大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的幾點(diǎn)思考

張蓓 徐雷

摘要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門十分重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)型學(xué)科。本文從教學(xué)形式、教學(xué)效果、因材施教以及評(píng)估體制4個(gè)方面，提出了關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的幾點(diǎn)思考。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方法；多樣性

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）23-0186-02

物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運(yùn)動(dòng)形式以及物質(zhì)間相互作用規(guī)律的一門學(xué)科，與人類的物質(zhì)生活以及當(dāng)今科技發(fā)展都有著緊密的聯(lián)系[1]。由此可見(jiàn)，物理學(xué)更是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)認(rèn)識(shí)的基本方法[2-3]。本人在該學(xué)科領(lǐng)域有近十年的教學(xué)經(jīng)歷，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了存在的一些問(wèn)題，現(xiàn)提出關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的幾點(diǎn)思考。

一、合理調(diào)控大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)形式的多樣性

針對(duì)理工科大學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃，大學(xué)物理以及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)在同一學(xué)年?？梢韵胍?jiàn)，這兩門學(xué)科對(duì)于物理知識(shí)的學(xué)習(xí)可謂是相輔相成，缺一不可。但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，由于學(xué)時(shí)有限、課程分布不當(dāng)、資源不能有效利用等原因，存在理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)嚴(yán)重失調(diào)的現(xiàn)象。長(zhǎng)期這樣下去，就完全失去了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義。針對(duì)這一問(wèn)題，急需加大調(diào)控大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的多樣性來(lái)予以改善。在學(xué)習(xí)大學(xué)物理的過(guò)程中，與之相關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)大致可以分為三種形式：（1）隨堂演示實(shí)驗(yàn)。有些實(shí)驗(yàn)器具較為輕便簡(jiǎn)潔，所占空間不大，便于老師能夠隨堂帶入教室。實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，耗時(shí)短，只需花費(fèi)幾分鐘的時(shí)間，就能夠讓學(xué)生形象生動(dòng)的看到整個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而加深對(duì)課堂中提到的物理原理的理解。這種實(shí)驗(yàn)形式以老師操作，學(xué)生在座位上觀看的形式完成，所以學(xué)生不能近距離操作及觀摩，存在一定的局限性。（2）演示實(shí)驗(yàn)。有些實(shí)驗(yàn)原理在近代工業(yè)中已經(jīng)發(fā)揮了巨大的應(yīng)用，但實(shí)驗(yàn)器具較大，不易搬入課堂，這就需要開(kāi)設(shè)專門的演示實(shí)驗(yàn)課程。該實(shí)驗(yàn)形式主體為老師講解并動(dòng)手演示，引導(dǎo)同學(xué)們近距離觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并展開(kāi)討論，其后有興趣的同學(xué)還可以自己動(dòng)手重復(fù)演示實(shí)驗(yàn)。該形式可以有效地調(diào)動(dòng)同學(xué)們對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，主動(dòng)思考，加深對(duì)物理學(xué)習(xí)的實(shí)用性的認(rèn)識(shí)，但對(duì)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力有一定的局限性。（3）大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程。翻開(kāi)大學(xué)物理教科書，會(huì)有很多的公式，這些公式不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)符號(hào)，其背后都蘊(yùn)含著深刻且豐富的物理意義[4，5]。結(jié)合大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容，設(shè)有力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不會(huì)過(guò)于復(fù)雜，目的在于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，掌握一些必要的實(shí)驗(yàn)操作技巧。以上提到的這三種實(shí)驗(yàn)形式，他們共同的特點(diǎn)在于：都和我們的理論教學(xué)密切相關(guān)。這三種形式各有所長(zhǎng)，同時(shí)也各自存在不足之處。這就需要高校教師在教學(xué)過(guò)程中，合理調(diào)控大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的多樣性，在傳授理論知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合有效的實(shí)驗(yàn)形式將生動(dòng)形象的畫面展示給同學(xué)們，讓大家?guī)е鴨?wèn)題去探索知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)一些基本操作技巧的掌握，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

二、針對(duì)不同類型的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，突出實(shí)驗(yàn)側(cè)重點(diǎn)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

很多同學(xué)粗淺的認(rèn)為，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室就是按照老師的要求，盡快完成實(shí)驗(yàn)就可以了。為修得學(xué)分，草草完成任務(wù)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的目的和意義所知甚少。實(shí)際上大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)對(duì)于促進(jìn)大學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手、提升應(yīng)對(duì)困難的能力，學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作，以及從科學(xué)的角度重新認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界等方面都具有深遠(yuǎn)的意義。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大致分為預(yù)備性實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)這幾個(gè)種類。（1）預(yù)備性實(shí)驗(yàn)主體目標(biāo)在于教給學(xué)生一些常用的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)方法，以及對(duì)不確定度的評(píng)定方法。這一類實(shí)驗(yàn)是為后期學(xué)生開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)，側(cè)重點(diǎn)在于誘導(dǎo)學(xué)生了解物理實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中要求做到規(guī)范、細(xì)致、合理、有效。（2）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)。這是整個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的核心部分，就實(shí)驗(yàn)的難度以及對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求較之前都有較大的提升。這部分的實(shí)驗(yàn)安排與大學(xué)物理課程的內(nèi)容緊密相關(guān)，重點(diǎn)在于學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手，完成實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，測(cè)取相關(guān)物理量，與理論相結(jié)合進(jìn)行比對(duì)。進(jìn)而誘發(fā)學(xué)生思考，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，激發(fā)對(duì)未知領(lǐng)域的探索。（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。每個(gè)學(xué)期末，實(shí)驗(yàn)教師都會(huì)為學(xué)生準(zhǔn)備2～3個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的了解，自行撰寫實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，評(píng)估誤差分析，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。通常選取較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，諸如食鹽的密度，風(fēng)動(dòng)等。此類實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)在于能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生具體深入到實(shí)驗(yàn)的前期規(guī)劃、準(zhǔn)備、測(cè)試技巧、后期的數(shù)據(jù)評(píng)估以及誤差分析等細(xì)節(jié)，真正感受到實(shí)驗(yàn)的意義?？梢?jiàn)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門內(nèi)容極為豐富的學(xué)科，既有極大的廣度，還有一定的深度。針對(duì)不同類型的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)老師有必要結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，誘導(dǎo)學(xué)生突出實(shí)驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒎治瞿芰?、學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)造能力都能夠得到有效的鍛煉和提升。

三、結(jié)合學(xué)生的具體情況，調(diào)整實(shí)驗(yàn)解說(shuō)的深度

很多學(xué)生在中學(xué)時(shí)期就開(kāi)始接觸物理實(shí)驗(yàn)了，所以大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)，一定程度上以“填平補(bǔ)齊”中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)為主要目的。但由于地域原因，不同地區(qū)的孩子所在中學(xué)的師資力量各不相同。就新疆本地的學(xué)生，在升入大學(xué)之后，就明顯可以看出南疆的考生與北疆的考生在中學(xué)階段所接受的教育存在地域差別。單以長(zhǎng)度的測(cè)量這個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，一些南疆學(xué)生反映沒(méi)有使用過(guò)這種測(cè)量工具，但北疆的學(xué)生則表示他們?cè)谏铣踔械臅r(shí)候就已經(jīng)使用這些測(cè)量?jī)x器觀測(cè)物質(zhì)的長(zhǎng)度。這就需要實(shí)驗(yàn)授課老師在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，廣泛了解學(xué)生的學(xué)習(xí)背景和情況，做到因地制宜，因材施教。對(duì)于從未接觸過(guò)這門實(shí)驗(yàn)的學(xué)生要更為耐心細(xì)致地講解實(shí)驗(yàn)操作原理，必要時(shí)還要手把手的就具體事例進(jìn)行詳細(xì)講解；對(duì)于有一定基礎(chǔ)的學(xué)生，則要提醒其戒除對(duì)較為熟悉知識(shí)的自滿心理，強(qiáng)調(diào)規(guī)范操作的重要性，引導(dǎo)學(xué)生自我評(píng)估實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，做到自查，并分析原因。

四、改良大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核評(píng)估體制

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)注重的是學(xué)生的實(shí)踐操作水平，考核方式一般定為考查，即不通過(guò)考試評(píng)定分?jǐn)?shù)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的成績(jī)由預(yù)習(xí)成績(jī)+操作成績(jī)+數(shù)據(jù)處理成績(jī)+課后思考成績(jī)這4個(gè)部分構(gòu)成。預(yù)習(xí)成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)步驟4塊內(nèi)容占總成績(jī)的40%。操作成績(jī)包括數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)操作2塊內(nèi)容合計(jì)占總成績(jī)的25%。數(shù)據(jù)處理成績(jī)包括數(shù)據(jù)處理，結(jié)果表示2塊內(nèi)容合計(jì)占總成績(jī)的30%。最后課后思考成績(jī)主要涉及學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)之后對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、操作乃至實(shí)驗(yàn)結(jié)果的小結(jié)和思考，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)提出自己的一些意見(jiàn)和建議，占總成績(jī)的5%。有一定比例的學(xué)生只是拿著實(shí)驗(yàn)書悶頭照抄，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理不做推導(dǎo)和分析理解。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，不知道自己要做什么。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)別組同學(xué)混入獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。后期處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，很多同學(xué)長(zhǎng)篇大段地羅列大量數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)誤差很大，極有可能是由于粗心造成的計(jì)算錯(cuò)誤。學(xué)生不深入了解誤差評(píng)估的意義，只是將自己的工作展示出來(lái)就大功告成了。不去檢查自己的數(shù)據(jù)處理存在哪些不當(dāng)?shù)牡胤?，也沒(méi)有檢驗(yàn)最后推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)果是否合理。最后到課后思考，有些同學(xué)就把書本后面提出的思考題寫在報(bào)告冊(cè)上，并不作答，只是湊字?jǐn)?shù)。以上提到的諸多問(wèn)題均是多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)的在學(xué)生中普遍存在的問(wèn)題。學(xué)生一味地將實(shí)驗(yàn)的目的放在獲取較高的實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)上，課前不潛心研究實(shí)驗(yàn)原理，課上抄襲他人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，課下不認(rèn)真做數(shù)據(jù)分析，一個(gè)班級(jí)數(shù)據(jù)就只有3～5種不同結(jié)果，均是由于學(xué)生之間大量抄襲造成的。然而依據(jù)既定的成績(jī)?cè)u(píng)估體系，教師無(wú)法對(duì)認(rèn)真實(shí)驗(yàn)以及非認(rèn)真實(shí)驗(yàn)的同學(xué)給出明顯的差別評(píng)估，這就會(huì)極大地削弱學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和積極性。因此，改良大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核評(píng)估體制已迫在眉睫。建議如下：原設(shè)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)上的分?jǐn)?shù)應(yīng)占最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)的70%，另30%的分?jǐn)?shù)以期末考核的方式給予。每學(xué)期期末專門騰出2小時(shí)的時(shí)間，將學(xué)生分班，自行抽取考核的實(shí)驗(yàn)名稱（均為課內(nèi)完成過(guò)的實(shí)驗(yàn)）。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，由實(shí)驗(yàn)老師監(jiān)考，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范情況、完整度、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性等綜合情況，由實(shí)驗(yàn)老師當(dāng)堂賦分。相信通過(guò)這種考核形式上的改良，一定能夠有效地遏制學(xué)生敷衍完成實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，極大提高學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的重視度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到學(xué)習(xí)目的。

物理學(xué)習(xí)是理論和實(shí)驗(yàn)并重的一門學(xué)科，學(xué)好、學(xué)透大學(xué)物理理論課程，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)和意義就顯得至關(guān)重要。本文分析了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中方法和思路上存在的一些問(wèn)題。介于這些情況嚴(yán)重影響了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程與大學(xué)物理理論課程的并行程度，沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)意義，文中結(jié)合現(xiàn)有的教學(xué)條件，提出客觀有效的改良方案，期望能夠有效提升后期實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

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