué)發(fā)展打下重要基礎(chǔ)。

對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)及物質(zhì)存在方式進(jìn)行研究，最基本的手段就是開展物理實(shí)驗(yàn)。根據(jù)研究和總結(jié)，我們認(rèn)為，物理實(shí)驗(yàn)具有以下三個(gè)方面的特點(diǎn)，第一個(gè)特點(diǎn)是普遍性，因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)?zāi)軌蛏婕暗綗?、電、磁、光、力及近代物理各個(gè)學(xué)科;第二個(gè)特點(diǎn)是基本性，一切實(shí)驗(yàn)都需要以物理實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ);第三個(gè)特點(diǎn)是普適性，主要在于物理實(shí)驗(yàn)已經(jīng)能夠在任何一個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行有效滲透。因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)的這些特點(diǎn)，其方法手段以及理論知識(shí)均能夠成為進(jìn)行任何實(shí)驗(yàn)所需應(yīng)用的最普遍和最基本的方法和手段，即使是進(jìn)行高端和復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，只要將該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定程度的分解，基本上都能夠使其轉(zhuǎn)化成為常見的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所以對(duì)物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)與技能進(jìn)行有效的掌握，是開展其他實(shí)驗(yàn)的必然基礎(chǔ)。

2.2 高校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革的方向

因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)已經(jīng)形成了完整、系統(tǒng)的技術(shù)模式，所以在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過程中，教師應(yīng)該將教學(xué)的主要目的集中于對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及技能的掌握情況方面。教師需要在進(jìn)行教學(xué)的過程中，提高對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技能水平的要求，在教學(xué)過程中對(duì)必要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行安排，以促使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技能得到有效地鞏固;教師要能夠意識(shí)到：雖然實(shí)驗(yàn)可以有效鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，但進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生需要做的不僅是動(dòng)手，而是需要對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行有效掌握。教師只有真正認(rèn)識(shí)到這些問題，才能夠真正對(duì)教學(xué)認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行遵守，也才能夠?qū)Ξ?dāng)前高校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中所存在的不足之處進(jìn)行補(bǔ)充和改善。

3 高校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容改革的嘗試

雖然高校中物理課程與物理實(shí)驗(yàn)課程具有密切的關(guān)聯(lián)，但二者又相互獨(dú)立。物理實(shí)驗(yàn)課程主要教授的是物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技能，所以我們也可以認(rèn)為，物理課程是為物理實(shí)驗(yàn)課程所服務(wù)的，其教學(xué)內(nèi)容以及核心都能夠系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移到物理實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及技能方面。

所以，高校物理實(shí)驗(yàn)課程的教材應(yīng)該能夠具有獨(dú)立的且系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技能教學(xué)，并要求教師系統(tǒng)講解、學(xué)生認(rèn)真閱讀，以促使學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技能得到有效訓(xùn)練，并能夠在實(shí)踐過程中起到良好效果。

4 結(jié)束語

雖然從事實(shí)方面我們能夠了解到，多數(shù)人在大學(xué)畢業(yè)進(jìn)入社會(huì)工作之后，通常不會(huì)遇到進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，但是在學(xué)習(xí)過程中所獲得的物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法及能力，卻能夠在日常生活和工作中起到重要的作用。由此可見，掌握科學(xué)方法和掌握科學(xué)理論，具有同樣重要的意義，所以在高校物理實(shí)驗(yàn)課程中，要求學(xué)生能夠?qū)ξ锢韺?shí)驗(yàn)技術(shù)和技能進(jìn)行有效的掌握，有利于對(duì)學(xué)生的綜合思維能力及分析思維能力進(jìn)行有效培養(yǎng)，從而促使學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫教岣?，同時(shí)也有利于學(xué)生進(jìn)入社會(huì)以后自身工作能力的增強(qiáng)。

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作者簡(jiǎn)介：王莎莎（1986-），女，山東利津人，碩士研究生，講師，研究：物理學(xué)。