大學(xué)物理實驗教學(xué)方法和教學(xué)資源建設(shè)的研究

呂振超

（浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)大學(xué) 浙江金華 322100）

實驗，實而驗之蘊含大量實驗方法，如觀察法和假設(shè)法等，方法眾多，繁多而冗雜卻難缺，學(xué)習(xí)不可謂不難。若教師準備不充分，學(xué)生預(yù)習(xí)時間不足，非常容易導(dǎo)致課堂節(jié)外生枝，無法完整進行實驗。如按照傳統(tǒng)慣例，每次實驗開始時，教師都需先行對學(xué)生進行授課，告訴學(xué)生實驗方式、檢驗方法和實驗流程，避免學(xué)生的預(yù)習(xí)時間不足，不知如何進行實驗。但從客觀角度出發(fā)，學(xué)生時間匆忙，難以抽出大量時間聽老師講述實驗方法和實驗流程。且在現(xiàn)實生活中的具體實驗，尤其本科以上，研究生實驗，大部分學(xué)生進入實驗室后都是直接動手進行實驗，這將不利于強化學(xué)生對物理知識的深層次理解，并且在尚未得到深度思考的情況下將增加物理實驗失敗的概率，因此教師靈活轉(zhuǎn)變教學(xué)方法和優(yōu)化教學(xué)資源建設(shè)將具有必要意義。

一、物理實驗在大學(xué)物理教學(xué)中的價值

（一）借助生活實驗激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

物理是一門理論與實踐相結(jié)合的科目，并具有很強的抽象性，同時也考驗學(xué)生的思維能力，在進行實際教學(xué)活動時，也需要將理論與實驗相結(jié)合，通過實驗來驗證某些理論，從而加強學(xué)生的理解程度。物理理論一般都是根據(jù)生活中的現(xiàn)象得出的，也可以利用生活中的物品進行實驗操作，以上的教學(xué)案例都是利用常見的物品進行操作的，這樣就可以避免實驗必須去實驗室中進行操作。將生活中的物品代入到物理實驗教學(xué)中，一方面，不用必須在物理實驗室中進行教學(xué)實驗，大大節(jié)省了教學(xué)時間，另一方面，選擇身邊的物品進行物理實驗，既發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新能力，又能夠激發(fā)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣。興趣是學(xué)習(xí)任何科目的前提，只有濃厚的學(xué)習(xí)興趣，才會有深入學(xué)習(xí)某一門學(xué)科的動機，在遇到困難時才不會輕易放棄，努力尋找突破口。

（二）培養(yǎng)學(xué)生思維和操作能力

物理不是紙上談兵的學(xué)科，其要求學(xué)生具有良好的邏輯思維能力、動手能力和分析問題能力。大學(xué)物理應(yīng)用實驗教學(xué)設(shè)計與此要求具有很強的契合性，能夠為學(xué)生提供可靠的實踐操作平臺。使學(xué)生充分參與實驗，充分體驗發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，展開實驗，觀察實驗現(xiàn)象，最后得出結(jié)論。同時，其還能進一步鍛煉學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，使得學(xué)生能夠更好地在解決問題中感知學(xué)習(xí)物理的樂趣。

（三）減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力

我國的教育難度呈現(xiàn)著層層遞進的趨勢。隨著學(xué)生年齡的增長和年級的增高，學(xué)生所接觸的知識的難度也會隨之提升。其中物理學(xué)科作為新增學(xué)科，學(xué)生在沒有足夠的學(xué)習(xí)經(jīng)驗的情況下往往會在學(xué)習(xí)的過程中碰壁，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力劇增，而大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用實驗方法則能夠有效地解決這一問題，以實驗的方式替代刻板的理論知識講解，以引導(dǎo)學(xué)生親身參與其中的方式替代死記硬背的學(xué)習(xí)方式，實現(xiàn)加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和記憶的目的，能夠在減輕學(xué)生的心理壓力的同時提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量，具有一舉多得的效果，應(yīng)用價值較大。

二、大學(xué)物理實驗教學(xué)方法

（一）培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)物理實驗的興趣

興趣是最好的老師。若成功培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)物理實驗的興趣，可使學(xué)生自發(fā)自覺進行大學(xué)物理實驗課前預(yù)習(xí)，從而在老師復(fù)述實驗內(nèi)容時跟隨教師思路，降低教師復(fù)述難度。同時，成功培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)物理實驗的興趣，可鍛煉學(xué)生的動手能力，使學(xué)生獨自操作物理實驗時有跡可循，有路可思。從而更好幫助學(xué)生創(chuàng)新大學(xué)物理實驗知識，提升學(xué)生物理實驗知識的實踐能力。如舉辦個性化物理實驗，即將學(xué)生自身思路代入物理實驗之中。以大學(xué)空中自由掉落加速度探究物理實驗為例，最開始的初始條件為砝碼帶領(lǐng)紙帶砸落，并通過計算紙帶上方的黑點了解加速度。教師以此實驗為基礎(chǔ)，鼓勵學(xué)生提出自己的思路，并加以實踐。如“加速度可能因為角度而改變嗎”，即改變紙帶平行的角度，加速度是否不同。鼓勵學(xué)生提出自己的想法，并加以完善，最終表達，進行個性化實驗。個性化實驗?zāi)康脑谟谂囵B(yǎng)學(xué)生對大學(xué)物理實驗的興趣，并使學(xué)生積極拓展創(chuàng)新，不局限于課本等，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并鍛煉學(xué)生的實踐能力。

（二）改變傳統(tǒng)“滿堂灌”的授課方式

傳統(tǒng)教學(xué)方式難循，無法有效促進講課效果提升。因而教師講課過程應(yīng)產(chǎn)生一定程度改變。如傳統(tǒng)教學(xué)中，教師一次性復(fù)述完成實驗，既浪費時間，也難起效用，無法使學(xué)生有效記憶。教師可嘗試改變講課方式，如將實驗流程分段化。依舊以大學(xué)空中自由掉落加速度探究物理實驗為例，教師首先講解觀察法，使學(xué)生觀察物理裝置，了解物理裝置特殊性和固定性。當(dāng)學(xué)生觀察一段時間時，教師可鼓勵學(xué)生，使學(xué)生按照自己的預(yù)習(xí)情況先行進行實驗。當(dāng)學(xué)生實驗一定時間之后，教師可在課堂中復(fù)述實驗情況，講解實驗知識，即可起到講課作用，也可使學(xué)生記憶加深。其中，在教師未曾講課前的先行實驗，可促使學(xué)生自由發(fā)揮，有效帶動學(xué)生興趣、學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維發(fā)展，使學(xué)生更好了解實驗知識內(nèi)容，效果可謂顯著。分段式教學(xué)方法主要目的在于幫助學(xué)生創(chuàng)新和實踐，最后加以總結(jié)，使學(xué)生用自身實踐感悟教師講課內(nèi)容。即可將教師講課效用最大化，也可幫助學(xué)生鞏固知識，即時拓展，卻不局限于課本，而是勇于嘗試，不忘本質(zhì)。教師亦可借此拓展自身教學(xué)經(jīng)驗，便于教師幫助下一位學(xué)生進行基于核心素養(yǎng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)的創(chuàng)新與實踐。從而彌補教學(xué)方式的不足，鍛煉學(xué)生實驗的動手能力。

（三）引導(dǎo)學(xué)生在實踐操作中增強創(chuàng)新意識

動手能力的不足并非一朝一夕便可改善，需要堅定貫徹熟能生巧思想理念，使學(xué)生多加操作實驗，并按照上述方式進行實驗，最終培養(yǎng)學(xué)生良好的大學(xué)物理實驗習(xí)慣。有效幫助學(xué)生拓展學(xué)識、勇于創(chuàng)新和積極實踐。但大學(xué)物理實驗所需的器材造價較為高昂，對于學(xué)校而言亦不屬于輕代價。因此熟能生巧方向需要教師盡量聯(lián)合其他教師對校方發(fā)出申請，申請使用實驗器材進行物理實驗?；蛘咝７蕉ㄆ诮M成培訓(xùn)，對教師進行定期培訓(xùn)，使教師明確實驗器材，并加之錄像，教師將錄像播放于學(xué)生，進而提升學(xué)生和教師的工作效率。促使教師和學(xué)生進入實驗室之后最快速度解決實驗，處理實驗問題，得到學(xué)生和教師自身想要的答案。

創(chuàng)新和實踐并非一朝一夕之事，但無論是創(chuàng)新還是實踐，都需要學(xué)生和教師有牢實的基礎(chǔ)，可為創(chuàng)新和實踐提供源源不斷的動力，促使實驗有條不紊地進行。因此打好基本功，對于教師教學(xué)計劃而言占比更高，希望教師更加重視，努力積極配合校方培訓(xùn)工作。

（四）物理實驗的線上線下融合

在線上進行物理實驗，可以清晰地看到所有的細節(jié)，并且提高實驗實施開展過程中的互動性。然而線上實驗操作主要是通過計算機進行的，或是完全讓學(xué)生自主瀏覽，這和用儀器進行的實驗是截然不同的。由于學(xué)生在獲得認知時必須通過理性與感性的共同理解才能深化對抽象內(nèi)容的認知，其中情感經(jīng)驗則會影響我們對事物的觀點，所以，觀察的實驗永遠不可能代替實際的試驗。因此切實將線上與線下渠道相結(jié)合展開實驗教學(xué)，將成為提升實驗教學(xué)效果的必要方式。比如在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，老師可以通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)W生發(fā)送一些錄像，讓他們能夠看到具體的操作過程。例如，在展開物理實驗的過程中，要始終保持在一個平面上，以確保結(jié)點和路徑的精確度。當(dāng)學(xué)生掌握了這一點后，就可以在線下為學(xué)生準備好實驗設(shè)備，以此引導(dǎo)學(xué)生基于線上所學(xué)內(nèi)容展開實驗操作，以此更好地讓學(xué)生在實踐過程中掌握基本要領(lǐng)。

三、大學(xué)物理實驗教學(xué)資源建設(shè)的策略

（一）實現(xiàn)多主體資源建設(shè)

在新的課程理念下，學(xué)生是課堂教學(xué)的主體，而教師主要發(fā)揮教學(xué)過程的主導(dǎo)作用。因此，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中應(yīng)充分調(diào)動大學(xué)生對物理實驗的積極性和自覺性。在特定的教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生逐漸形成自主探究的思維能力。眾所周知，物理實驗是高校物理學(xué)科的重要組成部分，長期以來，高校的物理實驗課程都十分注重對實驗信息的采集，而忽視了整個實驗教學(xué)的過程質(zhì)量把控。隨著高校物理實驗課程改革，高校物理實驗課程的教學(xué)過程日益受到重視，從總體上說，大學(xué)實驗課程的整體教學(xué)不僅可以提升大學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和綜合素質(zhì)，同時也是獲得實驗資料的重要保證。高校在實施物理實驗課時，要充分調(diào)動學(xué)生的主動性，在實驗過程中，要引導(dǎo)大學(xué)生理解實驗原理、方法和效果；除此之外，還需要讓大學(xué)生對實驗設(shè)備有一個全面的認識。只有把這些基本知識完全掌握，學(xué)生才能積極思考，主動投入到實驗中去，進一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究的熱情。

（二）整合物理實驗綜合性資源

從總體上看，綜合性、開放性、設(shè)計性是高校物理實驗課程的重要特征。高校的物理實驗分為基礎(chǔ)實驗和綜合實驗兩類。綜合實驗涵蓋了力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等多方面的知識，其能夠更大限度上促進大學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展，同時也有利于拓寬大學(xué)生的視野，使其加深對大學(xué)物理實驗的理解。另外，物理實驗還需要具有開放性，即對學(xué)生開放的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時間、教學(xué)空間都是開放的，這種開放性的物理實驗?zāi)軌蛴行У丶ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力和創(chuàng)造力。大學(xué)的物理實驗也是有設(shè)計性的，在進行物理設(shè)計的時候，教師可以提供一些實驗的題目和要求，讓學(xué)生通過自主思考、自主制訂計劃以及實現(xiàn)流程設(shè)計等方式，切實提升其整體的操作能力，進而為掌握物理實驗的核心內(nèi)涵奠定良好基礎(chǔ)。

（三）提升物理教學(xué)資源水平

在進入互聯(lián)網(wǎng)的時代，任何一個領(lǐng)域都離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此，在物理實驗教學(xué)中，也要注意利用計算機網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)。在大學(xué)的教學(xué)中，由于上課的時間是固定的，因此能夠向?qū)W生展示的內(nèi)容十分有限，而物理老師則可以通過互聯(lián)網(wǎng)將更多的信息和知識向?qū)W生傳遞。目前在教學(xué)中應(yīng)用最多的就是“微課”，利用十多分鐘的時間，讓學(xué)生可以在課后回顧物理實驗課程，或者對自己所學(xué)到的知識進行深入的研究?，F(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)最大的好處就是不受時空的限制，學(xué)生可以隨時隨地進行學(xué)習(xí)，這使得學(xué)生和老師的時間都變得更加靈活和自由，同時也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。大學(xué)物理實驗課的教學(xué)目的，既要使學(xué)生對基本的物理實驗知識有一定的了解，又要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和實踐能力。與一般的文化課相比，物理實驗課有著無可替代的功能和優(yōu)越性。但由于時間、地點、設(shè)備等因素的限制，學(xué)生在教室里只有45 分鐘的時間，要做到這一點是非常困難的。因此，為了突破這個瓶頸，大學(xué)物理實驗提出了一種新的實驗方法，即用軟件制作出一種新的實驗設(shè)備，讓學(xué)生可以在課堂上進行實驗，以此更好地突破時間、空間和設(shè)備上的限制，使其能夠隨時進行實驗。同時，大學(xué)物理模擬實驗將開放性、設(shè)計性和研究性有機結(jié)合，使大學(xué)生在實踐中不斷地提升自己的實踐技能和創(chuàng)造力，從而提高自己的綜合素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)。

（四）線上線下資源整合

通過線上教學(xué)，可以增加師生間的聯(lián)系，同時也可以通過線下的互動，讓老師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在交流互動的過程中要充分發(fā)揮二者的作用，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到優(yōu)化反饋。通過線下課堂教學(xué)，老師可以通過課堂教學(xué)中的“問題”與個別學(xué)生進行交互。而在線上課堂教學(xué)中，老師可以通過微信、郵件、QQ、論壇等多種方式和同學(xué)進行一對一的溝通，解決問題。此時，老師在網(wǎng)上所獲取的資訊，也可以作為與同學(xué)們進行線下交流與探討的基礎(chǔ)。線下授課的時候，如果沒有足夠的時間，可以在網(wǎng)上進行交流，這樣的話，線上線下的交流就能更好地融合在一起，拉近師生關(guān)系，提升問題的效率。

結(jié)語

總而言之，改革高校物理實驗教學(xué)模式，有助于提高高校物理教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。在實踐教學(xué)過程中，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生對物理知識的興趣，引導(dǎo)學(xué)生進行主動的思考。高校要加強教學(xué)資源的建設(shè)，從而為開展以學(xué)生為主體，教師作為主導(dǎo)的教育模式提供良好基礎(chǔ)。