關(guān)于物理實驗的設(shè)想

高如強

物理學(xué)是實驗科學(xué)，物理概念的建立和物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都依賴于反復(fù)的實驗。物理實驗課的目的是：使學(xué)生在實驗的基本知識、基本方法、基本技能等方面受到較系統(tǒng)的訓(xùn)練，加深對物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律的理解和掌握，培養(yǎng)良好的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實踐能力。

一、 改革物理實驗教學(xué)，努力培養(yǎng)創(chuàng)新人才

（一）、精選必做實驗，擴大選做實驗

可對原有實驗做認(rèn)真細(xì)致的分析和反復(fù)多層次的討論，從中精選1/3～1/2最基本的實驗為"必做實驗"。這些實驗需具有特別重要的意義和十分明確的要求，包括物理實驗領(lǐng)域最主要的內(nèi)容。

其它大部分實驗改為"選做實驗"，同時增加許多新實驗供學(xué)生選擇。選做實驗內(nèi)容廣泛，方法新穎，充滿現(xiàn)代氣息，必然深受學(xué)生歡迎。有實驗供學(xué)生選擇，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，有利于他們創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和個性的發(fā)展。

（二）、實驗園地和自學(xué)實驗

為了讓學(xué)生有自由進(jìn)行實驗活動的條件，可開辟一定面積的"實驗園地"，并開設(shè)自學(xué)實驗選修課。

在實驗園地里，放置各種類型的即將報廢的儀器，如示波器、顯光鏡、計算機等。學(xué)生可在園地里進(jìn)行自己喜愛的實驗活動。園地實行"拆壞無過。修好有功，創(chuàng)新有獎"的原則，學(xué)生可以不必但心損壞儀器的賠償，因而可大膽的拆、裝、創(chuàng)。

（三）、小課題實驗和綜合實驗

在學(xué)生較好的完成了基本實驗的基礎(chǔ)上，開設(shè)"小課題實驗"和"綜合實驗"，以進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新精神。

總之，為了培養(yǎng)創(chuàng)新人才，物理實驗教學(xué)改革在這方面的工作大有可為。

二.對設(shè)計性實驗的一些建議

（一）、原理設(shè)計性實驗

為了克服作業(yè)和實際操作性設(shè)計實驗的不足，在理論教學(xué)中，除通常的作業(yè)外，通過讓學(xué)生完成一定數(shù)量的原理性設(shè)計實驗，也是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識和創(chuàng)新能力的方法。

（二）、實際操作性設(shè)計實驗

實際操作性設(shè)計實驗，要求學(xué)生不僅給出實驗原理、所需儀器、操作步驟等，而且要實際操作。要求實驗室要有充足的儀器，或者需要給學(xué)生指定一定的儀器范圍。

（三）、制作性設(shè)計實驗

要求學(xué)生按照一定的物理原理，設(shè)計并制作某一裝置，來驗證某一規(guī)律或達(dá)到某一特定目地。例如制作一裝置，使一只雞蛋隨之從四樓落下而不破，并要求所用原料最少。

三.在物理實驗中引入計算機輔助教學(xué)

在物理實驗中引入計算機輔助教學(xué)，必須保持其課程的主體性和基本內(nèi)容不變，緊緊地圍繞著實驗方法和技能的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練來選好題材和內(nèi)容。

1）計算機輔助教學(xué)（CAI），主要用計算機課件來幫助學(xué)生做好預(yù)習(xí)、思考問題和對一些較難調(diào)節(jié)的儀器、裝置或較難做好的實驗給予啟發(fā)和提示。

2）對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析。 在物理實驗中，對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析是必不可少的。有一些處理比較繁雜，手工計算很困難，改用計算機輔助來做就容易得多。在基礎(chǔ)物理實驗階段，主要是應(yīng)用微機輔助來做的擬合、查值、誤差計算和圖表的制作。

3）模擬實驗 在物理實驗中，有一些驗證性實驗對測量精度要求比較高，采用儀器測量難以達(dá)到要求。還有一些實驗是對過程或現(xiàn)象進(jìn)行研究的，使用儀器裝置無法做到或缺陷較多。對于這一類儀器做不到或效果不好的實驗，可以用計算機模擬實驗的辦法來解決。

4）輔助測試和過程監(jiān)控 這是計算機應(yīng)用的硬件基礎(chǔ)，主要包括接口的連接與使用;數(shù)據(jù)的采集、存儲;實驗過程的監(jiān)測，控制。

在基礎(chǔ)物理實驗中引入微機輔助教學(xué)有利于學(xué)生早一點學(xué)習(xí)計算機的應(yīng)用，但在教學(xué)安排上 ，要注意一些問題

1）分階段進(jìn)行。將微機輔助實驗的方法和技術(shù)分解成若干個單元，在進(jìn)行教學(xué)時將各個單元分散安排到各段實驗中，按先易后難，先簡單后復(fù)雜編排好

2）注意各有關(guān)教學(xué)內(nèi)容之間的配合，如程序的設(shè)計和算法語言，必要的高數(shù)知識的配合;微機輔助測試和算法語言、接口技術(shù)的配合等等，要注意安排好。

3）不要面面俱到而是有所選擇。由于基礎(chǔ)物理實驗的性質(zhì)和教學(xué)課時的限制，引入過多的計算機機應(yīng)用是不行的。因此必須根據(jù)具體情況來選取適合該專業(yè)的題材。

總之，在物理實驗中引入計算機輔助教學(xué)，對于物理教學(xué)和科學(xué)研究都具有重大的意義，前景非常廣闊。

四.物理實驗中優(yōu)化學(xué)生實驗心理

據(jù)調(diào)查，形成學(xué)生不良實驗心理的原因主要包括以下幾個方面 1）來自我國應(yīng)試教育心理的影響，學(xué)生認(rèn)為物理實驗是以鞏固理論知識為主，對于自身實驗技能和獨立意識"幫助不大" 2）來自實驗課本身教材、教學(xué)設(shè)計、教法陳舊的影響。這種缺乏創(chuàng)意和趣味的實驗教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的求知欲 3）來自教書與育人脫節(jié)的影響。

學(xué)生在實驗中暴露的心理問題，很大程度上需要從教育觀念和辦學(xué)思路上加以解決，只有使新的教育思想從觀念上得到確立，化解和調(diào)適這些制約教學(xué)效果的不良心理定勢才能收到實效。

改進(jìn)物理實驗考試方法。動力是在壓力下產(chǎn)生的，學(xué)生學(xué)不好物理實驗，一定程度上也在于考試壓力不大或沒有考試壓力。所以要對物理實驗課進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化考試，這樣對規(guī)范實驗教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量起到重大的作用。

必需加強教學(xué)中的思想疏導(dǎo)工作，傳授知識和灌輸?shù)览黼p管齊下。大學(xué)物理實驗確實需要精講細(xì)作，但決不意味著教師可以忽視育人的責(zé)任。由于學(xué)生在整個中學(xué)時代都是一種應(yīng)試教育的氣氛下走過來的，思想觀念還很不成熟，忽然有一種開放式的環(huán)境中由自己思考和安排一切還不具備條件，如果在教學(xué)中缺乏成才目標(biāo)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)、努力方向和實現(xiàn)立足點等問題的疏導(dǎo)，提高教學(xué)質(zhì)量就失去了保證。

綜上所述，優(yōu)化實驗心理是提高物理教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生實踐能力生成的一個重要環(huán)節(jié)，挖掘這方面的潛力是高校實驗教學(xué)改革不可忽視的內(nèi)容之一。