大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽的實(shí)踐與思考

閆順生 李?；?/p>

（1.唐山學(xué)院 基礎(chǔ)教學(xué)部，河北 唐山 063000；2.唐山學(xué)院 環(huán)境與化學(xué)工程系，河北 唐山 063000）

具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的大學(xué)生越來越為現(xiàn)代社會所青睞，如何培養(yǎng)適合社會需求的技能與創(chuàng)新人才成為當(dāng)前高等教育尤其是工科院校所面臨的研究課題。越來越多的實(shí)踐表明學(xué)科競賽是一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力與科研能力的有力途徑。在此思路指引下，2012年11月底唐山學(xué)院舉辦了第一屆大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能競賽，目的在于激發(fā)大學(xué)生對物理學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)的興趣，提高大學(xué)生的技能、知識綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力，營造一個(gè)重視實(shí)驗(yàn)和技能訓(xùn)練的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，這項(xiàng)競賽的開展在推動和活躍學(xué)生第二課堂活動的同時(shí)，凸現(xiàn)了工科院校的辦學(xué)特色[1]。

1 競賽的組織與內(nèi)容

1.1 競賽的組織

此次競賽由教務(wù)處主辦，基礎(chǔ)教學(xué)部承辦，在每年的下半年11月舉行。本次競賽由于是首次舉辦，因而首先是物理實(shí)驗(yàn)室向所在基礎(chǔ)教學(xué)部申請，部里同意后再向院教務(wù)處申請，逐級申請經(jīng)批準(zhǔn)后才開始舉辦，教務(wù)處和部里領(lǐng)導(dǎo)均表示對此競賽將大力支持。最終經(jīng)院、部和實(shí)驗(yàn)室老師的通力合作唐山學(xué)院第一屆大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能競賽在2012年11月25日成功舉辦?，F(xiàn)以第一屆唐山學(xué)院大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能競賽為例，介紹競賽的舉辦過程。

競賽由宣傳、報(bào)名、初賽、決賽和獎(jiǎng)勵(lì)5個(gè)階段組成。

1.1.1 宣傳

由于是初次舉辦，宣傳對于競賽的成功舉辦有著很大的影響，為此通過校園網(wǎng)絡(luò)、張貼海報(bào)、系輔導(dǎo)員通知等形式向?qū)W生宣傳競賽的意義和獎(jiǎng)勵(lì)，實(shí)踐表明這些途經(jīng)是相當(dāng)有效的，今后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)宣傳工作，使競賽觀念深入學(xué)生觀念。

1.1.2 報(bào)名

參賽對象面向全院各系部，主要為大二、大三、大四已修完大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的工科學(xué)生，可以以班級為單位也可以以個(gè)人為單位向競賽組委會報(bào)名，最終全院共有106來自于不同系別的學(xué)生報(bào)名參加競賽。

1.1.3 競賽初賽階段

首先舉辦競賽初賽，初賽形式為筆試，考試時(shí)間為 2小時(shí)，滿分100分。內(nèi)容為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論誤差估算、數(shù)據(jù)處理知識和必做實(shí)驗(yàn)的原理、操作，另有一小部分設(shè)計(jì)題，目的在于考查參賽學(xué)生的掌握實(shí)驗(yàn)理論知識、操作方法等實(shí)驗(yàn)技能的基本情況。通過初賽者取前30%進(jìn)入決賽，最終經(jīng)評卷有33人通過初賽進(jìn)入了決賽。

1.1.4 競賽決賽階段

決賽為用分光計(jì)測三棱鏡不同光線折射率的實(shí)驗(yàn)操作，是在初賽基礎(chǔ)上進(jìn)行的更高一個(gè)層次的競賽。進(jìn)入決賽的學(xué)生須先將根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)節(jié)好分光計(jì)，然后按實(shí)驗(yàn)要求自己研究、擬定實(shí)驗(yàn)操作方案，測量數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主要考察學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力以及動手實(shí)踐能力。

1.1.5 獎(jiǎng)勵(lì)

根據(jù)對于學(xué)科競賽院第二課堂學(xué)分的規(guī)定，凡是參加院級學(xué)科競賽者給予第二課堂0.5學(xué)分；另獲一、二、三等獎(jiǎng)學(xué)生可分別獲得2、1.5和1第二課堂學(xué)分，并由學(xué)校頒發(fā)榮譽(yù)證書，獲獎(jiǎng)人數(shù)按總參賽人數(shù)的30%設(shè)置。按此規(guī)則此次競賽共33人獲獎(jiǎng)，分別是一等獎(jiǎng)5名，二等獎(jiǎng)10名和三等獎(jiǎng)18名。

1.2 競賽內(nèi)容與評比標(biāo)準(zhǔn)

競賽的內(nèi)容既有考察參賽學(xué)生的操作、數(shù)據(jù)處理等基本實(shí)驗(yàn)技能的實(shí)驗(yàn)，也考察由單純基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)發(fā)展為應(yīng)用技能和綜合技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)[2]。試題內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)既重視對基礎(chǔ)知識和基本技能的考察，又重視對綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素質(zhì)的考察[3]。其特點(diǎn)是競賽與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容既有聯(lián)系又有區(qū)別；競賽既有實(shí)驗(yàn)理論與數(shù)據(jù)處理，又有儀器調(diào)節(jié)與操作，全面考查學(xué)生的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)以及對現(xiàn)有知識活學(xué)活用的能力?，F(xiàn)具體說明2012年物理實(shí)驗(yàn)競賽題內(nèi)容。

1.2.1 競賽的內(nèi)容

1）初賽為筆試，內(nèi)容為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識，筆試時(shí)間為 2小時(shí)，滿分100分。形式為判斷題、選擇題、填空題、簡答題和設(shè)計(jì)題。命題基于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，難度適當(dāng)，考察面廣，涉及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本知識包括誤差估算和數(shù)據(jù)處理、力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理和操作。另外有一個(gè)比較簡單的設(shè)計(jì)題，要求根據(jù)給定的電學(xué)元件自己涉及實(shí)驗(yàn)方案測定未知電源電壓和內(nèi)阻。試題注重物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識的掌握，又適當(dāng)?shù)目疾鞂W(xué)生對實(shí)驗(yàn)知識綜合運(yùn)用的能力。

2）決賽為實(shí)驗(yàn)操作。利用分光計(jì)測棱鏡折射率，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求完成測不同光線三棱鏡折射率的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。學(xué)生首先要根據(jù)競賽要求調(diào)節(jié)好分光計(jì)，達(dá)到望遠(yuǎn)鏡、載物平臺和平行光管水平，在此基礎(chǔ)上，閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，觀察并找到紫、黃、綠三條譜線，要求譜線清晰粗細(xì)合適。左右旋轉(zhuǎn)載物平臺找到對應(yīng)的最小折射角，記錄數(shù)據(jù)并處理，最終利用分光計(jì)得到不同譜線的折射率。

1.2.2 競賽試題的評分標(biāo)準(zhǔn)

初賽：要求學(xué)生在 2小時(shí)內(nèi)完成所給試卷，競賽滿分為 100分，判斷題占15分、選擇題占15分、填空題占20分、簡答題占30分和設(shè)計(jì)題占20分。

決賽：實(shí)驗(yàn)操作評審要求

1）實(shí)驗(yàn)操作。根據(jù)競賽要求調(diào)節(jié)好分光計(jì)，使其達(dá)到測量要求。（20分）

2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。閱讀實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)，找到不同譜線的最小折射角。（50分）

3）數(shù)據(jù)記錄。設(shè)計(jì)表格記錄測量數(shù)據(jù)。（10分）

4）數(shù)據(jù)處理。根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到不同譜線三棱鏡折射率并進(jìn)行誤差分析。（20分）

2 競賽的總結(jié)與體會

2.1 促進(jìn)良好學(xué)風(fēng)形成

在沒有開展實(shí)驗(yàn)競賽之前，由于傳統(tǒng)教育重理論輕實(shí)踐，學(xué)生為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，課上機(jī)械的操作儀器，記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在他們的頭腦中僅僅是一些枯燥的數(shù)據(jù)，回去之后照著公式簡單馬虎的處理一下，缺乏觀察、思維，當(dāng)然也就體會不到科學(xué)的魅力。這一習(xí)慣將延續(xù)到他將來的工作中，這對于大學(xué)生尤其是工科生是極為有害的。通過開展競賽，學(xué)生從思想上開始重視實(shí)驗(yàn)，也體會到研究的樂趣，參賽后的學(xué)生說：“原來覺得實(shí)驗(yàn)很沒有意思，馬馬虎虎，通過競賽現(xiàn)在終于體會到以前的觀念是不對的，實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)謹(jǐn)，技巧，需要理論聯(lián)系實(shí)踐，這是在書本中所體會不到的”。在競賽中獲獎(jiǎng)的學(xué)生凝聚成了一支學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)潛力大、學(xué)習(xí)效果明顯，代表優(yōu)良學(xué)風(fēng)的學(xué)生骨干隊(duì)伍[4]，學(xué)習(xí)的多了，認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的多了，打游戲的少了，對于營造良好的學(xué)風(fēng)產(chǎn)生了積極的作用。

總而言之，競賽激發(fā)了學(xué)生的做實(shí)驗(yàn)的積極性和主動性，培養(yǎng)了學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、不怕困難、深入思考的科學(xué)素養(yǎng)。這是理論課所不能替代的。通過競賽活動的訓(xùn)練強(qiáng)化了學(xué)習(xí)行為上的一貫性，使學(xué)生形成自覺的思維和行為模式，由他律轉(zhuǎn)為自律并內(nèi)化為素質(zhì)，是優(yōu)良學(xué)風(fēng)形成的強(qiáng)有力保證[5]。

2.2 學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)

通過實(shí)驗(yàn)競賽這一形式，不僅學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能得到強(qiáng)化，而且對于其創(chuàng)新思維提出了更高的要求。以“分光計(jì)測棱鏡折射率”競賽為例，學(xué)生需根據(jù)學(xué)過的實(shí)驗(yàn)調(diào)整好儀器，這是競賽取得好成績的基本前提。然而這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要根據(jù)競賽要求，運(yùn)用以前的實(shí)驗(yàn)知識解決新的問題，需要舉一反三，靈活運(yùn)用，勇于思考，不僅要獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法與步驟的設(shè)計(jì)，需要調(diào)試、分析，極大培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。另外競賽耗時(shí)長不僅是參賽學(xué)生知識的拼爭，也是意志的一次對決。在有限的時(shí)間和緊張的氛圍中，只有技能扎實(shí)、勇于思考才能取得勝利，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作到數(shù)據(jù)處理這一全過程，無不體現(xiàn)了這種精神，這種方式非常有利于鍛煉學(xué)生的實(shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.3 促進(jìn)課程改革與聯(lián)系

競賽不僅要求具有良好的實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)，而且要求具有良好的的綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新的能力，這對于教學(xué)內(nèi)容和體系提出了新的要求。競賽的結(jié)果集中體現(xiàn)了學(xué)生對知識的掌握程度和運(yùn)用能力，進(jìn)而反映了教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容的合理性，通過總結(jié)交流，發(fā)現(xiàn)教與學(xué)中存在的問題，為教改提供借鑒[6]。

我們在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中感到學(xué)生每學(xué)習(xí)一門課程，往往只就該課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，很少將該課程與其他課程聯(lián)系起來[7]。學(xué)生學(xué)習(xí)方式死板，不能綜合運(yùn)用所學(xué)知識，進(jìn)而導(dǎo)致創(chuàng)新能力不高。我們在實(shí)驗(yàn)技能競賽內(nèi)容的設(shè)計(jì)上力爭將各學(xué)科的相關(guān)知識聯(lián)系起來，恰好可以克服傳統(tǒng)教學(xué)的這一弊端。如用給定的電學(xué)原件設(shè)計(jì)測量未知電源電壓和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目就將電學(xué)、數(shù)學(xué)等課程的內(nèi)容聯(lián)系到了一起，因此通過實(shí)驗(yàn)技能競賽，可以促使教學(xué)改革，提高學(xué)生的綜合運(yùn)用能力知識和創(chuàng)新能力，適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。

2.4 存在的問題

通過競賽鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，增強(qiáng)了創(chuàng)新思維。但是從參加技能競賽學(xué)生試卷和操作現(xiàn)場表現(xiàn)來看，存在以下不足。1）實(shí)驗(yàn)技能不扎實(shí)、動手能力有待加強(qiáng)。有的學(xué)生在調(diào)節(jié)儀器時(shí)，操作不熟練、不規(guī)范甚至錯(cuò)誤。例如，不知道正確的三棱鏡放置方式、望遠(yuǎn)鏡和載物平臺調(diào)平不徹底，不能很好地理解實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)導(dǎo)致找不到最小偏轉(zhuǎn)角等。2）理論知識聯(lián)系實(shí)際能力較差。有些學(xué)生不能運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題，例如不能根據(jù)數(shù)學(xué)方程知識對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、組合，很難正確地設(shè)計(jì)出電路，不能很好的應(yīng)用理論指導(dǎo)。

雖然由于各種原因例如調(diào)節(jié)儀器達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)技能差；設(shè)計(jì)方案不合理導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗、數(shù)據(jù)處理不正確等導(dǎo)致大部分學(xué)生被逐步的淘汰，但是他們從失敗中獲取了經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，思維獲得了啟發(fā)，仍舊獲益匪淺，更重要的是使廣大學(xué)生明白了一個(gè)道理：就是創(chuàng)新的思維還要和扎實(shí)的理論知識、正確的科學(xué)態(tài)度、規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)技能本領(lǐng)結(jié)合起來，才能取得成功[8]。

3 結(jié)束語

大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能大賽不僅能夠提升大學(xué)生自己的實(shí)踐能力、綜合運(yùn)用知識的能力和培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識精神，而且將會對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有所促進(jìn)，是培養(yǎng)現(xiàn)代人才的一個(gè)有力途經(jīng)。同時(shí)高等學(xué)校應(yīng)該以競賽為龍頭，堅(jiān)持以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力為重點(diǎn)，逐漸強(qiáng)化教學(xué)實(shí)踐，提高大學(xué)生的實(shí)際動手能力和實(shí)踐技能，實(shí)現(xiàn)從科學(xué)知識型向科學(xué)知識應(yīng)用技能型轉(zhuǎn)化[9-10]。因此，應(yīng)該大力提倡高校組織大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能大賽，無疑是具有重要意義的。

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