學(xué)生創(chuàng)新能力提高的重要途徑—演示實(shí)驗(yàn)

摘要：物理演示實(shí)驗(yàn)在學(xué)生的創(chuàng)新培養(yǎng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。論文總結(jié)了中國(guó)地質(zhì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在物理演示實(shí)驗(yàn)方面建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，淺談了演示實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力提高的作用。

關(guān)鍵詞：物理 演示實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新能力 途徑

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（c）-0183-01

物理實(shí)驗(yàn)課是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。物理實(shí)驗(yàn)課具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法和測(cè)試手段，同時(shí)能提供很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新能力、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)課程，具有其他課程不可替代的作用。而物理實(shí)驗(yàn)中的演示實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合點(diǎn)，是形象化與具體化的教學(xué)方式。除了能夠提高學(xué)生對(duì)物理概念和物理規(guī)律的感性認(rèn)識(shí)外，在很大程度上能夠直接激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心作為學(xué)校第一個(gè)北京市級(jí)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，在演示實(shí)驗(yàn)的建設(shè)方面做了大量工作，下面就結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心近幾年在演示實(shí)驗(yàn)方面的建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行情況，淺談在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用。

1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心承擔(dān)著全校25個(gè)專業(yè)1600多名本科生的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課。經(jīng)過(guò)幾年的努力，目前已經(jīng)建成了基礎(chǔ)型、綜合型、研究型、網(wǎng)絡(luò)以及演示實(shí)驗(yàn)等五大教學(xué)平臺(tái)。形成了以物理實(shí)驗(yàn)為主，以選修課《物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)》、《文科物理》為支撐的開放的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。考慮到我校很多學(xué)生來(lái)源于偏遠(yuǎn)地區(qū)，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)差的情況，搭建基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)行完全開放，每天在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)學(xué)生可以自由的到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)和操作。綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是日常教學(xué)中的主要教學(xué)平臺(tái)。上學(xué)期學(xué)習(xí)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能和基本測(cè)量方法、誤差與不確定度及數(shù)據(jù)處理。下學(xué)期將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一定難度的綜合型實(shí)驗(yàn)。課堂實(shí)行一人一組，每次課容量16～20人，這樣可以很好的保證教學(xué)質(zhì)量。研究性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以定性半定量和本科生科技立項(xiàng)為主。該平臺(tái)主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)優(yōu)秀，學(xué)有余力的學(xué)生開設(shè)，并配備指導(dǎo)老師，除了解決實(shí)驗(yàn)中遇到的具體問(wèn)題外，還要進(jìn)行相關(guān)科研方面的講授如科技論文的書寫格式、投稿要求、本科生如何作科研等。研究性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以半科研的方式進(jìn)行，對(duì)科研有一個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，要求做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生以2～3人組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)的形式進(jìn)行。演示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)置演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目70余項(xiàng)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，輔助理論教學(xué)為主。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)主要是指物理實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生可以在網(wǎng)上了解實(shí)驗(yàn)室的情況，比如實(shí)驗(yàn)室容納人數(shù)、是否選滿、剩余空位等。并根據(jù)自己的時(shí)間安排，選擇自己在本學(xué)期要做的實(shí)驗(yàn)題目和實(shí)驗(yàn)時(shí)間。而且網(wǎng)站有每學(xué)期實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的介紹課件，學(xué)生可以下載預(yù)習(xí)。如果學(xué)生在選課或?qū)嶒?yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以在網(wǎng)上通過(guò)BBS與老師交流或討論。

2 演示實(shí)驗(yàn)

對(duì)于物理演示實(shí)驗(yàn)如何建設(shè)，各個(gè)高校都進(jìn)行了有益的探索，其中北京交通大學(xué)物理系在演示實(shí)驗(yàn)方面做了很多出色的工作，這對(duì)我校的演示實(shí)驗(yàn)建設(shè)起到了很好的示范作用。下面就淺談我校在這方面的工作。

2.1 演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本著一要體現(xiàn)大學(xué)水平，二要結(jié)合地質(zhì)大學(xué)學(xué)校特色的出發(fā)點(diǎn)，購(gòu)置了以電磁學(xué)、光學(xué)為主要組成的演示實(shí)驗(yàn)儀器，同時(shí)加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)儀器的自制，以節(jié)約資金不足的問(wèn)題。我校物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)現(xiàn)開設(shè)有茹科夫斯基轉(zhuǎn)椅、縱橫波演示儀、錐體上滾演示儀、氣體火焰駐波演示儀、熱力學(xué)第二定律演示儀、轉(zhuǎn)盤式克里奧立力演示儀、固定弦振動(dòng)演示儀、簡(jiǎn)諧振動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)等效儀、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)演示儀、角動(dòng)量守恒演示儀、共振演示儀、分子振動(dòng)演示儀、溫差電偶演示儀、棱次定律磁懸浮演示儀、磁聚焦現(xiàn)象演示儀、夫朗和費(fèi)衍射演示裝置、偏振光演示儀等七十余項(xiàng)。其中自制靜電防塵、尖端導(dǎo)體、摩擦起電與驗(yàn)電、電風(fēng)滅火、電風(fēng)車、電力線投影、磁力線投影、磁跳環(huán)、互感現(xiàn)象演示等演示實(shí)驗(yàn)共四十余項(xiàng)。演示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)初步成形。隨著近幾年學(xué)校對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重視，在演示實(shí)驗(yàn)上的經(jīng)費(fèi)投入不斷加大，演示內(nèi)容還在不斷擴(kuò)充。

2.2 課堂演示和走廊演示

實(shí)驗(yàn)中心在建設(shè)演示實(shí)驗(yàn)室的同時(shí)，作為演示的一種補(bǔ)充和延伸，還建設(shè)了課堂演示和走廊演示。演示實(shí)驗(yàn)的作用之一就是作為聯(lián)系理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合點(diǎn)，所以演示實(shí)驗(yàn)不能僅限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)演示，必須把演示搬到課堂上去。結(jié)合具體知識(shí)點(diǎn)，把難懂晦澀的理論通過(guò)實(shí)物演示給學(xué)生看，幫助學(xué)生理解。這還對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂也起到了很好的作用。另外，為了進(jìn)一步讓學(xué)生感受物理這門學(xué)科的魅力，形成一種良好的科學(xué)氛圍，實(shí)驗(yàn)中心還建設(shè)了走廊演示。利用實(shí)驗(yàn)室樓道的墻壁，懸掛了物理學(xué)家的畫像、圖片、各種演示儀，利用光柵衍射產(chǎn)生的三維圖像等。使學(xué)生在進(jìn)入演示實(shí)驗(yàn)室之前，已經(jīng)體會(huì)到了演示實(shí)驗(yàn)的魅力。

2.3 演示實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行

演示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)建設(shè)完成后，如何加強(qiáng)管理進(jìn)而充分發(fā)揮其重要作用，是面臨的有一個(gè)問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，我們從兩方面入手。（1）部分開放。由于是初始階段，不可能實(shí)行全開放，儀器設(shè)備也需經(jīng)歷一個(gè)運(yùn)行期，因此，只能是先作為課中課，為以后實(shí)行全面開放積累經(jīng)驗(yàn)。將演示實(shí)驗(yàn)課程安排在對(duì)于《大學(xué)物理》理論課程的后面，授課教師先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原理和基本操作的講解和演示，然后學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行操作，教師再進(jìn)行解答實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。（2）自主研發(fā)儀器。結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃以及實(shí)驗(yàn)室開放基金，鼓勵(lì)和帶動(dòng)學(xué)生制作和開發(fā)新的演示實(shí)驗(yàn)儀器。把學(xué)生制作的儀器署名后放到演示實(shí)驗(yàn)室供其它學(xué)生演示使用。這樣除了可以很好的鼓勵(lì)其它同學(xué)的制作熱情、充實(shí)演示內(nèi)容外，又可以提高了學(xué)生各方面的能力。經(jīng)過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐，演示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)初顯效用，《大學(xué)物理》等課程理論與實(shí)踐相融合，授課增強(qiáng)了生動(dòng)性，學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性得到充分調(diào)動(dòng)，提高了興趣和動(dòng)手能力，大一理工科學(xué)生和部分文科學(xué)生的同學(xué)介入物理理論和實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，擴(kuò)大了物理課程面向?qū)ο蟮姆秶?。學(xué)生制作了地磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x、光線信號(hào)發(fā)生器等儀器，而且地磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x獲第二屆全國(guó)高校物理實(shí)驗(yàn)儀器競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。在近四年北京市教委主辦的北京市大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中，共獲得一等獎(jiǎng)三項(xiàng)，二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，三等獎(jiǎng)8項(xiàng)。學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力得到了大幅度提高。

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