大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革研究

摘要：隨著國(guó)內(nèi)外物理學(xué)研究迅猛發(fā)展，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)愈來(lái)愈被國(guó)家高層和高校師生看重。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，逐步形成一門相對(duì)獨(dú)立的具有特殊功能的課程，深受理工科學(xué)生們的喜愛。但當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在一些亟待解決的問(wèn)題，比如實(shí)驗(yàn)設(shè)備及內(nèi)容缺乏時(shí)代前瞻性，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法缺乏多樣性，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性實(shí)用性不夠等，如何解決，事關(guān)大學(xué)物理教學(xué)的成敗，事關(guān)我國(guó)世界一流大學(xué)建設(shè)的成敗。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；前瞻性；多樣性；創(chuàng)新性；考核機(jī)制

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外物理學(xué)迅猛發(fā)展，隨著我國(guó)新時(shí)代“世界一流大學(xué)”建設(shè)攻堅(jiān)克難任務(wù)深入推進(jìn)，高等教育系列之大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)越來(lái)越受到高等教育工作者的關(guān)注和重視。物理實(shí)驗(yàn)課在多數(shù)理工類院校已經(jīng)得到了廣泛的開展，深受理工科學(xué)生們的喜愛，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，逐步形成一門相對(duì)獨(dú)立的具有不可替代的教育功能的課程。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的方法和技巧日漸豐富，配置的各種精密儀器日益先進(jìn)，加之計(jì)算機(jī)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，使物理測(cè)量技術(shù)和研究得到深入發(fā)展，造就了物理實(shí)驗(yàn)不同于理論本身的特有內(nèi)容和生動(dòng)實(shí)踐特征。但在具體教學(xué)過(guò)程中還是有些習(xí)慣和做法需要研究推敲，深思裁奪。

1.物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備及內(nèi)容缺乏時(shí)代前瞻性

調(diào)查發(fā)現(xiàn)：有些高校圖省事兒，物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)一次性投入到位，在以后的很多年只提供極少的維護(hù)費(fèi)用，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備陳舊老化，更新不足，缺乏時(shí)代性和前瞻性，對(duì)一些物理前沿問(wèn)題的研究無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)全面展開，一定程度上限制了物理前沿和尖端問(wèn)題的研究路徑。

依據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果精準(zhǔn)度很大程度由實(shí)驗(yàn)步驟及儀器決定，建議高校對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器維護(hù)更新實(shí)行制度化管理，定期引進(jìn)先進(jìn)儀器、創(chuàng)新設(shè)備及由科研成果新造的設(shè)備，以最大程度地保持實(shí)驗(yàn)設(shè)備的完好率和先進(jìn)性。使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終有新意、有創(chuàng)意、有發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)興趣，提升物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)的可靠性、可信度和認(rèn)同感。

2.物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法缺乏多樣性

在當(dāng)今數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)勢(shì)不可擋，大行其道的新形勢(shì)下，在科學(xué)研究飛速發(fā)展、突擊猛進(jìn)的新時(shí)代潮流推動(dòng)下，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)方法及內(nèi)容顯得有些陳舊落伍，難以滿足前沿科學(xué)研究的需求。因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該順應(yīng)信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、激變化時(shí)代要求，改造傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法，全面引入信息技術(shù)、多媒體創(chuàng)新等現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，引入計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，建立物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站，提供遠(yuǎn)程交互實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行現(xiàn)代化的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)管理和教學(xué)。

學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室之外的任何終端進(jìn)行預(yù)習(xí)、模擬、預(yù)演自己要做的實(shí)驗(yàn)，隨時(shí)向教師請(qǐng)教實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的其他人交流討論。以極大地拓展物理學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，培養(yǎng)大學(xué)生獨(dú)立思考互助學(xué)習(xí)的精神品格，形成良好的學(xué)術(shù)研究素養(yǎng)。

3.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室及課程開放性不夠

一般而言，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生的限定比較死板，教學(xué)覆蓋面、學(xué)生受益面比較小。很多學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)只對(duì)理工科學(xué)生開設(shè)，有些理工科的學(xué)生還要分成多學(xué)時(shí)和少學(xué)時(shí)兩種，一定程度上造成大學(xué)物理教學(xué)資源的浪費(fèi)。物理實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生活學(xué)活用的最佳途徑，是強(qiáng)化動(dòng)手能力的捷徑，因此，物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備一旦投入，則讓設(shè)備有序運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，讓更多的學(xué)生受益才是首要的。

在當(dāng)前高校實(shí)行學(xué)分制的背景下，建議物理實(shí)驗(yàn)室多開放，讓學(xué)生自由選擇。對(duì)理工科生作為必修課開放，對(duì)有物理愛好的文科生可作為選修課，作為試行加分課程。不僅如此，實(shí)驗(yàn)室還可以定期對(duì)市民開放，對(duì)愛好物理喜歡物理的高中生開放，讓有條件的中學(xué)生參與或進(jìn)行參觀性質(zhì)的觀摩實(shí)驗(yàn)，提高他們對(duì)物理科學(xué)研究的興趣。

4.物理實(shí)驗(yàn)室層次分級(jí)不明

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課既有基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，也有綜合研究性實(shí)驗(yàn)，目的在于培養(yǎng)大學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和創(chuàng)新的學(xué)術(shù)思維。而不少大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室分工模糊，層次不明，沒(méi)有很好地將二者據(jù)實(shí)區(qū)別開來(lái)。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、結(jié)果準(zhǔn)確性為主，可以當(dāng)堂完成，盡快促成課堂理論與實(shí)驗(yàn)證明相結(jié)合。綜合性實(shí)驗(yàn)以探討性、靈活性、開放性為主，不拘泥方法和時(shí)間，可讓學(xué)生在一定時(shí)間段完成，以便他們充分思考、對(duì)比分析不同方法的特點(diǎn)、準(zhǔn)確度和可靠性。

有的物理學(xué)前沿研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較長(zhǎng)，需要反復(fù)討論，可將學(xué)生分成小組，分工負(fù)責(zé)、認(rèn)真討論，大力培養(yǎng)他們的物理實(shí)驗(yàn)興趣和愛好，挖掘科研潛力，分享學(xué)習(xí)研究的快樂(lè)。對(duì)理工科學(xué)生，規(guī)定基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為必選課，綜合類實(shí)驗(yàn)為選修課，同時(shí)為熱愛科學(xué)研究的學(xué)生提供充分的實(shí)驗(yàn)條件和施展科研潛能的機(jī)會(huì)，促進(jìn)我國(guó)物理學(xué)長(zhǎng)足發(fā)展，推進(jìn)物理人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施。

5.物理實(shí)驗(yàn)課教與學(xué)考核機(jī)制不完善

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)高校普遍存在著對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教與學(xué)考核機(jī)制不完善的情況，考核方式陳舊，缺乏多樣性和靈活性。實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)主要培養(yǎng)考察學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，考察考核標(biāo)準(zhǔn)也要以實(shí)驗(yàn)為主，圍繞大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程標(biāo)準(zhǔn)制定完善的考核機(jī)制與科學(xué)的考核方法。這種考核既包括對(duì)任課教師的考核，明確教師的責(zé)任和使命，也包括對(duì)學(xué)生的考核，細(xì)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。

真做起來(lái)，對(duì)學(xué)生可增加實(shí)驗(yàn)步驟敘述、實(shí)驗(yàn)操作程序、面試問(wèn)答等教學(xué)環(huán)節(jié)，使實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)婵陀^地體現(xiàn)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)綜合能力；還可教學(xué)生互評(píng)讓他們自我考核評(píng)價(jià)自己的能力和水平，尤其是對(duì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生之間討論比較多一些，相互了解比老師更深入更準(zhǔn)確，讓他們自己參與評(píng)價(jià)考核體系，更加有利于學(xué)生物理學(xué)習(xí)趣味性、積極性、主動(dòng)性的培養(yǎng)和形成，等等。

6.建立健全實(shí)驗(yàn)室科學(xué)管理制度

學(xué)科特點(diǎn)使然，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目繁雜，需要建立健全的各項(xiàng)管理制度也就繁多。包括建立健全：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與規(guī)劃制度，儀器設(shè)備采購(gòu)與管理制度，實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理制度，實(shí)驗(yàn)室開放制度，人員外出學(xué)習(xí)與培訓(xùn)制度等。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)按內(nèi)容劃為：力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、專業(yè)物理、綜合性實(shí)驗(yàn)幾大板塊，各板塊負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)本板塊的日常管理，安排本小組所屬實(shí)驗(yàn)室的管理人員，規(guī)劃本板塊實(shí)驗(yàn)的建設(shè)。如實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，負(fù)責(zé)聯(lián)系院系教學(xué)管理部門，安排實(shí)驗(yàn)室日常教學(xué)、發(fā)出通知等日常教學(xué)事務(wù)；再如實(shí)驗(yàn)室資料的管理，包括教學(xué)存檔材料，儀器設(shè)備檔案管理等。

7. 鼓勵(lì)物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性實(shí)用性

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與科研、工程、社會(huì)應(yīng)用緊密相連，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性和實(shí)用性。大學(xué)物理要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合，大力展開創(chuàng)新性、探索性、實(shí)用性物理實(shí)驗(yàn)，使理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)與成果應(yīng)用之間形成良性互動(dòng)；要重點(diǎn)培養(yǎng)大學(xué)生的物理科研素質(zhì)和創(chuàng)新應(yīng)用能力，使學(xué)生通過(guò)一系列物理實(shí)驗(yàn)掌握科學(xué)研究的基本方法和整體思路，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，挖掘?qū)W生內(nèi)在潛質(zhì)，鼓勵(lì)進(jìn)行物理前沿的創(chuàng)新性、探索性和實(shí)用性研究；要注重吸收學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生盡早參與物理科研，置身接觸物理前沿，增強(qiáng)物理研究的興趣和快樂(lè)，增強(qiáng)科學(xué)研究的責(zé)任感和使命感。

綜上所述，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不僅加深學(xué)生對(duì)理論的理解，更重要的能使其獲得基本的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)技能，促進(jìn)科學(xué)創(chuàng)新能力，為今后從事物理科學(xué)研究和工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介：王登月，1998年12月22日生，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院2016級(jí)本科生，鄭州大學(xué)國(guó)旗護(hù)衛(wèi)隊(duì)員，優(yōu)秀大學(xué)生軍訓(xùn)教官。愛鉆研、愛思考、愛鍛煉；博聞強(qiáng)記，敏而好學(xué)，學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)牢固，文理知識(shí)結(jié)構(gòu)全面；關(guān)注國(guó)內(nèi)外時(shí)政，關(guān)注經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，關(guān)注物理學(xué)科前沿，學(xué)以致用，志在強(qiáng)國(guó)。

（作者單位：鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院）