大學物理實驗教學改革探討

青莉（西南交通大學物理實驗中心，四川成都610059）

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大學物理實驗教學改革探討

青莉
（西南交通大學物理實驗中心，四川成都610059）

摘要：本文通過對國內(nèi)外大學物理實驗現(xiàn)狀的分析，比較國內(nèi)外教學模式，針對我國大學物理實驗具體現(xiàn)狀，在教學模式、教學方法以及最后成績的評估等方面提出了改進意見，以具體實驗為例進行具體分析，并且給出具體解決辦法，通過把學習主動權交還給學生來激發(fā)學生學習熱情，以達到提高大學物理實驗課程質(zhì)量的目的。

關鍵詞：物理實驗；教學模式；傳統(tǒng)教學；教學改革；教學方法；評估模式

Abstract:In view of the present situation of the teaching mode of physics experiment in domestic and foreign universities, this paper puts forward some suggestions on the improvement of the teaching mode, teaching method and the evaluation of the final result based on specific experiments. It is also suggested that learning initiative and enthusiasm of students should be inspired in order to achieve the purpose of improving the quality of College Physics experiment.

Keywords:physics experiment; teaching mode; traditional teaching; teaching reform; teaching method; evaluation model

一、概述

物理學是自然科學中最重要，最活躍的帶頭學科之一，也是許多新興學科、交叉學科和新技術學科產(chǎn)生、成長、發(fā)展的基礎和前導。大學物理實驗是對理工科專業(yè)學生開設的一門基礎必修課，是理工科大學學生進入大學后接觸的第一個系統(tǒng)的實驗訓練，是對學生進行科學實驗基本訓練的開端。該課旨在使學生獲得基本的實驗知識、方法和技能方面的訓練，是后續(xù)課程的實驗基礎，是提高實驗能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的重要起點。

二、國內(nèi)外現(xiàn)狀

國外對于物理實驗非常重視，鼓勵學生有自己的見解和思考，所以國外的大學物理實驗在教學內(nèi)容上，基本屬于設計性實驗，且與實踐緊密結合。注重為學生提供足夠的條件，由學生選擇實驗題目，查閱資料，查找實驗原理，確定實驗步驟和實驗方法，再測量數(shù)據(jù)，分析實驗結果。

國內(nèi)越來越多的高校把大學物理實驗課作為獨立課程開設，對大學物理實驗課的重視也日益得到加強。無論從教學理念、實驗內(nèi)容還是教學形式、實驗手段，都在進行全方位的改革。近年來，由于科學技術進步所帶來的實驗儀器進步以及教育部開展的精品課程建設，實驗室示范中心建設，使我國許多高校的大學物理實驗課程的整體水平提高較快，與發(fā)達國家大學的差距日益縮短。

國內(nèi)目前主流的實驗教學模式是：老師講解，學生做實驗，再完成報告。這種方式的優(yōu)點是能提高實驗效率，保證絕大部分學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗，但卻容易使學生養(yǎng)成課前不認真預習（甚至不預習），聽老師講完后一邊看書一邊做實驗的習慣，所謂做實驗就是測數(shù)據(jù)，至于實驗的真正目的是什么，為什么要這么做，學生根本不愿去思考；另一方面，老師對實驗成績的評定也主要是以數(shù)據(jù)或報告為主，缺乏對實驗過程的評價，這也是導致學生重結果、輕過程、甚至為了成績而去偽造數(shù)據(jù)的重要因素。

三、大學物理實驗教學改革的一些建議

（一）教學模式的改革

由于我校的現(xiàn)狀特殊，每學期上課學生人數(shù)都很多，現(xiàn)在上課采取模式是，學生自由選課，老師負責固定的實驗室，這樣有利于儀器維護和維修，但因為學生不固定，老師沒辦法進行教學改革和學習效果跟蹤。如果實驗教學也可以和理論教學一樣，讓老師負責固定的教學班，并且?guī)赀@個教學班所有的實驗，這樣老師就可以認識每一個學生，也可以根據(jù)每堂課每個學生的表現(xiàn)，深入了解他們對大學物理實驗這么課的認知程度，也可以了解他們的學習習慣和能力，從而可以給出相應的教學方法。

例如，在“示波器調(diào)整與使用”這個實驗中，我們在教學的時候，按照實驗目的，讓學生掌物示波器的基本調(diào)整方法、工作模式、掌物用示波器觀察信號的方法以及示波器各功能和按鈕。從課堂教學效果來看，學生都可以掌物，但是下課以后他們只會完成實驗報告，過一度時間以后，就有可能忘記。因為示波器不光在大學物理實驗中應用非常廣泛，在各個專業(yè)實驗方面也是常常涉及，所以如果跟班教學，老師可以細細觀眾每個孩子掌物情況，對于那些稍有欠缺的同學，在以后每次講到關于示波器的實驗中，重點提醒和指導，以達到鞏固的目的，以便在以后的實驗中熟練使用示波器。

（二）教學方法的改革

現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學模式，老師講解實驗原理、實驗儀器和步驟，最后學生按照固定模式和方式一步一步完成實驗，記錄原始數(shù)據(jù)，再計算數(shù)據(jù)和誤差分析。整個過程，學生都在按照老師的要求按部就班地完成實驗，否則就有可能在規(guī)定時間里完成不了實驗，這樣的傳統(tǒng)教學根本不可能激發(fā)學生的學習積極性和主動性，更不要說激發(fā)學生的自主創(chuàng)新了。采取跟班教學后，老師可以根據(jù)本班學生實際情況采取多樣化的教學方法，如，給出實驗題目，學生自己查資料，自己設計實驗步驟和方法，以激發(fā)學生的學習熱情；也可以把學生分成多個小組，進行小組討論，交流學習，發(fā)揮同伴學習的效果；也可以把學生分成兩個大組，給出實驗現(xiàn)象，讓他們進行正反方辯論；還可以翻轉(zhuǎn)課堂，給出教學視頻，課前通過教學視頻自學，課堂提問解決問題，諸如此類的教學方法，可以根據(jù)本班學生的實際情況不斷改革和創(chuàng)新，在吸引學生自主學習的同時，可以從中發(fā)掘?qū)W生的才能，還可以為每年的大學物理實驗競賽提前選拔人才。

例如，在“重力加速度測量”這個實驗中，給出設計要求：要求重力加速度的相對不確定度小于0.5％，即/g0.5％，然后要求學生根據(jù)設計要求，通過查詢資料，確定出實驗方法，推導出測量需要的公式，然后根據(jù)提供的測量工具進行儀器選擇和比較。最后給出一套完整的測量方法，并且驗證所采取的方法是否符合設計要求，如果不符合又該怎么改進。在這個實驗中，我們不僅是可以讓學生自己動手查資料，設計測量方法，還可以根據(jù)實驗過程中出現(xiàn)的各種問題進行討論。比如重力加速度的測量方法有很多，單擺法、復擺法、自由落體法等，在我們的實驗中用的哪種方法，為什么；儀器選擇也可以討論，鋼卷尺，鋼直尺等，每一種儀器也有多種最小分度值的，我們究竟該選擇哪種儀器。通過學生之間的討論，發(fā)揮相互學習相互幫助的優(yōu)勢，互相促進。

又比如在“楊氏彈性模量的測量”這個實驗中，無論老師如何細心耐心講解，最后在儀器調(diào)整過程中，很多同學還是花很多時間才能找到標尺的像，這樣課堂時間也不夠，很多同學都不可能在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗，最后就變成惡性循環(huán)，編數(shù)據(jù)，抄數(shù)據(jù)。鑒于這樣的情況，老師可以事先錄制一個簡短視頻，把調(diào)整儀器的方法、要點，步驟等，以及如果某一步未調(diào)好，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等，都一一反應在視頻中。學生課前預習時，除了預習書本上的理論知識，還要觀看視頻，這樣在課堂，學生調(diào)節(jié)儀器的過程時，對儀器調(diào)節(jié)已經(jīng)有一個基本的了解了，在實際操作中，才可以做的又快又準。

（三）多元化的評估模式

傳統(tǒng)教學之后就是期末考試，我們的實驗教學現(xiàn)有考試模式就是筆試和操作。采取多元化教學模式之后，我們與之對應的就應該是多元化的評估模式。除了筆試和操作，老師還可以根據(jù)學生平時學習的情況，給出多樣化的評估方法。如第一學期結束時，由于學生還處在從高中學習過度到大學學習的過程，老師可以給出一個新的實驗題目，讓學生通過查資料完成一份完整的報告，包括原理、方法、步驟和數(shù)據(jù)處理、誤差分析；也可以讓學生寫出本學期的學習心得體會；也可以讓學生寫調(diào)研報告，對教學的改革建議。第二學期結束時，學生已經(jīng)適應大學學習，也已經(jīng)掌物了大學物理實驗的基本技能和方法，所以這個學期的期末考試，老師可以適當增加難度，可以給出一個實驗現(xiàn)象，讓學生自己通過現(xiàn)象判斷對錯，并且給出理由以及相關報告，也可以讓學生自己擬定題目，進行創(chuàng)新實驗，從實驗方法、原理、儀器改進和實驗構建等方面給出完整的報告，老師再從中選擇一些可行的方案，進一步指導學生進行實驗的創(chuàng)新和改革。以上方案并不是孤立的，老師在教學過程中，可以根據(jù)學生的具體情況，把多種評估方式結合使用。

四、結束語

科學實驗在科學技術的發(fā)展中起著關鍵的作用，在人們認識自然、開拓和探索新的科技領域中，實驗是一種不可缺少的方式。作為研究自然界物質(zhì)運動最基本最普遍形式的物理學，其形成和發(fā)展是以實驗為基礎的，由此可見物理實驗的重要性。所以我們要打破傳統(tǒng)的固定教學模式，通過對大學物理實驗教學模式和方法以及最后成績評估的改革，把學習的主動權交還給學生，讓每一個學生都可以積極地投入到學習中，這樣不僅可以調(diào)動學生的積極性和創(chuàng)新性，同樣可以調(diào)動老師的積極性，老師也不再墨守成規(guī)按照老規(guī)矩教學，而是可以接收國內(nèi)外先進的教學理念和模式，最大限度地發(fā)揮自己專長的同時，調(diào)動學生的積極性和創(chuàng)新性，在教與學的過程中達到雙贏的效果。

參考文獻

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作者簡介：青莉（1977-），女，漢族，四川成都人，西南交通大學光學工程專業(yè)碩士研究生，講師，主要從事大學物理實驗教學和專業(yè)實驗教學。

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）08-0143-02