淺談大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的組織及意義

王 旗，劉國(guó)良，杜 安

（東北大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110819）

物理實(shí)驗(yàn)課是理工科大學(xué)生入學(xué)后進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的開端，是學(xué)生進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)［1－3］。對(duì)于理工科為主的高等院校，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用就顯得尤為突出。一方面大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)是后繼課程（如電子、電路等）的基礎(chǔ)；另一方面物理實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的基本原理廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)中，只有具有良好的物理素養(yǎng)，才能培養(yǎng)工程技術(shù)力量的骨干。

如何提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，促進(jìn)大學(xué)生開展課外科技活動(dòng)，并且提高教師教學(xué)水平成為高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教研者關(guān)注的重點(diǎn)［4－6］。目前，許多學(xué)者認(rèn)識(shí)到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的重要手段，并對(duì)競(jìng)賽成果進(jìn)行了有意義的討論。物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽也得到了許多高等院校的普遍重視。

1 首屆遼寧省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的基本情況

大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽可以進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)工作，促進(jìn)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)綜合能力和創(chuàng)新意識(shí)的不斷提高，由遼寧省物理學(xué)會(huì)主辦的2012年首屆遼寧省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽于2012年12月8日在東北大學(xué)舉行。

1.1 組織方式

競(jìng)賽采用開放式命題方式，每個(gè)參賽隊(duì)限選一個(gè)題目在本校進(jìn)行準(zhǔn)備并完成全部實(shí)驗(yàn)。參賽隊(duì)須預(yù)先提交《遼寧省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽項(xiàng)目說(shuō)明》及《遼寧省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽推薦教師初評(píng)表》。競(jìng)賽時(shí)，參賽隊(duì)伍需攜帶參賽作品，當(dāng)場(chǎng)操作，并進(jìn)行答辯。

1.2 題目設(shè)計(jì)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽是一項(xiàng)推廣物理概念，培養(yǎng)動(dòng)手能力，提高學(xué)生創(chuàng)新能力的活動(dòng)，因此，本次物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽試題采用開放式、自選題目的競(jìng)賽模式，共設(shè)計(jì)題目三個(gè)：

題目一：非接觸測(cè)距。利用非接觸法測(cè)量?jī)晌矬w間距，測(cè)量范圍為2～5 m，允許在被測(cè)物體上安裝發(fā)射、接收裝置。

題目二：太陽(yáng)能電池參數(shù)測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)及參數(shù)的測(cè)量。自行建立能夠測(cè)量太陽(yáng)能電池的一種或幾種參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，并應(yīng)用該裝置現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行太陽(yáng)能電池參數(shù)的測(cè)量。

題目三：物理實(shí)驗(yàn)裝置制作。題目自擬。要求：學(xué)生在校期間完成的物理思想清晰、物理知識(shí)點(diǎn)明確的實(shí)驗(yàn)裝置制作。

1.3 評(píng)委組成

2012年12月7日，評(píng)審專家會(huì)議在東北大學(xué)召開，會(huì)議決定聘請(qǐng)14名專家組成評(píng)審委員會(huì)，并討論通過(guò)了競(jìng)賽評(píng)審方案，決定按照3個(gè)題目組成3個(gè)評(píng)審專家組。

1.4 參賽及獲獎(jiǎng)情況

本次競(jìng)賽共收到遼寧省14所高等學(xué)校84個(gè)參賽項(xiàng)目，所有參賽隊(duì)都按要求提前在網(wǎng)上提交了參賽項(xiàng)目說(shuō)明書和教師初評(píng)表。本著“倡導(dǎo)實(shí)踐，激勵(lì)創(chuàng)新”的競(jìng)賽原則。共評(píng)出一等獎(jiǎng)30項(xiàng)、二等獎(jiǎng)18項(xiàng)、三等獎(jiǎng)18項(xiàng)。

2 首屆遼寧省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的特點(diǎn)

2.1 參賽學(xué)校重視程度高

競(jìng)賽通知在2012年9月發(fā)送給各高校，共有14所高等學(xué)校報(bào)名參賽。各參賽高校教務(wù)處、創(chuàng)新中心、物理實(shí)驗(yàn)中心高度重視、積極準(zhǔn)備，東北大學(xué)、大連海事大學(xué)、沈陽(yáng)航空航天大學(xué)、遼寧石油化工大學(xué)、大連大學(xué)等大部分院校在競(jìng)賽前期都進(jìn)行了校內(nèi)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽選拔賽，進(jìn)一步擴(kuò)大了參賽面，保證了參賽隊(duì)伍和參賽作品的質(zhì)量。但是由于此次競(jìng)賽限定了各校的參賽名額，使一些學(xué)校在面對(duì)許多優(yōu)秀項(xiàng)目時(shí)，難以取舍。

2.2 激發(fā)教師、學(xué)生的創(chuàng)造積極性

舉辦物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽得到各參賽學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)中心教師的積極響應(yīng)。教師在指導(dǎo)學(xué)生參加競(jìng)賽的過(guò)程中，指導(dǎo)教師投入實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)學(xué)生從理論上探討實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、可行性；在實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)現(xiàn)方案，師生有效互動(dòng)。為了備戰(zhàn)本次競(jìng)賽，各高校實(shí)驗(yàn)教師幾乎全員參與，全程指導(dǎo)，引發(fā)了對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度思考，拓寬了教學(xué)思路，切實(shí)提高了實(shí)驗(yàn)課程的整體教學(xué)水平。

學(xué)生在競(jìng)賽中也表現(xiàn)出極高的熱情，他們精心準(zhǔn)備，認(rèn)真對(duì)待競(jìng)賽。學(xué)生的參賽作品也體現(xiàn)出很高的水平。在非接觸測(cè)距的比賽中，同學(xué)們將超聲法、激光法、三角法、光杠桿法以及利用光柵衍射的方法應(yīng)用到實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，比創(chuàng)新、比思路、比方法、比精度。在太陽(yáng)能電池參數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們運(yùn)用巧妙的方法，設(shè)計(jì)了精巧的儀器裝置，測(cè)量了開路電壓、短路電流、光頻特性、負(fù)載功率特性等參數(shù)。在物理實(shí)驗(yàn)裝置制作中，參賽學(xué)生能夠運(yùn)用物理思想和方法，解決學(xué)習(xí)和研究中遇到的問(wèn)題，并能進(jìn)行拓展研究；學(xué)生自主學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)的創(chuàng)新精神得到了貫徹，并且取得了一些顯著的成果，本屆競(jìng)賽激發(fā)了學(xué)生獨(dú)立思考和研究的熱情，更加激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)研究的興趣。

2.3 開放式命題是對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)試教育模式的變革

在目前的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生“廣播體操”式的操作，不能引發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣，達(dá)不到啟迪思維的目的，培養(yǎng)不了解決實(shí)際問(wèn)題的能力，更談不上綜合素質(zhì)的全面提高，所以在本次競(jìng)賽中，采用了開放式命題。采用開放方式題目，可以充分考查學(xué)生分析推理和歸納等方面能力，要求學(xué)生必須擁有熟練的基礎(chǔ)知識(shí)，自學(xué)能力，并能組合實(shí)驗(yàn)器材，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。開放式命題使本次競(jìng)賽成為一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的創(chuàng)新教育的實(shí)踐過(guò)程。

3 大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽組織的意義

3.1 增強(qiáng)校際交流，有效提高教學(xué)質(zhì)量

舉辦省級(jí)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，為各高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)中心提供了交流的平臺(tái)，促進(jìn)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)改革。

在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，不同高校間，教師與教師、學(xué)生與學(xué)生之間相互討論，相互借鑒，共同為提高作品的水平和質(zhì)量做出了努力。在交流過(guò)程中，也促進(jìn)了各校物理實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)。

這次物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽采取開放式命題，學(xué)生在本校完成設(shè)計(jì)，競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)演示、答辯、競(jìng)賽形式新穎、靈活。在比賽當(dāng)天，比賽的同時(shí)也是一個(gè)新思想、新方法、新儀器的展會(huì)。大家相互交流，互相學(xué)習(xí)，互相探討。在同一個(gè)比賽題目中，不同的參賽隊(duì)用到了不同的方法。也有用到同一個(gè)物理原理的同學(xué)，卻用了不同的實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)了不同的儀器。

3.2 促進(jìn)師生交流，有效活躍教學(xué)氣氛

在參與實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的過(guò)程中，教師和學(xué)生共同努力，完成作品，促進(jìn)了師生交流，有效地提高了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)氣氛。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師講授固定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生完成大綱的實(shí)驗(yàn)安排，缺少有效的溝通，特別是缺少對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教師的認(rèn)可度。通過(guò)本次比賽，學(xué)生得到了深入和教師接觸的機(jī)會(huì)，教師也得到了一個(gè)指導(dǎo)學(xué)生制作實(shí)驗(yàn)裝置的機(jī)會(huì)。學(xué)生在自身的到提高的同時(shí)，也看到了物理實(shí)驗(yàn)教師在制作儀器方面的優(yōu)勢(shì)，提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的認(rèn)可，同時(shí)也提高了對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的認(rèn)可。在舉辦競(jìng)賽過(guò)程中，各校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂上討論的內(nèi)容變得多樣化，不再僅僅是書本上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生發(fā)揮了自身的主觀能動(dòng)作用，教師的思想技術(shù)有了發(fā)揮的空間，有效的活躍教學(xué)氣氛。

3.3 激發(fā)學(xué)生興趣，有效提升創(chuàng)新能力

利用超聲波激光測(cè)距測(cè)速、利用太陽(yáng)能電池的機(jī)器人、激光竊聽、非接觸磁力變速器、傅科擺演示儀、正摩擦力機(jī)器人等很多利用物理思想的裝置儀器出現(xiàn)在了比賽的現(xiàn)場(chǎng)。從這些作品，可以看到學(xué)生團(tuán)隊(duì)及指導(dǎo)教師的努力和付出，同時(shí)也看到了學(xué)生興趣的高漲和創(chuàng)新能力的提升。

綜上，采用開放方式舉辦省級(jí)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽可激發(fā)大學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣與潛力，使學(xué)生廣泛參與到物理實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中來(lái)；促進(jìn)在實(shí)踐過(guò)程中培養(yǎng)、提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不斷提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，為高素質(zhì)人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

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