加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與總結(jié)能力的培養(yǎng)

摘 要：在對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié)中，學(xué)生存在不重視，不知道如何對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，以及不懂得如何概括和歸納，從而書(shū)寫(xiě)出較佳的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提出改革的建議。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn) 分析能力 總結(jié)能力

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（b）-0175-02

學(xué)生參與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，不僅可以幫助學(xué)生加深理解物理學(xué)概念、現(xiàn)象和規(guī)律，而且通過(guò)實(shí)踐動(dòng)手鍛煉獲得親身感受，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、觀察現(xiàn)象分析問(wèn)題能力、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及理論與實(shí)踐相聯(lián)系的能力。同時(shí)，也為學(xué)生的研究能力、開(kāi)拓能力、創(chuàng)新意識(shí)等綜合科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)提供了較好途徑。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的重要性獲得了一致認(rèn)同，作為工科院校的必修課，也是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程。為了更好的提升大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實(shí)踐能力，國(guó)內(nèi)幾乎所有開(kāi)設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的高校都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，改革內(nèi)容涉及增加綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[1]，增加仿真實(shí)驗(yàn)[2]，優(yōu)化教學(xué)體系[3]，建立物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心[4]，教學(xué)設(shè)備的更新[5]，管理制度和方法[6]等眾多方面，在教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實(shí)踐能力等培養(yǎng)確實(shí)取得了較好的效果。

物理實(shí)驗(yàn)課通常分成三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)踐、課后總結(jié)。其中，課后總結(jié)通常要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并寫(xiě)總結(jié)。筆者在教學(xué)中常常遇到學(xué)生不重視或者不知道如何去分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不懂得如何概括和歸納，從而書(shū)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的總結(jié)。而這種能力的培養(yǎng)惠及研究生培養(yǎng)或后續(xù)的工作中，不能只培養(yǎng)會(huì)做實(shí)驗(yàn)而不會(huì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和撰寫(xiě)總結(jié)的學(xué)生。針對(duì)結(jié)果分析和報(bào)告總結(jié)，筆者提出個(gè)人的見(jiàn)解。

1 問(wèn)題的挖掘

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，批改學(xué)生的總結(jié)報(bào)告時(shí)，常常遇到學(xué)生不重視或者不知道如何去分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不懂得如何概括和歸納，從而書(shū)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的總結(jié)。極端情況是根本不分析，問(wèn)其原因是不懂如何分析?；蛘哂蟹治鰰r(shí)，只談?wù)`差，將所有可能的誤差及其根源全部列出，把普適性的理論用于具體的實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有針對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差的分析。更為重要的是沒(méi)有挖掘出實(shí)驗(yàn)結(jié)果所反映的規(guī)律、問(wèn)題等，嚴(yán)重違背了分析問(wèn)題能力培養(yǎng)的要求。在書(shū)寫(xiě)總結(jié)時(shí)，有將教材中每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)后的注意事項(xiàng)抄入，或者書(shū)寫(xiě)“通過(guò)某某實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)了某某實(shí)驗(yàn)，使自己的動(dòng)手能力獲得了提高”之類的空話。

2 問(wèn)題的討論與改進(jìn)措施

實(shí)驗(yàn)中的分析與討論就是從實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析推理，逐步推導(dǎo)出結(jié)論，不可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果去空談理論，實(shí)驗(yàn)中如果得不到預(yù)期結(jié)果或與別組實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致，則應(yīng)仔細(xì)分析其原因。分析能力就是把一個(gè)看似復(fù)雜的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)理性思維的梳理，變得簡(jiǎn)單化、規(guī)律化，從而輕松、順暢地解答出來(lái)。著名哲學(xué)家路德維格·維特根斯坦感慨地說(shuō)：“從邏輯的角度來(lái)看，沒(méi)有任何事情是值得奇怪的?！蓖ǔ？此茝?fù)雜的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)理性思維的梳理后，會(huì)變得簡(jiǎn)單化、規(guī)律化，從而輕松、順暢地被解答出來(lái)，這就是分析能力的魅力，也是現(xiàn)在的學(xué)習(xí)、生活、工作都特別強(qiáng)調(diào)分析能力的原因。

為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論，提出以下建議。

（1）向?qū)W生傳授分析與討論的意義與重要性。筆者所在單位的第一次物理實(shí)驗(yàn)課為緒論課，除了講授實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)外，在課堂上還向?qū)W生講授分析與討論的意義，以及對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的重要性。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析其實(shí)就是洞察實(shí)驗(yàn)中所獲得的數(shù)據(jù)、表、圖和照片等信息，能迅速有效地發(fā)現(xiàn)并掌握有價(jià)值的信息，善于從微不足道、毫無(wú)價(jià)值的信息中發(fā)現(xiàn)信息的隱含意義和價(jià)值，善于將實(shí)驗(yàn)的信息、現(xiàn)象與物理常識(shí)、規(guī)律和理論等迅速聯(lián)系起來(lái)，并善于用信息解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)生做物理實(shí)驗(yàn)與以后做專業(yè)課實(shí)驗(yàn)，或者研究生階段從事科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)，甚至工作中或者生活中的問(wèn)題，這種對(duì)問(wèn)題分析與討論的能力其本質(zhì)是一樣的，其實(shí)就是一種洞察力。這種洞察能力是創(chuàng)新能力、創(chuàng)造能力、創(chuàng)意能力、創(chuàng)作能力等的基礎(chǔ)。而這種分析與討論問(wèn)題的能力培養(yǎng)，在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)一個(gè)學(xué)年的學(xué)習(xí)中是可以獲得初步認(rèn)識(shí)和提高的，關(guān)鍵在于是否能夠重視和把握物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)。

（2）引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與討論。模仿是人類一切學(xué)習(xí)的開(kāi)端，然后才是創(chuàng)新，最后是你的自主。學(xué)生在分析與討論能力方面的培養(yǎng)也應(yīng)該遵循這個(gè)過(guò)程。除了在緒論課中講授分析與討論的意義和重要性外，還需在后續(xù)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中給出參考，進(jìn)行引導(dǎo)和指導(dǎo)，一步步進(jìn)行能力的訓(xùn)練與強(qiáng)化。筆者在所教授的“螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的測(cè)量”與“半導(dǎo)體磁阻效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常與學(xué)生交流和討論這個(gè)問(wèn)題。首先向?qū)W生舉例說(shuō)明如何進(jìn)行分析，然后用圖1和圖2詢問(wèn)學(xué)生，從圖中的結(jié)果來(lái)看，反映什么問(wèn)題，與物理理論是否吻合？圖1是長(zhǎng)直螺線管內(nèi)軸線上的磁場(chǎng)分布，它反映了其內(nèi)部接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)，端口處磁場(chǎng)快速降低，而且沖擊法測(cè)量結(jié)果與理論值非常一致，誤差較小。圖2是InSb半導(dǎo)體元件的磁阻變化曲線，它反映了弱磁場(chǎng)時(shí)是非線性變化，與B2接近正比關(guān)系，強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)呈線性變化，與磁場(chǎng)B成正比，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論一致。通過(guò)簡(jiǎn)單的引導(dǎo)和指導(dǎo)，學(xué)生對(duì)分析與討論有了較深的認(rèn)識(shí)，對(duì)后續(xù)其他實(shí)驗(yàn)的分析與討論奠定了基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)的總結(jié)是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納整理而得的概括性判斷，應(yīng)與實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鄬?duì)應(yīng)。要結(jié)合學(xué)過(guò)的理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。要求文字簡(jiǎn)練明確、嚴(yán)謹(jǐn)，不可超出本實(shí)驗(yàn)結(jié)果去說(shuō)明問(wèn)題，不得臆想和武斷。同時(shí)，個(gè)人認(rèn)為總結(jié)的寫(xiě)法還可以擴(kuò)展，包括實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)、重點(diǎn)，儀器調(diào)節(jié)技巧，對(duì)實(shí)驗(yàn)的體會(huì)，團(tuán)隊(duì)合作的認(rèn)識(shí)等。

為了提高學(xué)生的總結(jié)能力，提出以下建議：

（1）給出參考實(shí)例，讓學(xué)生模仿。筆者所在實(shí)驗(yàn)室會(huì)將往屆學(xué)生的優(yōu)秀保證粘貼在墻上，供學(xué)生參考該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)應(yīng)該如何去寫(xiě)。同時(shí)，也開(kāi)始將其他大學(xué)的本科生發(fā)表的關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)術(shù)論文進(jìn)行展示及供學(xué)生模仿，如復(fù)旦大學(xué)何益鑫關(guān)于“Franck-Hertz實(shí)驗(yàn)的物理過(guò)程”的論文[7]，無(wú)論是分析與討論，還是使用的總結(jié)上，都非常具有參考價(jià)值。因此，在今年的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將此論文作為結(jié)論寫(xiě)法的案例向?qū)W生進(jìn)行介紹。

（2）總結(jié)能力的繼續(xù)強(qiáng)化和深化。為了達(dá)到給學(xué)生做示范，又不能給予學(xué)生過(guò)多的示范。在開(kāi)始進(jìn)行的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，第一次會(huì)比較詳細(xì)的介紹，第二次就會(huì)弱化，其后不在給予提示。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，主要是根據(jù)學(xué)生書(shū)寫(xiě)報(bào)告的情況，給予指導(dǎo)。通過(guò)逐步提高的方式，將書(shū)寫(xiě)總結(jié)的能力慢慢在學(xué)生的思維中內(nèi)化，不在是模仿，而是開(kāi)始能夠獨(dú)立的進(jìn)行進(jìn)行概括和總結(jié)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深化，物理實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、教學(xué)手段、開(kāi)放程度都在不斷更新變化。不僅要在硬件條件上給予大力支持，而且也要在軟件條件上挖掘可能，只有不斷地向其深度和廣度進(jìn)軍，才持續(xù)地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生掌握知識(shí)寶庫(kù)的鑰匙，獲得索取新知識(shí)的能力。本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課后總結(jié)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和探討，提出了改進(jìn)的措施和建議，旨在提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生分析和總結(jié)能力，使物理實(shí)驗(yàn)更好的為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和工作打基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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