理工科學(xué)生對大學(xué)物理實驗需求的調(diào)查研究

吳登平

摘 ? ?要：大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程，這門課程從訓(xùn)練學(xué)生的思維能力、動手能力到對今后的學(xué)習(xí)工作等行為習(xí)慣的養(yǎng)成有著舉足輕重的影響。筆者通過訪談和調(diào)查問卷的形式對物理實驗的需求進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于物理實驗的需求沒有得到充分滿足，以此為基礎(chǔ)分析了問題產(chǎn)生的原因并提出了解決對策。

關(guān)鍵詞：物理實驗;需求;問題;對策

中圖分類號：G642.3 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）07-0069-03

大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生開設(shè)的一門基礎(chǔ)課，是接受系統(tǒng)實驗方法、進(jìn)行實驗技巧訓(xùn)練的必修課。物理實驗作為物理教學(xué)的基本手段，有其特殊的教學(xué)功能，不僅能夠為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的感性材料，驗證物理定律，而且能夠提供科學(xué)的思維方法，加深對基本知識的認(rèn)識程度，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。其中，實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。提高物理實驗教學(xué)效果有著非同尋常的意義，對學(xué)生的發(fā)展非常重要。

但是，在實際工作中發(fā)現(xiàn)，理工科學(xué)生對大學(xué)物理實驗還有更多的訴求，這也是各個高校普遍存在的問題。因此，筆者以某高校理工科學(xué)生為樣本，通過訪談和問卷調(diào)查的形式針對理工科學(xué)生對物理實驗的需求開展了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于物理實驗的需求的確沒有得到滿足。本次調(diào)查共發(fā)放問卷300份，回收286份，調(diào)查包括物理學(xué)、機(jī)電、建工、生物技術(shù)、化工、高分子及環(huán)境等專業(yè)?，F(xiàn)將調(diào)查情況分析如下。

一、現(xiàn)狀分析與問題

在調(diào)查中筆者就學(xué)生的實驗基礎(chǔ)、實驗心理、實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方式等方面的情況和需求進(jìn)行了調(diào)查，并分別對物理專業(yè)和非物理專業(yè)及非物理專業(yè)不同專業(yè)之間的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)物理專業(yè)和非物理專業(yè)及非物理專業(yè)不同專業(yè)之間對實驗的需求有其不同之處， 但更多的是有共同的需求。下面分別對其不同需求和共同需求加以分析說明。

（一）不同專業(yè)對實驗的不同需求

1.物理專業(yè)學(xué)生對物理實驗課的認(rèn)識。調(diào)查得知，大多數(shù)物理專業(yè)學(xué)生都認(rèn)為物理實驗是與本專業(yè)聯(lián)系緊密不可缺少的的基礎(chǔ)課程，認(rèn)為物理實驗可以加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)知識的理解和認(rèn)識，提高學(xué)生的專業(yè)技能與動手能力，激發(fā)對科學(xué)探索的興趣。對物理專業(yè)的學(xué)生來說，物理實驗不僅提供了一種驗證理論知識的方法，也是在傳導(dǎo)一種探索物理規(guī)律的科學(xué)方法，是一個很好的學(xué)習(xí)與豐富感性認(rèn)識和訓(xùn)練抽象思維能力的平臺。

2.非物理專業(yè)學(xué)生對物理實驗課的認(rèn)識。調(diào)查發(fā)

現(xiàn)，非物理專業(yè)學(xué)生普遍對物理實驗課有較深的認(rèn)識和理解。部分學(xué)生認(rèn)為物理實驗與生活和專業(yè)緊密相聯(lián)，對于做物理實驗有很大的興趣;部分學(xué)生認(rèn)為大學(xué)物理實驗是基礎(chǔ)課程必不可少的一部分，它對于專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)起到鞏固知識的作用，激發(fā)學(xué)生的探索熱情。大部分學(xué)生認(rèn)為物理實驗課是加強(qiáng)理論知識的一個很好的平臺，它提高了學(xué)生的動手能力和綜合能力，有利于創(chuàng)造思維的發(fā)展。

學(xué)生對于學(xué)校物理實驗教學(xué)的硬件設(shè)施、教學(xué)方式、課題選擇等不同專業(yè)仍有不同的需求。例如，機(jī)電專業(yè)對于物理實驗有著更大的熱情和要求，而設(shè)計專業(yè)很多學(xué)生則認(rèn)為物理實驗不重要甚至“與專業(yè)好像沒什么聯(lián)系”，因此，對物理實驗熱情不高，甚至存在很大的排斥心理。而物理非師范專業(yè)的學(xué)生則希望就他們的發(fā)展方向開設(shè)更多的設(shè)計性實驗，增加自主實驗的機(jī)會。調(diào)查也發(fā)現(xiàn)、很多學(xué)生對實驗課存在應(yīng)付心理，表現(xiàn)為上課不認(rèn)真思考，依賴他人，編造或抄襲實驗數(shù)據(jù);課后不認(rèn)真處理實驗數(shù)據(jù)，只為完成任務(wù)，態(tài)度消極等。

（二）各專業(yè)對物理實驗的共同需求

根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，筆者就學(xué)生的實驗基礎(chǔ)、實驗心理、實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)等方面分別進(jìn)行分析說明。

1.實驗基礎(chǔ)。調(diào)查顯示，中學(xué)階段做過10個實驗以上者為90% ，10%的學(xué)生未做過任何物理實驗。這說明大多數(shù)學(xué)生還是有一定的物理實驗基礎(chǔ)，具備一定的實驗基本知識，但是相對于中學(xué)物理實驗來講，大學(xué)物理實驗難度更大，復(fù)雜性更強(qiáng)，無論是理論基礎(chǔ)還是實驗操作能力對學(xué)生的實驗技能都有更高的要求。

2.實驗心理。調(diào)查顯示約78%的學(xué)生對物理實驗有興趣，然而，約58%的學(xué)生表示做實驗的目的只是因為課程要求，完成任務(wù)而已。這種奇怪的現(xiàn)象說明，學(xué)生對物理實驗存在矛盾心理，學(xué)校的物理實驗教學(xué)方式和教學(xué)理念與學(xué)生對于物理實驗的需求存在偏差。58%的學(xué)生認(rèn)為物理實驗與實際運(yùn)用應(yīng)緊密聯(lián)系，然而，筆者就這個問題訪談過物理實驗教師，教師卻認(rèn)為其實物理實驗與實際運(yùn)用聯(lián)系不大，這就說明學(xué)生對物理實驗的教學(xué)目的“掌握從感性到理性的科學(xué)思維方法，逐步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用自己所掌握的物理知識、物理實驗方法和技能進(jìn)行科學(xué)研究的創(chuàng)新能力”存在認(rèn)識偏差。25%的學(xué)生認(rèn)為物理實驗對于就業(yè)無幫助，盡管物理實驗在實際運(yùn)用方面較少，但是不可否認(rèn)開辦物理實驗在激發(fā)學(xué)生的求知欲、培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力有著非同尋常的意義和作用，說明物理實驗教學(xué)效果在部分學(xué)生身上仍有待體現(xiàn)。

3.實驗內(nèi)容與教學(xué)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在實驗內(nèi)容和實驗教學(xué)等方面，在一定程度上不能滿足學(xué)生對實驗的需求，主要存在以下幾個問題。

（1）大多數(shù)是驗證性實驗，實驗?zāi)Ｊ酱篌w相同。學(xué)生做實驗大多只是照著書本做，雖然學(xué)生對理論知識有了更深的理解，但很少能發(fā)現(xiàn)問題，不能達(dá)到實驗的教育目標(biāo)?，F(xiàn)有的物理實驗總是在規(guī)定的時間內(nèi)做規(guī)定的內(nèi)容，實驗過程不僅枯燥且靈活性差，限制了學(xué)生的思維發(fā)展。因此，很多學(xué)生希望做實驗?zāi)軌蚋`活更自由，能夠有更多的想法和空間讓自己發(fā)揮。從某種意義上講，發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要，解決問題可能僅僅只是數(shù)學(xué)技巧或是實驗技能的靈活應(yīng)用，而發(fā)現(xiàn)新問題則能使學(xué)生從新的角度去思考問題。有些專業(yè)的學(xué)生，例如機(jī)電和物理非師范專業(yè)，則認(rèn)為實驗多為驗證性實驗，希望就他們的專業(yè)能開設(shè)更多的設(shè)計性試驗，實驗課題應(yīng)根據(jù)專業(yè)的不同而有所側(cè)重。

（2）理論課與實驗課不同步導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量差。調(diào)查中得知，很多時候?qū)嶒炚n與理論課并不同步，學(xué)生對所要做的實驗毫無理論基礎(chǔ)，即使試驗成功后也一無所獲，達(dá)不到鞏固知識、培養(yǎng)能力的目的。因此，很多學(xué)生強(qiáng)烈要求應(yīng)該學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識再做物理實驗。這樣學(xué)生才會有扎實的理論基礎(chǔ)知識做鋪墊，而不會造成只是機(jī)械地完成實驗內(nèi)容，即使順利完成實驗仍“不知所云”的狀況。

（3）教學(xué)仍采用傳統(tǒng)方式，課堂教學(xué)枯燥沉悶。目前學(xué)校物理實驗基本采用傳統(tǒng)方式教學(xué)，即學(xué)生預(yù)習(xí)抄寫實驗報告，上課時教師講實驗原理及步驟，實驗注意事項、學(xué)生動手操作等。調(diào)查中大部分學(xué)生覺得這種方式過于死板，很多學(xué)生做完實驗感覺一無所獲，這樣很難調(diào)動學(xué)生的實驗興趣，很多學(xué)生甚至逐漸失去對做實驗的興趣。做實驗時，很多學(xué)生都知道如何完成實驗，即使遇到不懂的也只是問如何“做”實驗，而很少有學(xué)生會主動問為什么要這樣做，換個方法如何呢？因此，學(xué)生不僅希望實驗?zāi)軌蚓邆涓嗟娜の缎?，也希望教師對實驗儀器進(jìn)行詳細(xì)的講解，使得每一步實驗均“有理有據(jù)”。

（4）關(guān)于實驗報告的想法。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對于實驗報告有很多“牢騷”，不少學(xué)生認(rèn)為抄實驗報告浪費時間。筆者認(rèn)為歸根到底，學(xué)生會有這種想法還是和我們的教學(xué)方式有關(guān)。由于很多的物理實驗課與理論課并不同步，而實驗報告中的實驗原理有很多的專業(yè)性術(shù)語，導(dǎo)致學(xué)生預(yù)習(xí)時一頭霧水，這樣預(yù)習(xí)效果欠佳，達(dá)不到預(yù)習(xí)的目的。有些學(xué)生則反映學(xué)校應(yīng)該將實驗報告發(fā)回給學(xué)生，學(xué)生才能夠從實驗報告中看到自己的不足，處理實驗數(shù)據(jù)的能力才會提高。

二、問題產(chǎn)生的原因分析

（一）社會原因

社會急速發(fā)展，就業(yè)與學(xué)業(yè)壓力逐年上升使得學(xué)生在高校學(xué)習(xí)中帶著急功近利的心理，學(xué)生只埋頭于與就業(yè)聯(lián)系較大的各種考級考證學(xué)習(xí)中，這種情況在非物理專業(yè)的學(xué)生中尤為明顯。

（二）應(yīng)試教育的影響

中學(xué)階段，教育均以分?jǐn)?shù)來衡量學(xué)生能力，受高考指揮棒的影響，注重鞏固理論知識，著眼點在于保證高考升學(xué)率，實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)一直處于被忽略的地位。即使考試中出現(xiàn)實驗題，也只是紙上談兵，與動手做實驗的思維方式不一樣，解決問題的方式也不一樣。久而久之，就造成了學(xué)生發(fā)展的不平衡。學(xué)生的實驗基礎(chǔ)十分薄弱，大學(xué)物理實驗幾乎是從零開始。

（三）大學(xué)教育制度弊端的體現(xiàn)

由于我國大學(xué)教學(xué)制度嚴(yán)進(jìn)寬出的特點，使得大多數(shù)學(xué)生表現(xiàn)對學(xué)習(xí)的懶惰，對物理實驗態(tài)度冷漠，得過且過。許多物理實驗都需要抄大量的實驗報告，做完實驗還要處理實驗數(shù)據(jù)，是一個比較枯燥的過程，造成大部分學(xué)生對物理實驗不感興趣，甚至存在排斥心理。

（四）物理實驗教學(xué)方式存在的不足

廣東石油化工學(xué)院有著多年的物理實驗教學(xué)經(jīng)驗，無論師資隊伍還是實驗儀器等硬件設(shè)施都具有一定的教學(xué)優(yōu)勢，物理教師對工作的態(tài)度更值得學(xué)生們肯定與贊揚(yáng)。但是教學(xué)模式單一，求異性差，容易使學(xué)生感到枯燥乏味，形成僵化的思維定式。其中影響較普遍的是從眾心理，隨大流。在現(xiàn)行物理實驗教學(xué)中，往往是一個班的學(xué)生，用同一種方法，相同的儀器，在規(guī)定的時間做完，得出同一驗證性結(jié)論。為發(fā)展學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生健康積極的為學(xué)習(xí)態(tài)度，廣東石油化工學(xué)院物理實驗教學(xué)模式需要有所改進(jìn)。

（五）學(xué)生自身對于物理實驗的認(rèn)識不到位

物理實驗教學(xué)存在著不足，也有學(xué)生自身的原因。經(jīng)過調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生雖然對物理實驗具有一定的看法和理解，但是對物理實驗?zāi)承┓矫娴恼J(rèn)識還是比較膚淺的。例如，開設(shè)大學(xué)物理實驗課并不僅僅在于提高專業(yè)知識或者動手能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生對于學(xué)習(xí)、研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，這對學(xué)生今后的工作學(xué)習(xí)都有很大幫助。對于每一個實驗，不僅要重視其物理原理，更應(yīng)該著重了解其物理思想，這樣我們才能在積極學(xué)習(xí)中對知識有更深層次的領(lǐng)悟，才能逐漸克服自己的惰性，激發(fā)探索知識的興趣與熱情。

三、解決問題的對策

（一）加大對實驗的投資建設(shè)

學(xué)校應(yīng)重視物理實驗課并加大對物理實驗課的建設(shè)投入，及時更新一些陳舊的實驗儀器設(shè)備及改善實驗環(huán)境。學(xué)校需要加大實驗設(shè)備的投資力度，物理實驗需要一定的儀器設(shè)備作為基礎(chǔ)，而儀器設(shè)備的配套需要投入相應(yīng)的資金。由于儀器的可靠性和精密度直接影響實驗結(jié)果的分析，一般儀器超過使用年限應(yīng)當(dāng)報廢，進(jìn)行儀器的更新?lián)Q代，保證學(xué)生實驗時有充足的實驗儀器，有充分的動手機(jī)會。

（二）制定教學(xué)大綱，逐步完善教學(xué)計劃

一般說來，理工科物理實驗共60學(xué)時，分兩個學(xué)期完成。第一學(xué)期主要是基礎(chǔ)性的實驗，第二學(xué)期主要是綜合性實驗，兩學(xué)期的實驗項目應(yīng)根據(jù)學(xué)生的理論知識水平和學(xué)時的要求有所側(cè)重，第二學(xué)期可以側(cè)重或增加設(shè)計性實驗，實驗內(nèi)容要有所創(chuàng)新，要適量增加一些新方法和新技術(shù)的使用。更重要的是學(xué)校應(yīng)該合理安排理論課程與實驗課程的時間，物理學(xué)理論和物理實驗是物理中既緊密又相互獨立的的兩門課程，學(xué)生應(yīng)該先通過物理理論課的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，從而可以在實驗室中動手組建測量系統(tǒng)，得到被測量的量值及變化規(guī)律，加強(qiáng)對物理概念和規(guī)律的理解和認(rèn)識，使實驗效果得到體現(xiàn)。

（三）優(yōu)化實驗方案，展現(xiàn)最佳效果

同一實驗內(nèi)容，一般有幾套實驗方案。筆者認(rèn)為，沒有完美無缺的設(shè)計，只有相對合理的方案。有了這種意識，才有不斷實踐、探索的勇氣和動力，實驗方案才能日臻完善。我們發(fā)現(xiàn)，同一個實驗，同一個班的學(xué)生只用一種方法去解決，這就很容易造成實驗內(nèi)容單一枯燥且給某些懶惰的學(xué)生造就了在課堂上不思考抄襲實驗結(jié)果的現(xiàn)象。因此我們需要不斷優(yōu)化實驗方案。一是改革實驗內(nèi)容。實驗內(nèi)容和方法上的新穎和陳舊對學(xué)生興趣的影響很大，所以對實驗教材要不斷地完善和更新，要經(jīng)常地補(bǔ)充一些新的內(nèi)容并且增加一些新的科學(xué)發(fā)展成果和信息，以激發(fā)學(xué)生的思維和想象力。二是改變教學(xué)理念。教師在整個實驗過程中，要充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，給學(xué)生足夠的動手時間及充足的思考、感悟的空間。

（四）在所做的實驗基礎(chǔ)上拓寬系列實驗，豐富學(xué)生感知

教師完成某實驗后，若以此實驗為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)馗淖儗嶒灄l件或操作步驟，則能產(chǎn)生一系列相關(guān)實驗，這些實驗?zāi)芡貙拰W(xué)生視野，幫助學(xué)生更深入地理解物理規(guī)律、概念，發(fā)揮出獨特的教育價值。例如，對于某些對物理實驗要求較高的專業(yè)我們可以從實驗類型和選題入手，適當(dāng)選擇超出所學(xué)范圍來進(jìn)行選題，鼓勵學(xué)生通過查閱資料和自學(xué)方式完成實驗。盡可能采用一個題目多種實驗方法，由學(xué)生自選或自行設(shè)計。

（五）傳統(tǒng)教學(xué)模式與現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合

首先，教學(xué)手段方面可以采取諸如CAI系統(tǒng)等先進(jìn)的教學(xué)系統(tǒng)，充分發(fā)揮多媒體在物理實驗中的作用;其次應(yīng)營造多樣化的教學(xué)環(huán)境，開創(chuàng)物理實驗教學(xué)的新模式，通過計算機(jī)把實驗設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考、操作有機(jī)觸合成一體，形成一部可操作的活的教科書。為物理實驗提供有力工具，克服實驗教學(xué)長期受到課堂、課時限制的困擾。

（六）引導(dǎo)學(xué)生對物理實驗課的學(xué)習(xí)特點和要求有正確認(rèn)識和定位

1.實驗的物理思想。對于每一個物理實驗，不僅要重視其物理原理、實驗儀器和數(shù)據(jù)處理方法等問題，更應(yīng)該著重了解其物理思想，這對于人們設(shè)計新的物理實驗往往能提供很多的啟示和借鑒。

2.實驗儀器。學(xué)生在實驗中不僅要了解實驗儀器的原理和掌握正確的使用方法，而且還要了解一起設(shè)計的獨特所在，以激發(fā)創(chuàng)新設(shè)計的興趣。

3.發(fā)現(xiàn)問題。學(xué)生在實驗中出現(xiàn)某種問題是正常

的，因此學(xué)生在實驗時邊觀察現(xiàn)象邊審查數(shù)據(jù)邊思考分析，看看是否有不正?，F(xiàn)象或者數(shù)據(jù)，力求避免在實驗結(jié)束時才發(fā)現(xiàn)測量時數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤的現(xiàn)象發(fā)生。

4.實驗記錄。實驗記錄是整理實驗結(jié)果以及分析問題的依據(jù)，這要求記錄的是原始數(shù)據(jù)，記錄要清楚，而且是自己做實驗得出的數(shù)據(jù)，切忌抄襲和造假的現(xiàn)象發(fā)生。

5.實驗報告。對實驗報告要明確，報告是工作的總結(jié)，是實驗成果交流的工具，是日后可供參考的資料，因此對于實驗報告要有過程及結(jié)果的分析及評價，要有自己的思考。

總之，物理實驗是一門具有豐富內(nèi)涵的基礎(chǔ)課程，它在激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，提高和培養(yǎng)學(xué)生獨立開展科學(xué)研究的工作素質(zhì)等方面有著獨特的作用。無論物理實驗教育工作者還是學(xué)生都應(yīng)該盡最大努力使這門課程取得最好的效果，充分發(fā)揮物理實驗課的獨特作用。

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