大學(xué)物理實驗教學(xué)改革探討

王劍 周思華

（周口師范學(xué)院 物理與電子工程系，河南 周口 466001）

1 前言

大學(xué)物理實驗現(xiàn)在被教育部定為理工科本科生的八門必修公共課之一，是對學(xué)生進行科學(xué)實驗訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ闹匾h(huán)節(jié)。通過大學(xué)物理實驗課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握一些儀器的使用方法，并通過發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀，實事求是的工作作風(fēng)，勇于創(chuàng)新的個性品質(zhì)。

現(xiàn)行大學(xué)物理實驗教學(xué)存在諸多弊端，具體表現(xiàn)在實驗項目偏重經(jīng)典、教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法落后等問題，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，為適應(yīng)社會的發(fā)展，我們應(yīng)從實際出發(fā)，有必要提出大學(xué)物理實驗教學(xué)改革方案。

2 大學(xué)物理實驗的地位和作用

大學(xué)物理實驗不同于其他課程，它是一門獨立的、實踐性很強的課程，對很多專業(yè)的學(xué)生而言是唯一一門可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力的課。與其他課程相比他更注重學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，在培養(yǎng)學(xué)生方面有很強的綜合性。這一課程不僅要求學(xué)生有較為扎實的物理知識，同時要求學(xué)生具有較強的動手能力、分析問題解決問題的能力，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科研精神，要求學(xué)生具備敏銳的觀察能力。另外由于幾乎所有環(huán)節(jié)都要學(xué)生自己完成，所以具有一定的挑戰(zhàn)性，因為每個實驗都相當(dāng)于一個小的科研活動，所以可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

大學(xué)物理實驗的作用表現(xiàn)在以下兩方面：

（1）作為課程本身而言，它于大學(xué)物理相輔相成。大學(xué)物理實驗是從大學(xué)物理中挑出一些知識片段，并把這些片段在實驗室里表現(xiàn)出來，并以此作為培養(yǎng)學(xué)生的手段。當(dāng)前大學(xué)物理和大學(xué)物理實驗大都是同時開課，但是由于實驗室條件等原因，有些大學(xué)物理實驗要開在大學(xué)物理的相關(guān)知識開課之前，有的開在之后。前一種情況，由于學(xué)生沒有實驗的知識背景，在傳統(tǒng)教學(xué)方法下，學(xué)生會感到這一節(jié)課很難。但是我認(rèn)為，這種情況更能促進學(xué)生能力的提高，發(fā)揮實驗課的作用，更符合物理學(xué)的發(fā)展規(guī)律。后一種情況是對物理知識的一般驗證和應(yīng)用，可以加深對物理知識的理解，同時在實驗中獲得一定的實驗?zāi)芰Α?/p>

當(dāng)前科技創(chuàng)新是我國經(jīng)濟發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，我國的經(jīng)濟發(fā)展需要大批高科技人才。當(dāng)前我國的科技現(xiàn)狀是，在理論上緊跟國際水平，有些領(lǐng)域還處于領(lǐng)先地位；在技術(shù)方面和國際平均水平差距較大；在科技轉(zhuǎn)化方面差距就更大，我國平均科技轉(zhuǎn)化率為5%，遠(yuǎn)低于國際水平。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的一個重要原因是我國缺少能夠進行科技轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新人才。在政府的號召下，在當(dāng)前的社會形勢下，“創(chuàng)新型”成為了高等院校人才培養(yǎng)一大特色。而大學(xué)物理實驗課以其自身特點成為了完成這一使命的重要戰(zhàn)場。就當(dāng)前教育狀況而言，其他課程更加注重知識的傳授。而大學(xué)物理實驗是物理知識的求證和應(yīng)用，是知識和實際應(yīng)用之間的橋梁，更注重知識的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，符合科學(xué)發(fā)展應(yīng)用社會這一特點。而實驗結(jié)論又可以驗證物理規(guī)律，深化對知識本身的理解。實驗分為驗證性實驗和應(yīng)用性實驗，驗證性實驗突出物理知識的證明，比如旋光率實驗，霍爾效應(yīng)實驗等。應(yīng)用性實驗強調(diào)知識的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，例如電子傳感器實驗。但無論是那種實驗我們的中心任務(wù)是通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的各項能力，為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)服務(wù)。物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，對其他科學(xué)有強大的支持作用，物理知識廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，對其他科學(xué)起著促進和制約作用。作為一個非物理領(lǐng)域的科技人員具備一定的物理知識和科學(xué)儀器的操作能力是非常必要的，而大學(xué)物理實驗正好可以部分的滿足這種要求。

（2）大學(xué)物理實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的多方面能力，比如思維能力，動手能力，觀察能力，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力表達能力，協(xié)調(diào)能力等，但主要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，使學(xué)生獲得一定的創(chuàng)新意識和初步的科研素質(zhì)（包括實驗技能和科研品質(zhì)），促進學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

3 大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀及改革方案

3.1 課程體系方面

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)中，內(nèi)容陳舊，與現(xiàn)實生產(chǎn)、生活及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)缺乏必要聯(lián)系，難于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性；實驗資源有限，給學(xué)生沒有更多的選擇性，不能適應(yīng)不同專業(yè)方向不同興趣的學(xué)生的需求，不能滿足多元化的人才培養(yǎng)需要。

我們提出的課程體系的改革方案是根據(jù)多元人才培養(yǎng)模式設(shè)置多種層次的實驗教學(xué)目標(biāo)，把實驗課程分為(1)基礎(chǔ)實驗，讓學(xué)生通過這一階段的訓(xùn)練，熟悉基本實驗儀器的使用，掌握物理實驗的基本方法，學(xué)會實驗數(shù)據(jù)分析與處理并能正確完成科學(xué)實驗報告；(2)綜合與設(shè)計性實驗。這一階段讓學(xué)生了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的測試方法和手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題能力；（3）科學(xué)小實驗。這一階段讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有條件就某一課題進行實驗設(shè)計，課題選擇是開放性的，并不局限于教材，重點培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)。

新實驗課程的組成部分為：基礎(chǔ)實驗、綜合與設(shè)計性實驗、科學(xué)小實驗，形成從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從接授知識到培養(yǎng)綜合能力，逐級提高的一、二、三級物理實驗課程新體系。每一級物理實驗標(biāo)志著不同實驗技能和科學(xué)思維水平。

3.2 教學(xué)方法方面

目前的教學(xué)方法沿襲傳統(tǒng)的方式。教師在上課前把實驗原理步驟等統(tǒng)講一遍，尤其是步驟和注意事項，講的唯恐不精，唯恐學(xué)生不能完成實驗。這樣很大的拘束了學(xué)生的思維空間，根本不能達到培養(yǎng)能力，鍛煉思維和增強創(chuàng)新意識的目標(biāo)。除了驗證物理知識，鍛煉動手能力外，其他目標(biāo)幾乎無從談起。

我們提出的教學(xué)方法的改革方案是弱化實驗前教師講授環(huán)節(jié)，增加實驗課前及課后討論環(huán)節(jié)。學(xué)生必須自學(xué)實驗有關(guān)內(nèi)容，包括原理的掌握，儀器的原理及應(yīng)用，實驗過程的理解或設(shè)計等等。學(xué)生自己獨立或和其他同學(xué)合作完成實驗和實驗報告。學(xué)生可在課前討論新設(shè)計的實驗方案可行性，也可把實驗發(fā)現(xiàn)的問題放到課后討論環(huán)節(jié)解決，更能加深對知識的理解。

4 改革方案的實施要求

4.1 對教師的要求

改革方案弱化教師講授，看似忽視了老師的地位，其實恰恰相反，改革方案對教師的要求更高。教師要先弄清學(xué)生是怎么想的，怎么做的，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題之所在，這一點在實驗課的討論環(huán)節(jié)必須得到充分的體現(xiàn)。只有這樣做學(xué)生的動手能力分析問題解決問題的能力才能逐步提高。改革方案要求教師不僅有很強的實驗技能，還要會把這種技能付給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，毫不忽視學(xué)生的主體地位。

4.2 對學(xué)生的要求

改革方案要求學(xué)生具有很強的學(xué)習(xí)自主性。只有認(rèn)真準(zhǔn)備實驗，在理論上搞清實驗原理，在實踐上明確實驗?zāi)繕?biāo)、實驗內(nèi)容和實驗步驟，在數(shù)據(jù)處理上掌握處理數(shù)據(jù)的科學(xué)方法，才可以順利完成實驗并得到能力的提升。

4.3 對實驗資料的要求

改革方案既然要求學(xué)生獨立的徹底的完成實驗的準(zhǔn)備工作，那么實驗資料的編寫就應(yīng)從從學(xué)生角度出發(fā)，應(yīng)盡量簡練，多用圖列闡述問題，做到言簡意賅。應(yīng)當(dāng)注意的是，對于綜合與設(shè)計性實驗和科學(xué)小實驗，切勿對實驗步驟的講解太細(xì)，只要提出幾點大致目標(biāo)就行。

5 結(jié)束語

應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，我們提出的大學(xué)物理實驗改革方案還不成熟，有很多問題需要解決，比如實驗教學(xué)與大學(xué)物理理論教學(xué)的配合問題、教學(xué)計劃的修訂和新課程體系的細(xì)化等等。但是此方案的是以培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰槌霭l(fā)點，特別強調(diào)學(xué)生得主體地位，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，在培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Φ耐瑫r，注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。我們相信，隨著付諸實踐，在應(yīng)用中發(fā)展，發(fā)展中應(yīng)用，定能成為大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的新模式。

[2]潘蕾；深化實驗教學(xué)改革,適應(yīng)人才培養(yǎng)需要[J]；實驗技術(shù)與管理；2002年03期

[3]吳云沛；大學(xué)物理實驗教學(xué)探討[J]；科技信息(學(xué)術(shù)研究)；2007年 04期