大學物理基礎實驗教學現(xiàn)狀的調(diào)查分析*①

桑芝芳

(蘇州大學物理科學與技術(shù)學院 江蘇 蘇州 215006)

彭玉華

(北京市海淀外國語實驗學校 北京 100195)

大學物理實驗作為理工科學生一門必修的重要的基礎實驗課程,是學生在大學階段接觸到的第一門系統(tǒng)學習實驗知識、掌握實驗技能和實驗方法的課程．物理實驗課不僅能激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，培養(yǎng)大學生的觀察能力、操作能力、分析和推理能力，而且還可以促進學生對其他學科的學習，養(yǎng)成勇于創(chuàng)新、善于交流、樂于合作、勤于實踐的科學態(tài)度和作風．因此，如何上好大學物理實驗課程、提高教學效果一直是廣大實驗教師所關(guān)注的問題．要想解決這些問題，必須先了解目前大學物理實驗教學的現(xiàn)狀，為此，筆者設計了調(diào)查問卷對幾所高校大學物理實驗教學現(xiàn)狀做了調(diào)查分析．

1 大學物理實驗課程的教學目標

和高中物理課程不同，大學物理實驗課程沒有統(tǒng)一的教學目標，對于不同學校、不同專業(yè)學生有不同的要求．各高校在教學中具有充分的自主性、選擇性，有助于彰顯各高校的教學特色．本文在分析幾所211高校理工科專業(yè)學生教學目標的基礎上，總結(jié)了理工科專業(yè)本科學生大學物理實驗課程的教學目標如下.

(1)通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析，研究物理現(xiàn)象、驗證物理規(guī)律和對物理量進行測量，掌握常用的物理實驗方法和基本物理量的測量方法．

(2)掌握常用基本物理實驗儀器的原理和性能，掌握常用的實驗操作技術(shù)，能夠正確使用、調(diào)節(jié)和讀數(shù)；能夠?qū)ΤＲ妼嶒炏到y(tǒng)故障進行分析、判斷和排除等．

(3)能夠在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并學習解決問題的科學方法,逐步提高學生綜合運用所學知識、技能解決實際問題的能力．

(4)掌握誤差分析理論和不確定度評定的基本方法，培養(yǎng)正確分析和處理實驗數(shù)據(jù)的能力．

(5)能夠融合實驗原理、設計思想、實驗方法及相關(guān)的理論知識，對實驗結(jié)果進行分析、判斷、歸納與綜合，提高學生的分析與研究能力．

(6)能夠完成符合規(guī)范要求的設計性、綜合性實驗,或具有研究性、創(chuàng)意性內(nèi)容的實驗,逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力．

(7)培養(yǎng)和提高學生的科學實驗素養(yǎng)，使學生具有理論聯(lián)系實際和實事求是的科學作風、嚴肅認真的工作態(tài)度、主動研究的探索精神和遵守紀律、愛護公共財物的優(yōu)良品德．

2 大學物理實驗的教學體系內(nèi)容和教學方式

大學物理實驗教學體系一般為基礎性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗、拓展性實驗等．內(nèi)容主要包括物理實驗的基本知識、力學實驗、熱學實驗、電磁學實驗、光學實驗、近代物理實驗等．大學物理實驗課程和大學物理課程同時開設，教學方式為學生分組實驗，將學生分成2～4人一組，按實驗安排表循環(huán)實驗．基礎性實驗時間一般為2課時，共90分鐘．

3 大學物理基礎性實驗教學現(xiàn)狀的調(diào)查研究

為了了解大學物理基礎性實驗教學現(xiàn)狀，筆者對幾所211高校已完成大學物理基礎性實驗部分學習的110名學生做了問卷調(diào)查，并隨機抽取了100份實驗報告做了分析．調(diào)查內(nèi)容主要包括學生對物理實驗的興趣、態(tài)度、實驗完成情況等方面．

3.1 學生對物理實驗的興趣態(tài)度的調(diào)查

調(diào)查表明，有81%的學生認為物理實驗很重要，并有61%的學生對實驗較感興趣，能夠獨立完成每一個實驗；有8%的學生對實驗非常感興趣，除了完成要求的實驗之外，還會在課外自己去實驗室做實驗.有31%的學生對物理實驗不感興趣，認為做實驗就是在浪費時間．通過大學物理基礎性實驗的學習，只有27%的學生認為自己對物理實驗興趣提高了，有35%的學生認為自己對物理實驗的興趣沒什么變化，甚至有38%的學生認為自己對物理實驗的興趣降低了．由此可知，大部分學生認識到實驗的重要性，并對實驗較感興趣；但仍有不少學生對實驗缺乏興趣，大學物理實驗課程對學生實驗興趣的培養(yǎng)有待加強．

3.2 學生實驗完成情況的調(diào)查

筆者主要從學生的實驗預習、實驗課堂表現(xiàn)、課后反思這三個方面做了調(diào)查分析．

(1)預習階段

在預習階段，主要調(diào)查了學生對預習重要性的認識、預習的內(nèi)容、方式及預習效果．調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有86%的學生認為實驗預習非常重要，預習有助于實驗的順利開展；但仍有14%的學生認為實驗預習不重要，也不愿浪費時間去預習．預習內(nèi)容基本都是實驗原理、實驗儀器和實驗步驟．預習方式上，91%的學生是通過閱讀實驗課本進行預習；值得關(guān)注的是有9%的學生除了看課本之外還自己去查相關(guān)資料、書籍進行預習．預習效果方面，只有3%的學生通過自己的預習能全部掌握實驗原理、步驟等內(nèi)容；41%的學生能理解大部分；45%的學生掌握很少；還有11%的學生根本不理解，完全應付預習．由此可知，雖然大部分的學生認識到了預習實驗的重要性，但預習的方法比較單一，預習效果較差．

(2)實驗階段

在實驗的教學方式方面，有40%的學生反映教師的做法就是“先講解實驗原理，然后演示一下實驗過程，最后讓學生自己做”.有56%的學生反映教師的做法是“先講解實驗原理，然后講一下實驗的主要步驟和注意事項，最后讓學生自己做”．在教師講解和演示過程中，有73%的學生能認真聽教師的講解，積極思考教師提出的問題；但仍有27%的學生沒聽教師的講解，或不理解教師的講授內(nèi)容．在實驗操作方面，有78%的學生能按照教師講解的實驗方法、實驗步驟等通過小組內(nèi)合作完成實驗，有22%的學生需在教師的指導或其他組同學的幫助下完成實驗內(nèi)容．在學生做實驗遇到困難或遇到實驗系統(tǒng)故障時，有94%的學生是和其他同學商量或是請教教師幫助解決；只有6%的學生是通過自己思考、分析，從而排除實驗故障．學生在實驗失敗時，有46%的學生會重復做實驗，尋找失敗的原因；但仍有46%的學生是湊實驗數(shù)據(jù)，來得到實驗結(jié)論；有6%的學生直接將失敗的結(jié)果寫在實驗報告上，不去思考失敗的原因；還有2%的學生干脆抄寫別人的實驗結(jié)果應付了事．當學生做完實驗還有剩余時間時，只有10%的學生會繼續(xù)研究、思考實驗及其相關(guān)問題；有13%的學生會幫助其他同學完成實驗；有22%的學生留下來只是完成實驗報告在課后他們不愿花太多時間在寫實驗報告上.其余學生則選擇馬上離開實驗室，覺得在實驗室呆著也沒事干．實驗過程中對教師的依賴性方面，有21%的學生認為在實驗過程中對教師的依賴性很大；有50%的學生認為對教師的依賴性比較大；還有18%的學生認為對教師的依賴性一般；僅有11%的學生對教師的依賴性很小或沒有依賴性．

由于課前預習效果較差，課上有很多學生不理解教師的講授內(nèi)容，從而在實驗時對教師的依賴性很強；在實驗失敗時，絕大部分學生不能通過自己的思考來解決，而是需要同學或教師的幫助，有的甚至通過湊數(shù)據(jù)、抄寫他人的實驗數(shù)據(jù)來完成實驗；學生完成實驗后只有很少學生會再去思考實驗，熟悉儀器．

(3)課后反思階段

在課后反思階段，筆者主要是從學生完成實驗報告情況、數(shù)據(jù)處理情況、是否對實驗進行反思等方面來調(diào)查的．對于在課上沒有很好完成的實驗，只有11%的學生會利用業(yè)余時間主動去實驗室重做：其余學生在教師沒有要求的情況下，不會去做．在完成實驗報告方面，有82%的學生每次都能獨立完成實驗報告，其余學生都存在參考別人的或抄寫別人的情況，應付完成實驗報告．在數(shù)據(jù)處理方面，只有47%的學生能應用誤差理論，正確分析、處理實驗數(shù)據(jù)，從而得到實驗結(jié)論， 37%的學生能基本掌握數(shù)據(jù)處理方法，其余的學生只是部分掌握．關(guān)于實驗思考題的完成情況，有70%的學生能認真思考，獨立完成實驗思考題；18%的學生會和其他同學討論完成；但有12%的學生自己不思考，完全照抄別人的結(jié)論．在實驗反思方面，只有2%的學生積極思考本次實驗的優(yōu)點和不足；有80%的學生有時候會思考；還有18%的學生從來都不會去思考．

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分學生不能獨立完成實驗報告，存在抄寫的情況.學生的數(shù)據(jù)處理能力、分析問題和解決問題能力還有待加強．

4 大學物理基礎性實驗教學建議

4.1 更新觀念提高大學生對物理實驗的重視程度激發(fā)學生對物理實驗的興趣

興趣是最好的教師，它是推動學生學習的最實際的內(nèi)部動力；具有強烈學習興趣或求知欲的學生，常常會津津有味地學習，并得到很大的滿足感．在實驗緒論課上可以結(jié)合物理學史上一些著名的實驗介紹物理實驗在物理學發(fā)展和技術(shù)進步中的重要作用.實驗課程是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和實驗能力的重要課程．在實驗教學中要重視實驗與理論的銜接，啟發(fā)學生用所學的理論知識去觀察實驗現(xiàn)象，分析解決實驗中出現(xiàn)的問題，使學生意識到實驗和理論一樣是物理學的重要內(nèi)容，不存在孰重孰輕的問題，從而有利于提高學生對實驗的重視程度，激發(fā)他們對物理實驗的興趣．

4.2 合理安排實驗內(nèi)容提供實驗預習網(wǎng)絡平臺提高實驗預習效果

實驗內(nèi)容安排要注意盡可能與理論課程進度相匹配.若在具有相應理論知識儲備的情況下預習實驗，學生就較容易理解實驗原理和實驗內(nèi)容．要充分發(fā)揮現(xiàn)代教學技術(shù)在物理實驗中的應用，開發(fā)實驗預習網(wǎng)絡系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中可介紹實驗原理，介紹主要實驗儀器的結(jié)構(gòu)、原理、性能以及儀器的調(diào)整方法，甚至可以使學生自主選擇實驗儀器，自主設計實驗方案，開展虛擬、仿真實驗，從而使學生得到充分的預習，提高實驗預習效果．

4.3 改進實驗教學方式實現(xiàn)由“教師為中心”向“學生為中心”的教學方式的轉(zhuǎn)變

在實驗教學過程中，要突出學生的主體地位.在學生充分預習的基礎上，采用提問或?qū)W生講解的方式明確實驗目的和實驗方法，了解實驗儀器的性能和注意事項.學生操作時教師巡視于各組之間，指導學生正確使用、調(diào)節(jié)實驗儀器，正確選擇實驗條件，正確讀數(shù)；引導學生仔細觀察和思考實驗現(xiàn)象，尤其是反?，F(xiàn)象或偶然現(xiàn)象更要仔細分析，實驗中的偶然現(xiàn)象有時并非偶然，它常能暴露我們的思維缺陷和實驗不足；鼓勵學生自行分析和解決實驗中遇到的問題，排除簡單的實驗故障，減少對教師的依賴性．

4.4 重視實驗報告提高學生實驗數(shù)據(jù)處理能力和實驗結(jié)果的表達能力

實驗報告是實驗結(jié)果的綜合反映.通過完成實驗報告可以培養(yǎng)學生應用數(shù)學理論及方法對所測的物理量進行定量分析、計算和描述的能力；從實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)出發(fā)，通過分析、判斷、概括等一系列的思維過程得出實驗結(jié)論的能力、誤差分析能力等．因此要加強實驗基本知識，尤其是誤差理論的教學，介紹分析和處理實驗數(shù)據(jù)的方法等，鼓勵學生主動對實驗進行反思，提出問題或建議，嚴把實驗報告的質(zhì)量關(guān)，杜絕抄寫實驗報告．

總之，在實驗教學過程中，要充分調(diào)動學生的主動性和積極性，改進教學方式，盡量創(chuàng)造條件讓學生充分預習實驗、正確操作實驗、正確分析和處理實驗數(shù)據(jù)，鼓勵學生獨立思考，從而提高實驗教學效果．

參考文獻

1 李靈杰. 物理實驗教學中學生消極心理定勢分析. 物理實驗, 2000, 20(7):27～28

2 俞熹，王煜. 大學物理實驗課程中的一些誤區(qū)及改革. 物理實驗, 2009,29(1): 14～16

3 楊小靜,季誠響,張民. 提高大學物理實驗教學質(zhì)量的幾點建議. 大學物理實驗, 2009，22(2):106～108

4 王勇，梅忠義. 問題與對策:大學物理實驗教學改革探討. 湖北廣播電視大學學報, 2008(4)

5 江美福，方建興. 大學物理實驗教程. 北京：科學出版社，2009

6 陶洪. 物理實驗教學論. 南寧：廣西教育出版社，1997