在大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中實施素質(zhì)教育

裴秋雨 王文芳

(河南城建學(xué)院數(shù)理系 河南 平頂山 467044)

當前, 素質(zhì)教育已成為我國教育改革的主旋律．素質(zhì)教育是依據(jù)人的發(fā)展和社會發(fā)展的實際需要，以全面提高全體學(xué)生的基本素質(zhì)為根本目的，以尊重學(xué)生主體和主動精神、注重開發(fā)人的智慧潛能、注重形成人的健全個性為根本特征的教育 ．

素質(zhì)教育，一是整體性，面向全體學(xué)生，使每個人都在他們原有的基礎(chǔ)上有所發(fā)展，都在他們天賦允許的范圍內(nèi)充分發(fā)展；二是全面性，素質(zhì)教育要求全面發(fā)展和整體發(fā)展, 要求全面發(fā)展學(xué)生的生理素質(zhì)、道德素質(zhì)、心理素質(zhì)和文化素質(zhì)；三是主體性，素質(zhì)教育注重開發(fā)人的智慧潛能，注重形成人的精神力量的教育,它要喚起學(xué)生的主體意識，發(fā)展學(xué)生的主動精神，形成學(xué)生的精神力量，這是素質(zhì)教育活的靈魂，是對素質(zhì)教育思想的最關(guān)鍵要求．

1 大學(xué)物理實驗課使全體學(xué)生得到發(fā)展

大學(xué)物理實驗具有重要的素質(zhì)教育功能，是其他課程不可替代的．它是高等理工科院校對大學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門必修公共基礎(chǔ)課．然而大學(xué)生來自不同的地區(qū)，學(xué)習(xí)和生活背景不同，因此學(xué)生的知識基礎(chǔ)、實驗?zāi)芰?、學(xué)習(xí)方式、興趣愛好及個性特征都有所不同，差異是客觀存在的．因此應(yīng)根據(jù)學(xué)生實際情況和學(xué)生的認知發(fā)展特點，對大學(xué)物理實驗實行分層教學(xué), 在不同的階段完成不同的教學(xué)任務(wù)，逐步深入、逐層遞進，使全體學(xué)生在更高的層次上獲得更多的發(fā)展．

(1)教師在對學(xué)生進行深入細致的了解后，根據(jù)學(xué)生的特點將學(xué)生進行適當分層；

(2)將物理實驗分為若干層次,從預(yù)備性、基礎(chǔ)性實驗(全體學(xué)生都能達到的部分)、提高、綜合性實驗(大部分學(xué)生能達到的部分)和設(shè)計性實驗(能力強的學(xué)生能達到的部分)．

例如，有的學(xué)生是為了拿學(xué)分而來做實驗，有的學(xué)生本來對學(xué)習(xí)就不重視，上大學(xué)是為了混文憑，還有一部分學(xué)生是因為基礎(chǔ)太差，缺乏興趣和有畏難情緒等.這部分學(xué)生重點做基礎(chǔ)性實驗，如長度測量、密度測定、拉伸法測量金屬絲的楊氏彈性模量、剛體轉(zhuǎn)動慣量測量、示波器使用、薄透鏡焦距測量等，主要目的是訓(xùn)練學(xué)生對物理現(xiàn)象的觀察能力，激發(fā)學(xué)生對物理實驗的興趣，如果效果好，可再繼續(xù)做高一層次的實驗．而對于少部分學(xué)生，動手能力強，愛鉆研，喜歡做實驗，可通過做一些設(shè)計性實驗，如細絲直徑的測量、液體表面張力系數(shù)的測量、溫度計的設(shè)計和制作、光電傳感器的特性與應(yīng)用等，以及和教師一同做一些科研項目，鍛煉學(xué)生分析和解決實際問題的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使他們的能力得到更大的發(fā)展．

在實驗過程中讓不同層次的學(xué)生完成不同難度的任務(wù)，讓差等生吃得了，中等生吃得飽，優(yōu)等生吃得好．盡可能的給不同層次的學(xué)生創(chuàng)造主動參與的機會，讓每一位同學(xué)都能體驗到成功的快樂，讓每一位同學(xué)都在他們原有的基礎(chǔ)上有所發(fā)展．通過分層教學(xué)形成的階梯結(jié)構(gòu)幫助全體學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐步提高，得到全面、系統(tǒng)、嚴格的實驗技能的訓(xùn)練，提高全體學(xué)生科學(xué)地觀察、分析、研究和解決實際問題的能力．

2 大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中要發(fā)展學(xué)生全面性

2.1 養(yǎng)成良好的科學(xué)素質(zhì)

科學(xué)素質(zhì)是一個人在認識自然、學(xué)習(xí)研究科學(xué)知識的過程中所表現(xiàn)出來的思維方法、創(chuàng)造力和科學(xué)品質(zhì).科學(xué)素質(zhì)是在學(xué)習(xí)研究中形成的，科學(xué)素質(zhì)和學(xué)習(xí)研究二者密不可分．只有具備了良好科學(xué)素養(yǎng)的人才會對科學(xué)產(chǎn)生興趣并渴望探究，能發(fā)揚質(zhì)疑、驗證的科學(xué)精神，運用自己所掌握的科學(xué)知識和科學(xué)方法，去發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解答問題.同樣，經(jīng)過良好科學(xué)素養(yǎng)訓(xùn)練的學(xué)生才能夠在完成學(xué)業(yè)后，勝任生活、工作中的各種角色．

物理實驗作為物理學(xué)科的一個重要組成部分，對于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成具有更大的優(yōu)勢和直接的作用．

首先，物理實驗的內(nèi)容，有很多都是非常新奇有趣的，具有形象生動的特點，如果能夠適應(yīng)學(xué)生的能力、經(jīng)驗和理解水平，則易于引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣．興趣是最好的老師，雖然對于大學(xué)生來說學(xué)習(xí)更為依賴學(xué)生自身的主動性，但是仍不能忽略對他們求知欲的激發(fā)．實驗過程利于激勵學(xué)生的好奇心，學(xué)生容易受好奇心的驅(qū)使，對探究未知的結(jié)果表現(xiàn)出興趣．教師應(yīng)該以學(xué)習(xí)興趣為起點，激發(fā)學(xué)生的探究欲、創(chuàng)新能力等，使學(xué)生自發(fā)地形成內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機．學(xué)生對一些視覺性較強的實驗如“弦上的駐波實驗”、“偏振現(xiàn)象的觀測和分析”、“利用氣墊導(dǎo)軌驗證彈性碰撞”、“利用示波器觀察李薩如圖形”等實驗表現(xiàn)出非常濃厚的興趣．所以,教師應(yīng)該利用學(xué)生的這一特點，在物理實驗中使“看”、“聽”、“動”等多種能力協(xié)調(diào)發(fā)展，更好地提高學(xué)生的實驗積極性，激發(fā)學(xué)生挑戰(zhàn)自我的欲望．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實驗儀器和實驗方法也在不斷進步，大學(xué)生在深入學(xué)習(xí)后，如果能夠充分發(fā)揮自己的能力，對實驗儀器和實驗方法進行改進或?qū)嶒瀮?nèi)容進行拓展，不僅對所學(xué)知識進行了消化，而且對自己的能力也是一大挑戰(zhàn)，有利于使學(xué)生主動產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣．

其次，物理實驗本身即要求學(xué)生具有比較完備的科學(xué)素養(yǎng)和能力，否則將不能順利地完成實驗進程，并以此來獲得完整準確的結(jié)果．實驗的過程是學(xué)生自己動手探索科學(xué)的過程，在這個過程中，學(xué)生是一個積極的探究者．實驗前預(yù)習(xí)、實驗中操作、實驗后的數(shù)據(jù)處理及實驗分析等，每一個環(huán)節(jié)都要求學(xué)生認真對待，而在這些過程中，大部分學(xué)生只注重實驗操作，對實驗前和實驗后的工作不夠重視．如課前學(xué)生缺乏充分地預(yù)習(xí)，進入實驗室后，只知道實驗的大概，而不知其細節(jié)．經(jīng)常是一邊翻教材，一邊做實驗，或者按實驗步驟一步一步地照做，遇到一個很小的問題都要找教師，不清楚實驗儀器的原理和使用方法，對實驗中遇到的物理原理不十分清楚，只是單純地機械操作、記錄數(shù)據(jù)，缺乏積極性、主動性、探索性，及對實驗內(nèi)容的理解、實驗方法的改進和創(chuàng)新，更談不上對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．而對于實驗后的工作，也只是敷衍了事，只進行簡單的數(shù)據(jù)處理，而沒有詳細認真地做實驗分析、總結(jié)，這將直接影響到下一次實驗效果及學(xué)習(xí)情緒．因此，教師應(yīng)針對學(xué)生的具體情況，在實驗操作前，對學(xué)生的預(yù)習(xí)狀況進行了解，針對實驗操作中的重點、難點、易出現(xiàn)問題的地方，對學(xué)生進行簡單提問，促使他們重視預(yù)習(xí)．而對于實驗后的工作則要強調(diào)學(xué)生在實驗操作中就要細心觀察、及時記錄，便于實驗后分析、總結(jié)，善于對自己的工作做總結(jié)，才會有所收獲，才能使自己的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)能力得到提高．

最后，物理實驗?zāi)軌驅(qū)⒊橄蟮目茖W(xué)素養(yǎng)和能力具體化、物質(zhì)化，在實際教學(xué)過程中便于操作，有利于教師的教和學(xué)生的學(xué)．在實驗過程中，學(xué)生對實驗儀器、實驗過程及實驗結(jié)果都形成大量直觀的印象.這能使學(xué)生產(chǎn)生豐富的想象，進一步培養(yǎng)直覺思維的能力，激發(fā)學(xué)生的求知欲．實驗將抽象的知識轉(zhuǎn)化為具體可見的實驗現(xiàn)象，將灌輸?shù)倪^程轉(zhuǎn)化為學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造的過程．在動手實驗中，學(xué)習(xí)過程不再是被動、枯燥的接受過程，而是主動、有趣的吸收過程.在實驗中發(fā)現(xiàn)掌握知識，更加有利于學(xué)生高效直觀地掌握物理學(xué)的概念、規(guī)律，或者將已學(xué)的概念、規(guī)律應(yīng)用到實際問題中去．例如，“密立根的油滴實驗”讓學(xué)生能夠直觀地看到一個個懸浮的帶電油滴，這遠比空洞地向?qū)W生傳授“電荷是分立的”更加有說服力；通過測定晶體二極管伏安特性曲線，讓學(xué)生自己得出了二極管正向?qū)ê头聪蚪刂沟闹匾阅?；通過外光電效應(yīng)實驗，為學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解愛因斯坦的光電效應(yīng)方程時打下了實驗基礎(chǔ)．應(yīng)用波的疊加相消原理和條件,設(shè)計汽車、摩托車用的管道消聲器等．

2.2 穩(wěn)定的心理素質(zhì)和道德素質(zhì)

影響實驗教學(xué)過程的因素非常多，原理、方法和操作中的任意一個微小錯誤都將導(dǎo)致結(jié)果的錯誤．而對錯誤的結(jié)果或有問題的數(shù)據(jù)，學(xué)生更傾向?qū)⒃驓w咎于實驗儀器和客觀因素，不從主觀上找原因，表現(xiàn)為很浮躁和急于求成．更有甚者，編湊數(shù)據(jù)，敷衍了事．這些都反映出學(xué)生的科技道德意識淡薄以及心理素質(zhì)不成熟，作為教師應(yīng)認真、耐心地處理好這類問題，引導(dǎo)學(xué)生正確對待錯誤.“錯誤本身并不可怕,可怕的是錯誤的態(tài)度”, 幫助學(xué)生對錯誤的數(shù)據(jù)進行認真的分析，找出出錯的原因或證實其錯誤性．教師應(yīng)該努力培養(yǎng)學(xué)生對待實驗嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度，如實記錄實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法，并把實事求是的作風(fēng)帶到平時的學(xué)習(xí)和生活中去．

3 大學(xué)物理實驗?zāi)艹浞职l(fā)展學(xué)生的主體性

主體性是指對自我的理性認識和合理把握，對客觀事物的主動選擇與能力適應(yīng)，對現(xiàn)實存在的自覺超越與積極創(chuàng)新．學(xué)生的主體性在教育活動中，具體表現(xiàn)為學(xué)生的能動性、獨立性和創(chuàng)造性．

一般學(xué)科的教學(xué)環(huán)境只有課堂這個唯一的教學(xué)平臺，而實驗則為學(xué)生提供了另一個更廣闊的延伸．大學(xué)物理實驗中的設(shè)計性實驗作為實驗教學(xué)的高級形式和階段，是學(xué)生實驗?zāi)芰φ嬲傻闹匾獦酥荆欣诔浞职l(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性．

在設(shè)計性實驗中，首先要選擇合適的課題．選好課題是整個設(shè)計性實驗的關(guān)鍵所在．它關(guān)系到能否達到預(yù)期的實驗?zāi)康?，以及能否保證實驗教學(xué)的質(zhì)量．由教師提出選題原則和要求,推薦部分題目，也可由學(xué)生自由選題．學(xué)生根據(jù)自己的興趣、愛好和能力，通過仔細檢索、廣泛查閱文獻資料與工具書,選定教師推薦的題目或自選符合要求的題目．這一階段培養(yǎng)學(xué)生確定明確的學(xué)習(xí)目標和自覺積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，根據(jù)需要選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)進度，根據(jù)自己的基礎(chǔ)選擇課題．在選題過程中，充分尊重學(xué)生的主體地位，因人而異、因材施教．教師給出的課題原則是根據(jù)教學(xué)大綱，以學(xué)生已經(jīng)掌握的基本知識為基礎(chǔ)，可適當高于所學(xué)知識，有利于學(xué)生將已學(xué)過的知識系統(tǒng)化和實用化，有利于啟發(fā)學(xué)生探究學(xué)科理論．如果課題面選擇過小或過于簡單便失去了設(shè)計性實驗的意義，難以達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的；而課題選擇過大或?qū)嶒炛笜诉^高,會使學(xué)生無從下手、望而生畏，從而喪失信心和勇氣，也不能達到設(shè)計性實驗的目的．

在有了明確的課題后，學(xué)生根據(jù)題目的具體要求,在查閱資料的基礎(chǔ)上,應(yīng)用所學(xué)知識擬定和完善實驗方案,論證初步方案的可行性,分析實驗中可能出現(xiàn)的各種問題．如在“微小長度測量”實驗中，學(xué)生根據(jù)所學(xué)過的知識，提出諸如霍耳效應(yīng)法、光纖傳感法、等厚干涉法、光衍射法、等體積轉(zhuǎn)換法等各種實驗方法．而上述每一種方法又會因?qū)嶒灄l件、實驗器材等方面的不同,可能衍生出許多種各具特色的測量方法．在確定實驗方案的過程中，教師主要考查設(shè)計方案的物理思想及可行性，用啟發(fā)式提問，引導(dǎo)學(xué)生自己修改方案的缺陷．學(xué)生經(jīng)過反復(fù)探索、論證、比較，最后根據(jù)實驗?zāi)康?、實驗條件及個人的特長、愛好等因素來確定最終的實驗方案．在這個過程中，學(xué)生的探索能力、分析能力、創(chuàng)造性思維能力得到很大的發(fā)展．

在設(shè)計好實驗方案并通過教師論證后，要通過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)和解決問題,完善實驗方案,實現(xiàn)預(yù)期目標．在整個實驗過程中,學(xué)生是主體，作為指導(dǎo)教師,對學(xué)生的設(shè)計和實驗不宜過多干涉，要注意培養(yǎng)學(xué)生的獨立思維和創(chuàng)造能力，鼓勵學(xué)生大膽嘗試多種實驗方法，提出新觀點和新思路，充分調(diào)動學(xué)生的積極性、能動性和創(chuàng)造性．即使學(xué)生的設(shè)計中有明顯的錯誤，只要沒有安全問題，就應(yīng)該允許學(xué)生進行嘗試,在實驗中發(fā)現(xiàn)錯誤并改正．對學(xué)生在實驗、探究的過程中出現(xiàn)的偶然失誤要持寬容的態(tài)度，采取引導(dǎo)的方式改正；對其中的智慧閃光點、創(chuàng)造性的火花等及時地加以肯定，贊美學(xué)生，使他們煥發(fā)出更高的學(xué)習(xí)熱情和更強的自信心，并且產(chǎn)生一種強大的內(nèi)在驅(qū)動力，使他們自覺自愿地投入到學(xué)習(xí)中去，極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性．

通過設(shè)計性實驗的研究，讓學(xué)生在實驗設(shè)計的過程中結(jié)合實驗方法的創(chuàng)新、實驗裝置的改進、實驗儀器的調(diào)試和修理，既動手又動腦，在實踐中促進創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，給學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思維、創(chuàng)新設(shè)計的空間，使學(xué)生的主體性得到最大發(fā)展．

素質(zhì)教育的價值取向是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，大學(xué)物理實驗課程是高校實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程之一．如何在大學(xué)物理實驗課中實施素質(zhì)教育，是教師應(yīng)該認真探討的問題．

參考文獻

1 高艷陽，等.對設(shè)計性實驗的認識與思考.實驗技術(shù)與管理，2003(6)：125～127

2 韓春艷.在大學(xué)物理實驗教學(xué)中發(fā)展學(xué)生主體性的教學(xué)策略的研究.山東師范大學(xué)學(xué)報,2006(10)

3 謝匯章，等.大學(xué)物理實驗教學(xué)中的素質(zhì)教育.中山大學(xué)學(xué)報，2004(3)