實驗儀器和教學(xué)方法優(yōu)化研究

段坤杰，衡麗君

（河南城建學(xué)院，河南 平頂山 467036）

實驗儀器和教學(xué)方法優(yōu)化研究

段坤杰，衡麗君

（河南城建學(xué)院，河南 平頂山 467036）

針對大學(xué)生物理知識減少和儀器設(shè)備智能化的現(xiàn)狀，在綜合分析的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的對策.

實驗儀器；教學(xué)方法；優(yōu)化研究

科技的進(jìn)步對物理實驗科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生重大的推導(dǎo)作用，同時也產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。在一般的工科院校，作為基礎(chǔ)實驗課程——大學(xué)物理實驗。往往是驗證性實驗較多而創(chuàng)造性實驗較少，若一味的采用集成化較高的實驗設(shè)備，就失去了對學(xué)生的動手實踐能力的培養(yǎng)，思維判斷能力。作為工科院校，不僅要使學(xué)生具備較深入廣博的理論知識，而且要使學(xué)生具有從事科學(xué)實驗的較強(qiáng)能力。物理實驗是對工科院校學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門獨立的必修的基礎(chǔ)課程，是學(xué)生在高等院校受系統(tǒng)實驗技能訓(xùn)練的開端。它在培養(yǎng)學(xué)生運用實驗手段去發(fā)現(xiàn)、觀察、分析和研究解決問題的能力方面；在提高學(xué)生科學(xué)實驗素質(zhì)方面都起著重要的作用。

常規(guī)的教學(xué)實驗主要是進(jìn)行實驗實踐和綜合分析討論，基本上屬于繼承和接受前人知識、技能，重復(fù)前人工作的范疇，這些都是科學(xué)實驗入門的基礎(chǔ)訓(xùn)練。一般來說，這類實驗經(jīng)過長期教學(xué)實踐的考驗都比較成熟，不論在實驗原理、實驗方法、儀器配套、內(nèi)容取舍、現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)控制等方面都具有基礎(chǔ)性、典型性和繼承性的意義。但是，從實驗教學(xué)應(yīng)“開發(fā)學(xué)生智能、培養(yǎng)與提高學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰退仞B(yǎng)”這一根本目的來看，對學(xué)生進(jìn)行具有科學(xué)實驗全過程訓(xùn)練性質(zhì)的設(shè)計性實驗教學(xué)是十分必要的。做設(shè)計性實驗時要求學(xué)生自行推論有關(guān)理論、確定實驗方法、選擇配套儀器設(shè)備、進(jìn)行實驗實踐，最后寫出比較完整的實驗報告。大學(xué)物理實驗在理工科教學(xué)中的重要性越來越被大家認(rèn)識，為加強(qiáng)實驗室建設(shè)理工院校購進(jìn)了大量的新型實驗儀器，對學(xué)校的實驗教學(xué)起到了積極的促進(jìn)作用。但是，隨著大學(xué)生物理知識減少和儀器設(shè)備智能化，大學(xué)物理實驗教學(xué)中也出現(xiàn)了一些新問題。本文針對部分實驗項目進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的優(yōu)化措施.

1 實驗儀器的智能化的優(yōu)化

新型的實驗儀器不僅能讓學(xué)生掌握更多先進(jìn)的測量手段，而且還能通過實驗加深對物理原理理解。如GST-Ⅳ型光速測定儀讓學(xué)生了解光拍頻法測光速的原理，NMR-Ⅱ型核磁共振測試儀則可以掌握穩(wěn)態(tài)吸收法測共振頻率。新型的CCD伸長法楊氏模量測試儀不僅大大降低了實驗誤差，從而提高實驗效率，而且讓學(xué)生更多的接觸高新技術(shù)，對學(xué)生了解和研究科學(xué)技術(shù)有很多的幫助。但是，新型儀器的儀器原理欠缺直觀性，對實驗儀器原理剖析具有局限性。傳統(tǒng)儀器調(diào)試、調(diào)節(jié)較困難，但在培養(yǎng)學(xué)生基本的實驗技能方面有更多的優(yōu)勢，有助于培養(yǎng)學(xué)生的基本技能及其調(diào)試能力，傳統(tǒng)的楊氏模量測試儀如圖1有助于學(xué)生更好的解逐差法和光放大原理等，智能型的楊氏模量測量儀很難起到這樣的效果。總之，對測量的精確度要求高的科研實驗智能型實驗儀器非常必要，而普通物理實驗中對于以培養(yǎng)學(xué)生基本技能的實驗項目最好不要盲目購置。另外，對于智能化的實驗儀器的教學(xué)一定要補(bǔ)充更多直觀的實驗原理，更大限度的發(fā)揮先進(jìn)儀器的優(yōu)勢，見圖1。

圖1 傳統(tǒng)楊氏模量實驗裝置圖

2 高中和大學(xué)物理課程內(nèi)容的減少和高中實驗的淡化的補(bǔ)償措施

由于近幾年高中和大學(xué)物理課程內(nèi)容一定程度上被減少，另外，二本院校的生源大多來自農(nóng)村，多數(shù)演示實驗和分組實驗沒有開設(shè)，學(xué)生很少有機(jī)會接觸實驗儀器，所以很難具備基本的實驗知識和操作技能。使得實驗課中必須補(bǔ)充更多相關(guān)的物理知識.例如核磁共振測試儀，由于原子物理內(nèi)容很少涉及，學(xué)生對實驗原理了解甚少，這樣必須給學(xué)生補(bǔ)充足夠多的物理知識，才能讓學(xué)生明白其原理。課堂上的操作又相對簡單，對于基礎(chǔ)一般的學(xué)生而言很難有好的效果。例如霍爾效應(yīng)實驗也有類似的問題，原理復(fù)雜，動手操作較簡單，很多學(xué)生僅僅是按幾個按鈕，記幾個數(shù)而已，如果不明白原理，實驗就失去了意義。因此，一定調(diào)動學(xué)生的主動性，使學(xué)生在課下認(rèn)真預(yù)習(xí)和查閱資料，課堂上老師也要深入分析，這樣才能發(fā)揮智能化實驗儀器的優(yōu)勢?？傊欢ㄒ曰局R和基本方法為前提，以培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能為中心，采用合適的教學(xué)方法，發(fā)揮傳統(tǒng)儀器和智能型儀器的優(yōu)勢，提高學(xué)生的實驗方法和實驗技能。

3 開放實驗中存在的問題和改善策略

自改革開放以來，一提到開放就被認(rèn)為一定是好的，于是，開放實驗室和開放實驗就成了所有實驗室必須要有的。當(dāng)然如果實驗中心具備一定的條件和實驗老師采用科學(xué)的教學(xué)方法，開放實驗室和開放實驗必然為學(xué)生提供更多的實驗平臺，更好的鍛煉自主創(chuàng)新能力。表1是近幾年的在開放實驗方面有益的嘗試。首先，實驗室的儀器要更新，必須購買適合開放實驗的儀器，如DHSJ5電磁學(xué)設(shè)計性實驗裝置和THQWY-1外用表的設(shè)計和組裝總之，對開放對象要嚴(yán)格把關(guān)，沒有查閱相關(guān)資料一定不準(zhǔn)進(jìn)入，指導(dǎo)老師一定組成研究小組，對開放實驗項目選取和實驗形式等相關(guān)內(nèi)容充分討論。為了讓更多的學(xué)生受益，要制定必要的獎勵機(jī)制。獎勵機(jī)制必須具有合理性和可操作性，才能讓開發(fā)實驗流于形式。

表1 近三年改革的變化

4 結(jié) 論

在實驗課的初期，要以傳統(tǒng)實驗儀器為主，讓學(xué)生更多了解實驗原理和實驗方法，培養(yǎng)學(xué)生的基本操作方法和技能，接下來利用智能儀器讓學(xué)生了解更多的高新技術(shù)，提高學(xué)生的科研能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。最后，對學(xué)有余力的同學(xué)，以開放開放實驗為主題，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。大學(xué)物理實驗教學(xué)改革任重而道遠(yuǎn)，只有切實改變教學(xué)理念，不斷優(yōu)化教材和實驗室建設(shè)，不斷的變革教學(xué)模式，合理拓展教學(xué)項目，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，才能使得大學(xué)物理實驗的教學(xué)水平不斷提高。

［1］ 劉丹.新型大學(xué)物理實驗儀器探討［J］.貴州學(xué)院學(xué)報，2011，6（3）:54.

［2］ 代偉，陳太紅.臥式楊氏模量測量儀［J］.物理實驗，2007，27（8）:14.

［3］ 石明吉，張定群.大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題及應(yīng)對策略［J］.南陽師范學(xué)院學(xué)報，2011，10（9）:97.

［4］ 孫宇航.設(shè)計性物理實驗教學(xué)探討［J］.大學(xué)物理實驗，2009，22（3）.

The Research and Improvement of Young's Modulus Experiment

DUAN Kun-jie，HENG Li-jun
（Henan University of Urban Construction，Henan Pingdingshan 467036）

In view of the present situation for college students physical knowledge reduction and instrument intelligent instrument，on the basis of comprehensive analysis，put forward the corresponding countermeasures. Key words:experiment instrument；teaching method；improvement

O4-33

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.01.036

1007-2934（2015）01-0110-03

2014-09-18