近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

張丹瑋 王杰

摘要：近代物理實(shí)驗(yàn)作為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中的重要組成，在其培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc科研能力方面具有不可替代的作用。但是在實(shí)際近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中依舊存在諸多的問(wèn)題，對(duì)教學(xué)效果造成一定的影響?；诖耍疚膶?duì)近代物理教學(xué)實(shí)踐存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法等方面提出改革思路與方案，以期對(duì)相關(guān)教育工作者有所參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：近代物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：04 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1009-5349（2019）09-0018-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生探究精神、實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維等非常重要的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，近代物理實(shí)驗(yàn)屬于面向物理學(xué)廣大學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程，該課程擁有非常廣的物理學(xué)知識(shí)面，綜合性與技術(shù)性非常之強(qiáng)。這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中，需要摒棄傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，積極對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)改革，這不僅能夠使教學(xué)效果不斷提升，而且對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)具有重要的作用。

一、近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）內(nèi)容安排脫節(jié)

在近代物理實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中，囊括了整個(gè)物理學(xué)發(fā)展所有領(lǐng)域的內(nèi)容，擁有極強(qiáng)的專業(yè)性，在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前需要學(xué)生對(duì)相關(guān)理論基礎(chǔ)知識(shí)有著較好的認(rèn)識(shí)。[1-2]近代物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中大部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容屬于物理學(xué)專業(yè)在進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中涉及的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，而進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué)所要達(dá)到的一個(gè)主要目的便在于使學(xué)生能夠?qū)I(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)有更清楚的認(rèn)識(shí)，并且能夠使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力得到有效的提升。然而，目前本校在開展近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容并不能實(shí)現(xiàn)相互對(duì)應(yīng)，甚至存在部分理論課程教學(xué)滯后于相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的情況，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)出現(xiàn)不同程度的脫節(jié)現(xiàn)象，這一現(xiàn)象造成的結(jié)果便是學(xué)生在尚未對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行有效學(xué)習(xí)的前提下，便要開展相應(yīng)的學(xué)科實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生根本無(wú)法有效地理解近代物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中存在的原理，僅僅是簡(jiǎn)單地按照實(shí)驗(yàn)教師的說(shuō)明完成相應(yīng)的步驟，得出最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果便可以了。

（二）教學(xué)模式與方法單一

在近代物理實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中所開展的實(shí)驗(yàn)都是基礎(chǔ)物理學(xué)當(dāng)中非常典型的一些實(shí)驗(yàn)，部分屬于諾貝爾學(xué)獎(jiǎng)獲得者所做的實(shí)驗(yàn)，這其中涉及大量較有深度的物理理論知識(shí)，這便對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教師提出更高的要求。[3-5]物理實(shí)驗(yàn)任課教師不僅需要擁有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方面的能力，同時(shí)也要對(duì)有關(guān)物理學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)有良好的掌握，可以向?qū)W生清楚地介紹與解釋實(shí)驗(yàn)原理，使學(xué)生物理思想與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰艿玫揭欢ǖ奶嵘?/p>

但是，從我校近代物理實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際教學(xué)情況來(lái)看，依舊存在如下兩個(gè)突出的問(wèn)題：其一便是近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任課教師需要對(duì)不同實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行教學(xué)與指導(dǎo)，這就造成實(shí)驗(yàn)教師在對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與內(nèi)容進(jìn)行講授過(guò)程中沒有足夠的時(shí)間，僅僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟與目的進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。這就導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c步驟有清楚的認(rèn)識(shí)，只能按照教師說(shuō)明的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，無(wú)法對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行創(chuàng)新思考，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的創(chuàng)新發(fā)展。其二便是部分教師在對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解過(guò)程中，主要對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟與儀器操作進(jìn)行重點(diǎn)介紹，這和近代物理實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)目標(biāo)存在很大程度的背離，最終造成的結(jié)果便是學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)無(wú)法做到有效的認(rèn)知，實(shí)際的教學(xué)效果也并不理想。

（三）教學(xué)條件有限

受到本校經(jīng)費(fèi)的制約，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入存在一定的不足，造成學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)備相對(duì)較少，實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法滿足教學(xué)的需求。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)器材受到限制，導(dǎo)致教學(xué)條件相對(duì)有限，在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中只能通過(guò)增加循環(huán)次數(shù)或者是多人一組進(jìn)行試驗(yàn)。其中增加循環(huán)次數(shù)會(huì)使實(shí)驗(yàn)教師的工作負(fù)擔(dān)顯著增加，比方說(shuō)在全息照相等一系列電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)中一共只有10套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，每次有20名學(xué)生開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，而每年上物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生會(huì)在1400人左右，如果要想使所有學(xué)生全部完成全息照相這一系列的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)，便要循環(huán)70次左右，這會(huì)顯著增加教師的工作負(fù)擔(dān)。但是如果采取多人分為一組進(jìn)行試驗(yàn)的話，又會(huì)出現(xiàn)只有1～2個(gè)學(xué)生真正在做實(shí)驗(yàn)，而其他學(xué)生只是記錄或者是觀察，導(dǎo)致學(xué)生真正動(dòng)手的機(jī)會(huì)相對(duì)較少，根本無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。長(zhǎng)此以往便會(huì)導(dǎo)致近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法對(duì)學(xué)生實(shí)際操作能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)，也就無(wú)法使學(xué)生實(shí)現(xiàn)探究性與研究性的學(xué)習(xí)。

二、近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)策與舉措

（一）精選教學(xué)內(nèi)容

對(duì)于近代物理實(shí)驗(yàn)課程而言，其教學(xué)目的主要在于對(duì)學(xué)生觀察與分析物理現(xiàn)象方面的能力進(jìn)行訓(xùn)練與培養(yǎng)，使學(xué)生能夠了解物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理學(xué)來(lái)說(shuō)處于何種重要的地位，能夠?qū)π挛锢砀拍畛霈F(xiàn)、發(fā)展與形成整個(gè)過(guò)程做到正確的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒖茖W(xué)的作風(fēng)，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力進(jìn)行一定的鍛煉與培養(yǎng)。[6]根據(jù)上述目標(biāo)能夠看出，在近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該包含如下幾方面的內(nèi)容：首先是近代物理課程所包含的重要內(nèi)容，其次是近代物理所包含的主要研究領(lǐng)域，最后便是近代物理課程當(dāng)中普遍采取的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。根據(jù)上述思想便可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行精細(xì)的挑選，其中應(yīng)該包括經(jīng)典近代物理實(shí)驗(yàn)，諸如光電效應(yīng)、塞曼效應(yīng)以及弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)等，而且也要包括能夠?qū)锢碇饕I(lǐng)域與實(shí)驗(yàn)技術(shù)加以全面體現(xiàn)的，諸如核磁共振、聲光效應(yīng)應(yīng)用、核技術(shù)實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池綜合測(cè)試、激光實(shí)驗(yàn)、超聲實(shí)驗(yàn)、電子衍射實(shí)驗(yàn)以及紅外掃描實(shí)驗(yàn)等。上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已將原子物理、核物理、磁共振、光信息處理、現(xiàn)代光學(xué)、激光與微波技術(shù)等近代最為重要的物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域囊括到實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中。[7]此外，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理過(guò)程應(yīng)該應(yīng)用現(xiàn)代化處理方式，比方說(shuō)CCD數(shù)字圖像處理、智能化數(shù)據(jù)采集等，這樣可以保證學(xué)生在經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中能了解當(dāng)下較為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備與儀器，對(duì)學(xué)生后續(xù)參加工作奠定良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也能使教學(xué)過(guò)程更加便利，教學(xué)效果更加突出。

（二）教學(xué)模式的改革

傳統(tǒng)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，全體學(xué)生均按照教師安排完成相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)也是固定不變的，所以課程內(nèi)容極易受到一定的制約，如果學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中開設(shè)的某些實(shí)驗(yàn)非常的感興趣，但是實(shí)驗(yàn)室并未對(duì)其進(jìn)行開放，這勢(shì)必會(huì)對(duì)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性造成打擊。[8]對(duì)此，有必要對(duì)現(xiàn)階段單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改變，采取必做實(shí)驗(yàn)與選做實(shí)驗(yàn)結(jié)合這種多元模式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。這樣既能夠完成相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，同時(shí)也能滿足學(xué)生對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的個(gè)性化需求。本校在2016級(jí)開設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課程的專業(yè)中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生對(duì)此教學(xué)模式普遍歡迎，并且實(shí)驗(yàn)課堂反映非常良好。因?yàn)椴糠謱?shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容具有自主選擇性，部分學(xué)生能夠根據(jù)自身實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行選擇，部分學(xué)生也會(huì)根據(jù)未來(lái)考研方向?qū)?shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行具體的選擇。通過(guò)對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改革，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量出現(xiàn)一定的增加，進(jìn)而使教師工作負(fù)擔(dān)有所增加，但是學(xué)生在近代物理實(shí)驗(yàn)課堂當(dāng)中的積極性也更高，部分學(xué)生會(huì)在完成自身實(shí)驗(yàn)之后，依舊留在實(shí)驗(yàn)室和下一批學(xué)生對(duì)其他實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究與學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)教學(xué)模式的改變，學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性與主動(dòng)性得到了充分的調(diào)動(dòng)，求知欲得到滿足，知識(shí)面得到不同程度的擴(kuò)大，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力起到了良好的培養(yǎng)作用。

（三）教學(xué)方法的改進(jìn)

本著將教師作為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體這一教學(xué)理念，在近代物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，將講解式與灌輸式等傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)變，采取啟發(fā)式、討論式與互動(dòng)式等全新的教學(xué)方法，要求教師在教學(xué)過(guò)程中做到“授人以漁”，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生之間逐漸形成“一幫一”這種靈活的學(xué)習(xí)方式。在進(jìn)行教學(xué)過(guò)程中，需要將教師的主導(dǎo)作用充分發(fā)揮出來(lái)，通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生積極思考，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索與實(shí)踐。而學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中的主體，使學(xué)生從以往的被動(dòng)接受逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究，能夠真正地對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行體驗(yàn)、探索與實(shí)驗(yàn)，在此過(guò)程中能夠體會(huì)物理思想與規(guī)律，最終掌握物理研究所應(yīng)用的方法。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，也要重視對(duì)學(xué)生思維進(jìn)行引導(dǎo)，由以往的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)逐漸向探究實(shí)驗(yàn)方向進(jìn)行過(guò)渡，由重結(jié)果改變成重過(guò)程與重分析，這樣才能對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維、獨(dú)立能力以及實(shí)踐水平進(jìn)行有效的培養(yǎng)，這對(duì)學(xué)生未來(lái)參加工作具有重要的作用。

（四）教學(xué)實(shí)驗(yàn)考核的改革

要想實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合能力進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，便要對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)的最終考核方式進(jìn)行改革，改變傳統(tǒng)主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為評(píng)價(jià)方式，而是采取綜合考核的方式，學(xué)生實(shí)驗(yàn)總成績(jī)當(dāng)中主要構(gòu)成部分改為平時(shí)成績(jī)，對(duì)各項(xiàng)成績(jī)進(jìn)行綜合計(jì)算得出總成績(jī)?？偝煽?jī)最終應(yīng)該包含三個(gè)主要的部分，即實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，三者在總成績(jī)當(dāng)中比例分配分別是20%、50%和30%。實(shí)驗(yàn)報(bào)告當(dāng)中不僅包含每個(gè)近代物理實(shí)驗(yàn)課堂取得的實(shí)驗(yàn)成果報(bào)告。在學(xué)期末還需要提交1篇以上的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告，實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告是以科技論文形式進(jìn)行書寫，這樣能夠?yàn)閷W(xué)生的畢業(yè)論文撰寫奠定良好的基礎(chǔ)。通過(guò)采取這種實(shí)驗(yàn)考核方式可以對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)進(jìn)行全面的考查，而且能使近代物理實(shí)驗(yàn)所取得的教學(xué)效果得到顯著的提升。

三、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)本校近代物理實(shí)驗(yàn)存在的教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的教學(xué)改革措施，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，取得效果也是較為理想的。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中的表現(xiàn)也更加積極主動(dòng)，并且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠創(chuàng)造性地對(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行有效的解決。同時(shí)通過(guò)改革能夠有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shù)據(jù)分析能力、總結(jié)能力等均起到較好的培養(yǎng)作用。

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責(zé)任編輯：劉健