理論結(jié)合實驗的大學物理課程教學改革探索

胡昉　張秋蘭　應偉杰

摘要：本文介紹了浙江大學寧波理工學院開展理論結(jié)合實驗的大學物理課程教學模式改革的方案和實踐，包括驗證類實驗與理論課教學同步進行，布置實驗研究任務并要求提交論文等內(nèi)容，旨在提高學生理論聯(lián)系實際的能力。

關(guān)鍵詞：大學物理課程 理論結(jié)合實驗

大學物理課程所教授的基本概念、理論和方法是構(gòu)成學生科學素養(yǎng)的重要組成部分，是科學工作者和工程技術(shù)人員必備的專業(yè)素養(yǎng)。在大部分高校中，大學物理課程的理論教學與實驗教學分屬兩門互相獨立的課程。在理論課中，教師側(cè)重于按基本物理原理講解例題，教會學生解答習題的方法；在實驗課中，教師側(cè)重于按實驗步驟和儀器的說明書引導學生操作，教會學生測量實驗數(shù)據(jù)和書寫實驗報告。這種理論與實驗相割裂的引導方式，不利于學生理解基礎(chǔ)的物理知識，也不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。為此，筆者在浙江大學寧波理工學院的大學物理課程教學中進行了理論與實驗相結(jié)合的探索和實踐。

一、實驗改革方案與實踐

根據(jù)其實驗目的和特征，大學物理實驗課程的教學內(nèi)容可分為技能類實驗、驗證類實驗、綜合類實驗和探究類實驗等。理論結(jié)合實驗的關(guān)鍵就是按內(nèi)容的學習特點設計教學，調(diào)整原有的實驗模塊和層次，規(guī)劃合理的教學時間和比例，探索新的教學手段，使教學真正服務于學生。

在改革大學物理實驗課程的具體實施過程中，驗證類和探究類實驗的教學以理論課教師為主導，技能類和綜合類實驗的教學以實驗課教師為主導。

1.驗證類實驗

驗證類實驗是與相關(guān)知識點同步進行的內(nèi)容，它不必設計得過于復雜，能讓學生清楚地看到實驗現(xiàn)象即可。其作用不僅在于給學生直觀、形象的感性認識，以便于學生理解抽象理論，更在于引發(fā)學生的深入思考，從而激發(fā)學生的學習興趣。

浙江大學寧波理工學院有一個物理探索與創(chuàng)新實驗室，占地500平方米，總資產(chǎn)110萬，可面向?qū)W生開放的物理實驗有八十余個，大部分為現(xiàn)象明顯的物理演示實驗，涵蓋了力、熱、光、電等物理學領(lǐng)域。我們把授課教室安排在實驗室附近，可提前將演示儀器搬入課堂，也可在上課時間將學生帶到實驗室。在理論課教學過程中穿插以課堂演示的方式進行的驗證類實驗教學，不僅鼓勵學生參與實驗操作過程，還加深了學生的印象。

經(jīng)過四個學期的試點，我們已能夠?qū)椥耘鲎睬?、角動量守恒球、進動、茹科夫斯基轉(zhuǎn)椅、簡諧振動合成、縱波演示、驗電器、跳環(huán)、光柵衍射、起偏和檢偏等10個與理論課關(guān)聯(lián)較強的驗證性實驗在教室中演示。另外，有27個驗證性實驗雖然與理論課教學內(nèi)容密切相關(guān)，但因為儀器太大或太小等客觀條件限制不適合搬到教室中使用。我們也會通過布置課前預習題、課后思考題等方式，要求學生在規(guī)定的業(yè)余時間到物理探索與創(chuàng)新實驗室完成這部分實驗。

2.探究類實驗

探究類實驗是最能發(fā)揮學生主觀能動性的內(nèi)容，而不同實驗之間的差異很大，不適合集體教學，更適合學生在課余時間進行。在理論課教學中，筆者介紹了科學研究與查找文獻的方法，預先布置若干個小課題，由學生自由組合成最多3人的研究小組，在開放時間內(nèi)到物理探索與創(chuàng)新實驗室做實驗，并利用課余時間完成課題研究。經(jīng)過四個學期的實踐，我們逐漸形成了一套行之有效的論文評分方式。

在實驗課中，學生通過技能類實驗積累了一定的實驗能力后，我們要求學生在學期最后三周內(nèi)完成規(guī)定列表中自選的一個綜合性實驗。任課教師給定實驗內(nèi)容和要求，但不提供完整的實驗方法和實驗步驟指導。學生根據(jù)已掌握的實驗技能和學校的實驗條件，查閱相關(guān)的文獻，獨立確定合理的實驗方案，經(jīng)教師審核后，在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗，撰寫實驗報告，隨后還可以申請進行答辯，以獲得更高的實驗課成績。經(jīng)過三個學期的試點，學生參與答辯的熱情高漲。

二、結(jié)論與展望

現(xiàn)階段，我們迫切需要做的工作還有很多，如購置和開發(fā)更多適合課堂演示的驗證性實驗儀器；制作更多驗證性實驗的教學視頻，鼓勵資源共享；利用信息化平臺，對實驗室開放時間進行網(wǎng)上預約和記錄，提高資源使用效率等。而且，在課程學時學分普遍被縮減的大環(huán)境下，如何保證教學效果，并調(diào)動教師的教學改革積極性，也是一項巨大的挑戰(zhàn)。

（作者單位：浙江大學寧波理工學院）