高職高專普通物理實驗教學改革探討 *

李玨璇

(柳州師范高等?？茖W校 物理與信息科學系，廣西 柳州 545004)

普通物理實驗是高職高專理科大學生必修的一門課程，是學生接受專業(yè)的實驗方法和實驗技能訓練的開始，也是學生后繼實驗或?qū)嵱柕幕A，同時還是提高師范生就業(yè)能力的一種行之有效的途徑。但傳統(tǒng)的普通物理實驗教學存在較多的弊端，因此許多作者提出了普通實驗教學的改革方案[1,2]。

一、普通物理實驗教學存在的弊端

1．課程體系陳舊

傳統(tǒng)的普通物理實驗課沒有獨立的體系，一定要在完成理論課程學習的提前下，才能進行實驗課程的教學，實驗課程和理論課程一樣，分為力、熱、電、光實驗的順序開設，沒能很好地體現(xiàn)實驗課的教學特點和教學規(guī)律。

2．教學模式單一

普通物理實驗教學模式：以班級為單位，在規(guī)定的時間、指定的教材和實驗內(nèi)容進行分組循環(huán)實驗的教學模式，課堂上老師進行一定的講解，學生只要按教材內(nèi)容和實驗要求、實驗步驟進行測量就可完成實驗。由于學生入學的基礎不同，層次不齊，教學中很難兼顧“兩頭”的學生，教學無法體現(xiàn)因材施教，抑制了學生主觀能動性的發(fā)展，不利于培養(yǎng)合格的畢業(yè)生。

二、高職高專普通物理實驗教學改革模式

1．改革課程體系

普通物理實驗是一門獨立的課程，與理論課一樣，應該有完善的教學計劃、教學大綱、教學內(nèi)容，不必要按力、熱、電、光實驗順序進行教學，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標的需要在合適的時間開設，并且編寫一套與本實驗室相適應又能充分發(fā)揮學生個性的教材，讓學生能充分發(fā)揮主觀能動性，主動學習。

2．教學模式的改革

(1)優(yōu)化和組合教學內(nèi)容進行教學

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標及實驗課和自身的特點，優(yōu)化和組合教學內(nèi)容，將實驗分為三個階段進行教學，循序漸進。

第一階段教學是學習基礎知識的過程，教學內(nèi)容有物理實驗的基礎知識和幾個基本物理量的測量內(nèi)容，基礎知識包括測量與誤差、有效數(shù)字及其運算規(guī)則、測量的不確定度評定、數(shù)據(jù)處理的一般方法(有列表法、作圖法、逐差法、最小二乘法等)，物理實驗的基本測量方法(比較法、放大法、補嘗法、轉換測量法、交換測量法、模擬法、橋式法等)，具體的實驗內(nèi)容包括幾個基本物理量的測量包括長度、時間、質(zhì)量、溫度、電流等，學生通過這個階段的學習，學生學會使用基本儀器進行測量，如米尺、游標卡尺、螺旋千分尺、秒表、數(shù)字毫秒計、溫度計、電表的使用方法等，掌握部分基本測量方法，如交換測量法(用天平換臂測量質(zhì)量)、放大法(測量100張紙的厚度，求出一張紙的厚度)[3]等，并且學會如何選取合適的方法處理數(shù)據(jù)，對實驗結果作出評定，撰寫實驗報告。

第二階段的教學是綜合運用能力培養(yǎng)的過程，學生在完成了第一階段的學習后，運用所學的知識在教師的指導下，完成難度更大的實驗。實驗內(nèi)容包括牛頓第二運動定律的研究、自由落體運動的研究、楊氏模量的測量、電阻的測量、用分光計測棱鏡的折射率、物質(zhì)比熱容的測定等幾十個實驗供學生選擇完成，同一個物理量可采用不同的測量儀器和測量方法完成[4]，這部分內(nèi)容相對第一、第三層次的內(nèi)容要多，根據(jù)不同的實驗要求，學生還要學會儀器的選配，在有電路的實驗中配有萬用電表，在實驗過程中若遇到電路或元件出現(xiàn)故障后，學生要學會用萬用電表判斷電路故障，通過這個階段的學習，學生進一步掌握了實驗的測量方法，操作技能和撰寫實驗報告的水平也有了較大的提高。

第三階段的教學是提升實驗能力的過程，通過第一、第二階段的學習，學生在老師的指導下能完成設計性實驗。這個階段的實驗是檢驗學生對綜合實驗能力的重要手段，給學生提供實驗室能用的儀器，讓他們自行擬定實驗題目、設計實驗方案、選配實驗儀器、獨立完成實驗過程，通過這個階段的學習，學生能運用所學的知識解決實際問題，有利于培養(yǎng)和提高學生的綜合運用能力、實驗技能和創(chuàng)造性思維能力。

(2)利用現(xiàn)代技術手段增加學生學習興趣

隨著計算機及模擬訪真技術的發(fā)展，在課堂上利用計算機軟件仿真很多物理現(xiàn)象已經(jīng)成為一種時尚。通過讓學生了解、觀看計算機仿真圖像，可增加學生學習的興趣。例如，在光的波動理論的實驗中，利用Matlab仿真經(jīng)典的圓孔、單縫、雙縫、光柵等的單色光、白光的干涉、衍射圖像[5,6]，再到實驗室進行部分的實驗。這種把演示實驗和分組實驗相結合的方法，圖文并茂，生動形象，學生感到不管是對理論的學習還是實驗都會變得更容易些，實驗效果會更好。通過這種方式的學習，不但能增加學生學習的興趣，同時能學到多媒體技術，在教學實習的過程中，都能利用多媒體技術制作實驗課件在課堂上演示。

(3)增加定性、半定量物理實驗

在傳統(tǒng)物理學中，普通物理實驗一般分為兩大類，一類是課堂上定性的演示實驗；，另一類是經(jīng)過具體測量經(jīng)過分析、計算等到結果然后進行評定的定量測量實驗[7]，在大學中演示實驗已經(jīng)很少了，以上所討論的普通物理實驗就是定量測量實驗，但我們可以增加一類實驗，就是定性、半定量實驗，它介于演示實驗和定量測量實驗之間。這類實驗具有自己的特點：一是實驗過程簡單化，這類實驗強調(diào)物理概念的清晰和趣味性，不過多追求測量數(shù)據(jù)的精確程度，著重于對物理現(xiàn)象的觀察、分析和研究[8]；二是形式靈活、多樣化，學生可單獨完成實驗，也可由學生自由選擇兩個以上的同學組成一個小組，自由設計、選配儀器，并由學生自己動手完成實驗，最后得出結論；三是實驗空間、時間自由度大，這類實驗可在課內(nèi)進行，也可在課外進行，若在課內(nèi)進行，一個單元實驗時間內(nèi)可完成多個實驗。例如在學到彩虹形成的原因時，可讓學生自己回到宿舍制造彩虹進行觀察，而在實驗室內(nèi)，可把一些實驗條件達不到的，或者是一些廢舊儀器組成一個作為定性、半定量實驗室。例如，用磁懸浮動力學實驗儀、落球法測重力、加速度實驗儀等，由于儀器在設計時精度不夠，所以測量的實驗數(shù)據(jù)不夠準確，實驗效果不好，但我們可以把它改為定性測量，除了做《研究加速度與外力的關系》的實驗外，還可做完全非彈性碰撞實驗，對這個實驗只觀察碰撞實驗過程中發(fā)生了什么實驗現(xiàn)象，再增加現(xiàn)代知識磁懸浮列車的工作原理，所增加的這些知識，學生很感興趣，雖然學生都沒能親自體驗磁懸浮列車，但通過這個實驗尤如身臨其境。在不同的真空度下，研究重力加速度與質(zhì)量的關系等，讓學生自己得到結論。這類實驗具有操作簡單、形式靈活、多樣而且不完全受時間、空間的限制，學生實驗時有興趣并且壓力小，他們很樂意完成實驗。

(4)開展第二課堂活動，培養(yǎng)學生實踐能力

實驗課程的開設是有教學目的、有教學計劃的，在這有限的時間內(nèi)要想進一步提高學生的實踐能力是比較困難的，必須充分利用課余時間開展第二課堂活動，因此第二課堂活動與第一課堂共同構成完整的教育整體，是第一課堂學習的延伸、補充、發(fā)展[9]。第二課堂活動具有方式靈活、形式多樣：一是通過科協(xié)不定期為學生舉行科技、實驗知識講座，讓學生增長知識，開拓視野；二是舉行物理實驗技能競賽，實驗技能競賽堅持圍繞第一課堂實驗教學計劃，依托第二課堂教學活動體系設置競賽項目，實現(xiàn)第二課堂實驗技能競賽是第一課堂實驗教學的重要環(huán)節(jié)，并通過第二課堂活動來檢驗第一課堂教學的質(zhì)量和水平，并反過來指導第一課堂教學的改革；三是利用學校舉辦的師范生技能競賽和科技節(jié)對全體學生舉行物理實驗小制作競賽，充分發(fā)揮學生的聰明才智；四是利用寒、署假讓學生參加社會實踐活動，到中學調(diào)查物理實驗的開設情況，返校后上交調(diào)查報告。

三、改善普通物理實驗的考核方法

要使學生主動學習，除了完善的課程設置，科學的評定學習的實驗成績，也是重要的途徑之一。

1．注重實驗過程

實驗課與理論課有圈套的區(qū)別在于過程，理論課有很多時候可以通過自學獲取知識，依然可以取得優(yōu)異成績，而實驗課是受時間、空間限制的，自學當然需要，但是實驗過程更重要，所以實驗過程要占很大比例的分數(shù)，這要求實驗指導老師做好記錄。

2．撰寫實驗報告

實驗所得的結果，大多數(shù)時候都是通過實驗報告的反映出來，所以實驗報告的撰寫也相當重要。由于實驗的種類較多，對不同的實驗報告的撰寫有不同的要求，即每份實驗報告的側重點不同，例如，伏安法測電阻實驗，要求用最小二乘法處理數(shù)據(jù)，原理可寫得相對簡單點，非線性元件的伏安特性曲線的測量實驗，因為它的數(shù)據(jù)處理比較簡單，撰寫實驗報告時側重點可放在實驗原理上。實驗報告與應點較多的分數(shù)。

3．期末考試方式多樣化

學習結束考試也是評定學生成績不可缺少的重要組成部分，物理實驗教學的學習結束考試可根據(jù)不同的學習階段選取不同的考試方法。在第一階段的學習結束時，可采用口試加筆試的考試方式，第二階段的學習結束后可采用筆試加動手操作的考試方式，第三階段的學習結束后，可采取論文、設計實驗、實驗儀器的制作等方式進行。對于實驗教學而言，學習結束考試重要，但實驗過程更重要，實驗過程成績應占百分之四十，學習結束考試成績占百分之三十，實驗報告成績占百分之二十五，預習成績占百分之五，故學生的實驗成績=預習成績+實驗過程成績+實驗報告成績+考試成績。

通過以上的改革，能增加學生學習興趣，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)了學生的各種能力，教學水平有了明顯的提高，學生更好就業(yè)了。

參考文獻：

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[5] 藍海江. 日光干涉與衍射典型實驗的Mathlab仿真[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2010, 38(27):15 396～15 397.

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[9] 謝相勛，杜理才，李同果．加強第二課堂建設培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力[J]．樂山師范學院學報，2009，24(1): 134～137．