高等師范院校大學物理實驗教學問題與對策

姜光遠

姜光遠/長春師范大學物理學院副教授（吉林長春130032）。

一、高等師范院校大學物理實驗教學存在問題

物理學是以實驗為基礎的一門自然科學，大學物理實驗在物理學的發(fā)展歷史上及在國民經(jīng)濟建設中占有突出重要的地位。大學物理實驗教學又是培養(yǎng)學生綜合能力的重要途徑之一，特別是高等師范院校物理專業(yè)的學生，要想成為一名合格的物理教師，不但要有堅實的理論知識，而且要有較強的實驗技能。大學物理實驗是學生入學后開設的第一門實驗課，是實驗技能訓練和培養(yǎng)的開始,是后繼實驗課的基礎。因此，不斷進行大學物理實驗課的改革，調動學生學習的主動性和積極性，不斷提高大學物理實驗課的教學質量是非常重要的。

就目前的大學物理實驗教學實際來看，隨著大學物理實驗教學手段、教學設備的不斷更新和完善以及對各類實驗研究的不斷深入和加強，教師的素質與現(xiàn)代教學的要求差距正在縮短，這是總的趨勢。但在大學物理實驗的教學過程中，學生實驗操作還是存在著一些不可疏忽的問題，集中起來，下面幾種情況較為典型。

1.學生基礎參差不齊。由于學生生源不同，有的來自城市，有的來自城鎮(zhèn)，有的來自農(nóng)村。有一些學生尤其是偏遠地方上來的新生，雖然新課標加強了中學物理實驗教學比重，但在高考指揮棒下，中學時實驗基礎還是很差，而各省中學物理實驗質量也參差不齊，有些地方甚至只講實驗，不開實驗操作課，不做實驗，造成部分學生動手能力差，不知如何上實驗課。

2.機械套用實驗步驟和方法，不是進行意義識記而是機械識記。在一些大學物理實驗課中發(fā)現(xiàn)，有很大一部分學生只能機械套用實驗步驟。對于老師提出的“為什么不能將某一步驟顛倒”“為什么會產(chǎn)生這些現(xiàn)象”等諸如此類的問題，學生只能含糊其辭；實驗數(shù)據(jù)不知怎么記錄處理，各種數(shù)據(jù)表格不會制表，還有一部分學生對于實驗所產(chǎn)生的誤差不能進行合理的分析，不能正確認識到實驗操作必然會產(chǎn)生誤差，如果實驗數(shù)據(jù)與實驗理論值相差甚遠的話，便直接更改實驗數(shù)據(jù)已達到理想效果。這就失去了科學實驗的基本目的，即發(fā)現(xiàn)問題并分析誤差產(chǎn)生的原因。

3.學生動手能力差。由于大學物理實驗教學大綱要求一套實驗儀器一人或倆人操作皆可，所以有時限于教學實驗儀器的數(shù)量，有些實驗不能做到人手一套，因此造成了一組實驗僅有一人操作，另外的人因為動手能力差只能袖手旁觀，起不到培養(yǎng)學生實驗能力的目的。

4.學生實驗依賴性太強。由于每次上實驗前本次實驗的相關實驗設備、實驗原理、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)表格、檢測方法，實驗指導書都給出了確切內(nèi)容，無須學生進行實驗設計、方法選擇、方案論證等，好多學生養(yǎng)成這樣一個毛病，每次實驗必須教師講述一次才能去做，如果不講學生就不能自己獨立完成實驗。如，有一次一組學生作“固體和液體密度測定”的實驗，老師事先有意將天平的托盤左右互換，且吊耳沒有放在橫梁的刀口上，而是將吊耳放在刀口的兩側，學生做實驗時竟然沒有發(fā)現(xiàn)，毫不理會地做完了實驗，待發(fā)現(xiàn)實驗有誤時，才想起問老師是怎么回事。遇到實驗過程中出現(xiàn)的各種實驗現(xiàn)象不是去觀察和思考，而是依賴老師去解決。

5.學生對大學物理實驗課不夠重視。由于有的課程學分是理論課加實驗課一個分，即理論課占百分之七十，實驗課占百分之二十，平時成績占百分之十，就造成好多學生主觀上對大學物理實驗重視不夠，多數(shù)學生只重視理論課的教學，而把大學物理實驗不當回事，只把大學物理實驗課當成任務，應付了事。

二、高等師范院校大學物理實驗教學改革的對策

針對大學物理實驗課中發(fā)現(xiàn)的各種問題，有必要加強學生對大學物理實驗課的重視，使教師的主導作用和學生的主體作用以及學生動手、動腦的訓練三者得到真正的協(xié)調和發(fā)展，從而達到培養(yǎng)學生的觀察思考能力、實驗操作能力、創(chuàng)新思維能力、分析問題和解決問題的能力。要想提高大學物理實驗課的教學質量，必須遵循實驗環(huán)節(jié)的整體性、連貫性和階段性的特點，在此基礎上，設計大學物理實驗教學中的科學性、有序性的指導方法。在這里，結合本人在大學物理實驗教學的工作經(jīng)驗以及實驗中的體會總結為以下幾點。

1.認真上好緒論課及實驗基礎訓練。在上大學物理實驗緒論課時，使學生對大學物理實驗課有全新認識的同時，要引起學生對大學物理實驗課的高度重視。設計修改教學大綱，提高大學物理實驗課在該科目中的學分比重，理順學生對大學物理實驗教學的整體思路，如，實驗目的，實驗中什么是要求熟練掌握、什么是要求了解的；通常制表方法和技巧；如何記錄實驗數(shù)據(jù)；實驗操作方法及測量手段；誤差產(chǎn)生的原因及分析誤差的意義，怎樣能減少誤差；結論的給出和意義。針對學生的來源特點，結合實際，上好大學物理實驗課的入門基礎訓練，如，示波器使用、萬用表使用、信號發(fā)生器使用、溫度測量工具使用、各種元件認識及使用長度測量、液體測量、各種天平使用等等。采取培訓合格證制度，只有培訓合格后才有資格開始正式上大學物理實驗課，廣泛提高學生對大學物理實驗課的重視程度，明確實驗課的目的、方法和意義，為今后上好實驗課做準備，并長期設立開放性的實驗室。開放性實驗室的實驗內(nèi)容可以是預備性的經(jīng)典小實驗和簡單的基礎性綜合小實驗及基礎性實驗儀器儀表使用等等，使學生隨時可以進行培訓訓練。

2.加強實驗室的建設和管理，改善實驗條件。加大大學物理實驗室的建設力度，現(xiàn)在新型實驗教學儀器層出不窮，可以增置高端新型實驗教學儀器設備，提高實驗教學設備的科技含量。采用互聯(lián)網(wǎng)局域網(wǎng)技術，計算機處理實驗數(shù)據(jù)并直接保存在計算機里，并可直接在實驗課堂上打印出實驗報告。在實驗室管理上，采用RFID的實驗室學生考勤管理系統(tǒng)，并與教務處的教學局域網(wǎng)管理系統(tǒng)兼容，學生可以網(wǎng)上預約實驗、網(wǎng)上答疑、提交預習報告，并可以進行網(wǎng)上模擬實驗等等，對實驗條件加以改善，使學生得到充分的獨立操作訓練，更好地培養(yǎng)學生的動手操作能力。

3.做好實驗課的預習工作。引入各種輔助預習大學物理實驗的教學手段，如，仿真模擬實驗、網(wǎng)絡教學視頻、EWB操作系統(tǒng)等等。可以對一些實驗難點反復操作或播放，也可以對某些細節(jié)畫面進行操作及仿真模擬實驗，雖然仿真模擬實驗并不能完全代替真實的大學物理實驗課，但它最大的好處是可以幫助學生進行充分細致的實驗課課前準備，了解該實驗的實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗過程和實驗結果等等，可以充分理解該實驗的設計思想是什么和為什么采用這種方法，可以大大激發(fā)學生上實驗課的濃厚興趣，還有助于學生對大學物理實驗教學儀器的功能面板有個詳盡認識，對其性能和結構有個初步的了解，這樣有助于大學物理實驗教學效果的提高。可以為大學物理實驗基礎較差的學生提供一次很好的學習機會，使他們可以自己選擇較為適合自己難度的大學物理實驗內(nèi)容，這樣能夠對大學物理實驗課程的內(nèi)容進行充分的預習，從而提高實驗效果也有助實驗技能的提高。為了提高學生實驗課的教學質量，教師在進行學生實驗準備時，必須做到每一項實驗活動都目的明確，實驗準備充分，實驗要求恰當，實驗設計科學合理，組織嚴謹。只有這樣才能充分發(fā)揮教師在大學物理實驗課中的指導作用，才能更好地調動學生上好實驗課的主動性和積極性，才能收到良好的實驗效果。

4.加強學生理論課和實驗課的聯(lián)系。為了防止學生機械套用實驗步驟，加強他們對實驗理論的理解，要讓學生知其然還知其所以然，可以讓學生做好預備性實驗和基礎型驗證性實驗。自然科學理論是從科學實驗基礎上抽象總結出來的，預備性實驗是研究當時自然科學理論前的基礎實驗構架?；A型驗證性實驗是驗證理論課上的理論正確性的。做好這些實驗有助于對物理理論的深度理解。

5.力爭多開實驗題目。由于高等師范院校大學物理實驗條件參差不齊，造成一部分學生動手能力差，所以爭取多開設一些實驗題目，多創(chuàng)造實驗條件，爭取把大綱中的題目都開出來。一方面購進先進的教學實驗儀器，另一方面也可以自己動手改進教學實驗儀器，爭取讓每位學生都人手一套儀器，這樣可以保證讓學生多動手實驗，提高學生的實驗操作動手能力。

6.嚴格要求，普遍重視。在修改教學大綱時，可以把大學物理的考試課與理論課分開。采用單獨學分制，把大學物理實驗課與考試課和理論課同等對待。并且改進大學物理實驗課的考核內(nèi)容以及成績評定方法。過去大學物理實驗課對學生實驗效果的考核主要是考實驗操作，應改革考核內(nèi)容，采取多種形式，對學生實驗效果進行全面可量化的考核，充分反映學生在實驗操作各個環(huán)節(jié)的實驗水平。大學物理實驗課考試內(nèi)容分為實驗操作考試和筆試兩方面，實驗操作考試以抽簽方式確定每位學生的考試內(nèi)容，按題目要求獨立做實驗，在規(guī)定的時間內(nèi)完成，實驗操作考試占考核總成績的60%，其中筆試內(nèi)容包括誤差理論、實驗基礎知識、實驗原理、數(shù)據(jù)處理等，占考核總成績的40%。通過改革實驗課考核內(nèi)容進一步調動學生學習積極性，提高實驗課教學質量。

三、結語

通過以上多途徑開展大學物理實驗教學改革，使學生擴大了大學物理實驗知識面，并在實驗操作技能、實驗中出現(xiàn)的問題分析和實驗問題的解決能力上都有了非常大的提高。通過大學物理實驗教學筆者體會到，只有充分重視實驗課的教學才能保證實驗課教學和科研工作的順利進行，只有積極開展大學物理實驗教學改革，才能不斷提高大學物理教學的質量。