大學(xué)物理實驗教學(xué)存在的問題和對策

羅小霞 謝國亞

【摘 ?要】 大學(xué)物理實驗是物理專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的重要途徑。當前的大學(xué)物理實驗教學(xué)存在著諸多問題，直接影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。文章探討了當前大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題，主要包括實驗設(shè)備不足、實驗操作難度大和實驗環(huán)境不安全等。為了解決這些問題，需要采取多方面的措施，包括增加設(shè)備投入、提高實驗教師的教學(xué)水平等。希望文章的研究結(jié)果可以提高物理實驗教學(xué)的效果和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 大學(xué)物理實驗教學(xué);物理實驗室;實驗設(shè)備

一、我國大學(xué)物理實驗教學(xué)的興起

（一）大學(xué)物理實驗教學(xué)的內(nèi)涵及特點

1. 內(nèi)涵

大學(xué)物理實驗是最具直觀性的教學(xué)方式之一。通過物理實驗，學(xué)生可以觀察物理現(xiàn)象、測量數(shù)據(jù)，以及直觀地了解和掌握物理規(guī)律。因此在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，教師將理論知識與實踐操作相結(jié)合，能夠讓學(xué)生更輕松地理解物理學(xué)的基礎(chǔ)知識，從而更深入地理解物理學(xué)的各個分支領(lǐng)域。大學(xué)物理實驗教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，學(xué)生可以在實驗室中進行實際操作，了解實驗設(shè)備、耗材的用法，掌握實驗操作的方法，以進一步提升物理實驗的實踐能力。在實驗中，學(xué)生往往可以從錯誤中學(xué)習(xí)，充分體驗科學(xué)探究的過程，這些體驗可以讓他們更好地理解物理學(xué)的理論知識和科學(xué)方法。大學(xué)物理實驗教學(xué)是科研教育中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。學(xué)生通過實驗的探究，能夠更好地掌握科學(xué)的方法，在解決實際問題、發(fā)現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象和提出新問題等方面得到更好的實踐。

2. 特點

在大學(xué)物理實驗的教學(xué)環(huán)節(jié)中，探究性和創(chuàng)新性是非常重要的特點。大學(xué)物理實驗教學(xué)是理論學(xué)習(xí)外最好的補充。理論知識可以幫助學(xué)生理解世界，但是學(xué)生只有通過實驗，才能真正地掌握這些知識。正是注重理論和實踐的結(jié)合，才使大學(xué)物理實驗教學(xué)工作更加完善。大學(xué)物理實驗教學(xué)注重學(xué)生的思考、觀察和探究，促使學(xué)生從不同的角度發(fā)現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象，并提出新問題。這種探索和創(chuàng)新精神，能夠讓學(xué)生更好地掌握科學(xué)的規(guī)律和方法，解決實際問題。

大學(xué)物理實驗教學(xué)是一項要求實驗細致、嚴謹?shù)慕虒W(xué)工作。實驗的準備、操作和分析都需要嚴謹?shù)膽B(tài)度，這要求實驗員在實驗前，應(yīng)進行詳盡的實驗準備，選擇合適的實驗設(shè)備，準確地測量和分析數(shù)據(jù)測量，并做好實驗原始數(shù)據(jù)的記錄工作。這些細節(jié)上的要求，旨在讓學(xué)生形成科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，增強他們的實驗技能和觀察能力。

（二）我國大學(xué)物理實驗教學(xué)的歷史

我國的大學(xué)物理實驗教學(xué)有著悠久的歷史，可以追溯到20世紀初。當時，物理學(xué)門類剛剛形成，物理學(xué)教育也開始逐漸展開。最初，大學(xué)的物理教育主要以講述理論為主，物理實驗并沒有得到足夠的重視。隨著教育的發(fā)展和學(xué)科的不斷完善，教育界對實踐教育的重視程度逐漸增加。到了20世紀50年代，大學(xué)物理實驗室的設(shè)備不斷完善，實驗教學(xué)逐步成為綜合教育的重要組成部分。

20世紀50年代末期，大學(xué)物理實驗教學(xué)進入了一個快速發(fā)展的時期，各大高校相繼建立了實驗樓，引進了新設(shè)備，增加了實驗教師隊伍。大學(xué)物理實驗教學(xué)的內(nèi)容和模式也發(fā)生了巨大的變化，實驗教學(xué)開始強調(diào)實踐操作，即讓學(xué)生通過觀察、實踐和探究等方法，直接參與實驗操作，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力和實踐能力。各高校還通過改革和創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容、方法，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案和進行實驗研究，用實驗來實現(xiàn)理論課程與學(xué)生綜合素質(zhì)教育的有機結(jié)合。

隨著改革開放的深入和我國科學(xué)技術(shù)的進步，大學(xué)物理實驗教學(xué)也進入了一個新的發(fā)展階段，不斷推動著教學(xué)模式與方法的變革，由此大學(xué)物理的實驗室設(shè)備和實驗方法得到極大的提升，實驗教學(xué)取得了更豐碩的成果。

（三）我國大學(xué)物理實驗教學(xué)存在的問題

首先，大學(xué)物理實驗教學(xué)的設(shè)備和耗材是關(guān)鍵問題。有些大學(xué)物理實驗室的設(shè)備比較陳舊，不符合現(xiàn)代化實驗教學(xué)的要求，難以滿足學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的需要。目前，由于缺乏經(jīng)費和技術(shù)支持，很少有大學(xué)配備最新的實驗設(shè)備和物資，這導(dǎo)致大學(xué)物理實驗教學(xué)很難取得良好的效果。為了改善這種情況，大學(xué)應(yīng)該向政府和私人企業(yè)尋求更多的經(jīng)費支持來購買更先進的實驗設(shè)備和物資，積極采用分布式實驗室和其他技術(shù)，以提高設(shè)備的使用效率、延長設(shè)備的使用壽命。

其次，教師的水平也影響著大學(xué)物理實驗教學(xué)的質(zhì)量。盡管許多大學(xué)擁有一些優(yōu)秀的物理教師，但他們的教學(xué)水平差異很大。例如一些教師將實驗教學(xué)視為簡單的任務(wù)，缺乏足夠的熱情和專業(yè)知識。有些大學(xué)的物理實驗與理論教學(xué)脫節(jié)，理論知識講授得不夠深入，實驗內(nèi)容和理論無法進行結(jié)合，加上教學(xué)過程缺乏與實際生活的聯(lián)系，難以引起學(xué)生的興趣。在教學(xué)評估方面，學(xué)校沒有建立一套公正的體系，來評估教師的教學(xué)質(zhì)量和實驗教學(xué)的專業(yè)水平。

最后，實際問題也是大學(xué)物理實驗教學(xué)面臨的困難。一些大學(xué)物理實驗室的管理不規(guī)范，存在安全隱患，如設(shè)備損壞、安全防護不到位和實驗操作不標準等問題，容易導(dǎo)致安全事故。盡管在理論上，所有物理現(xiàn)象都可以用實驗進行證明或檢驗，但有些實驗卻很難進行，比如需要消除某些干擾因素或進行精密測量，這些都需要實驗人員耗費大量的時間和經(jīng)驗，并在實踐中優(yōu)化實驗室的安全和管理工作?？紤]到這些挑戰(zhàn)，教師應(yīng)該在大學(xué)物理實驗教學(xué)中優(yōu)先考慮實際的安全問題，將實踐和理論進行結(jié)合，讓兩者更好地協(xié)同合作。

二、大學(xué)物理實驗教學(xué)模式的探索

（一）分層次教學(xué)模式

分層次教學(xué)模式是指將學(xué)生分層開展教學(xué)，其中分層依據(jù)包括學(xué)生已有的知識水平、理解能力、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)方法等多方面的因素。這種模式可以使教師根據(jù)不同層次學(xué)生的需要和水平，開展不同層次、個性化的教育，使每個學(xué)生都能夠得到適合自己的教育。在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，學(xué)生的水平差異較大，如果教師采用同一種教學(xué)方式進行教學(xué)，將存在不同層次的學(xué)生掌握知識程度不同的問題。而采用分層次教學(xué)模式，教師則可以將教學(xué)方式和內(nèi)容更精準地針對不同層次的學(xué)生，使教學(xué)更具針對性和有效性，從而提高教學(xué)效果。在分層次教學(xué)模式中，教師除了教學(xué)外，還會為不同層次的學(xué)生提供不同形式的自主學(xué)習(xí)方案，包括助教、小組合作等方式。這可以促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的反思和自主學(xué)習(xí)能力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。

（二）開放式教學(xué)模式

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式已經(jīng)顯得有些過時。這種模式往往先由教師在課堂上講解相關(guān)知識，再要求學(xué)生在實驗室中進行實踐操作。盡管這種實驗教學(xué)模式簡單易懂，但缺乏足夠的靈活性和個性化。

為了解決上述問題，教師可以采用開放式教學(xué)模式。開放式教學(xué)模式是一種具有自由度的實驗教學(xué)方法，它允許學(xué)生自己設(shè)計實驗方案、調(diào)整實驗流程和實驗參數(shù)，以及在實驗中發(fā)掘問題和解決問題。開放式教學(xué)模式的實踐證明，它可以提升學(xué)生的實踐操作能力、主動學(xué)習(xí)的能力和探索能力。首先，學(xué)生可以自行設(shè)計實驗方案，并進行實踐探索，這將提高學(xué)生的實驗設(shè)計和創(chuàng)新能力。其次，學(xué)生在實驗中容易發(fā)現(xiàn)問題，這將促使學(xué)生主動思考并解決問題，提高了學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和解決問題的能力。最后，開放式教學(xué)模式可以幫助學(xué)生理解科學(xué)知識和掌握實驗技能，為學(xué)生將來的實踐應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

（三）現(xiàn)代多媒體技術(shù)、方法的應(yīng)用

數(shù)字化教學(xué)指的是大學(xué)物理實驗課程利用數(shù)字資源，以數(shù)字方式傳播教學(xué)知識，通過多樣化的互動方式拓展教學(xué)資源，是提高教學(xué)效果的一種現(xiàn)代化教學(xué)方法。數(shù)字化教學(xué)通過利用多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等手段，可以讓學(xué)生更好地理解實驗教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生的實驗操作能力和對實驗結(jié)果的分析能力。教師利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，集成圖像、動畫、音樂、視頻和其他媒體資源，拓展教學(xué)內(nèi)容，這大幅提高了實驗教學(xué)的趣味性、互動性和啟發(fā)性。現(xiàn)代多媒體技術(shù)可以使教師通過圖表和動圖表達出更直觀的實驗過程和實驗結(jié)果，使學(xué)生更深入地理解實驗內(nèi)容，從而提高實驗操作的流暢度和科學(xué)性。

三、提高大學(xué)物理實驗教學(xué)效果的對策

（一）提高教師的實驗技能和教學(xué)能力

教師的實驗技能和教學(xué)能力是影響大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量的重要因素。為了更好地開展實驗教學(xué)工作，學(xué)校應(yīng)該培訓(xùn)教師的實驗技能和教學(xué)能力，特別是要讓教師與時俱進地了解新科技的發(fā)展，嘗試使用各種新型的實驗教學(xué)方式和方法，例如數(shù)字化教學(xué)和在線交流，以更好地實現(xiàn)教學(xué)目標。

1. 提高教師的實驗技能

第一，學(xué)?？梢酝ㄟ^定期舉辦實驗培訓(xùn)，為教師提供專業(yè)的培訓(xùn)課程，提高教師的物理實驗技術(shù)水平，還可以安排一些專業(yè)的實驗技師，向教師提供實驗技術(shù)服務(wù)。第二，實驗室的工作環(huán)境和設(shè)備管理是教師實驗技能的重要組成部分，對此學(xué)校需要加強實驗室的管理和設(shè)備維護，確保實驗室環(huán)境的規(guī)范和實驗設(shè)備的安全性，這有利于提高教師和學(xué)生的實驗技能。第三，教師應(yīng)該積極參加科研項目，通過科研項目提高自己的實驗技能和能力。科研項目可以讓教師接觸到最新的實驗技術(shù)和實驗方法，能夠使教師更好地指導(dǎo)學(xué)生進行物理實驗研究。

2. 提高教師的教學(xué)能力

在物理實驗教學(xué)的過程中，教師需要根據(jù)學(xué)生團隊的實際情況，選用適合的教材。這樣做可以讓教師更好地教授學(xué)生，從而提高學(xué)生的物理實驗研究和創(chuàng)新能力。針對不同的學(xué)生團隊，教師應(yīng)采用不同的教學(xué)方法，并善于運用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)和手段，在教學(xué)過程中加強與學(xué)生的互動和溝通，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，最終提高了物理實驗教學(xué)的效果。教師還應(yīng)該注意評價和反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，及時地發(fā)現(xiàn)和解決學(xué)生面對的問題，使學(xué)生能夠更好地理解和掌握物理實驗的知識、技能。教師自身的教學(xué)成果也應(yīng)該得到評價和反饋，從而促使自己不斷提高教學(xué)水平。

（二）創(chuàng)新和拓展實驗教學(xué)內(nèi)容

1. 實驗教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新

在教學(xué)內(nèi)容中，教師可以增加一些具有挑戰(zhàn)性和獨立思考的實驗內(nèi)容，如核物質(zhì)分離實驗等。這些具有挑戰(zhàn)性的實驗內(nèi)容，不僅可以提高學(xué)生的實驗技能，還可以激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力。引入新的實驗內(nèi)容，如科技創(chuàng)新實驗、移動實驗等，讓學(xué)生體驗實驗的樂趣和挑戰(zhàn)，增強學(xué)生的實際操作能力。引入新的實驗技術(shù)和裝置，例如三維打印技術(shù)、激光技術(shù)，讓學(xué)生更好地了解物理實驗的發(fā)展與進步，激發(fā)學(xué)生對實驗教學(xué)的興趣和好奇心。

2. 實驗教學(xué)內(nèi)容的拓展

學(xué)?？梢酝ㄟ^開放實驗室、共享實驗設(shè)施和實驗教材，為學(xué)生提供更多的實驗資源和素材。這不僅可以豐富學(xué)生的實驗體驗，還有利于學(xué)校間物理教學(xué)的交流與合作。在教學(xué)中，教師應(yīng)注重實驗與實際應(yīng)用之間的聯(lián)系，讓學(xué)生了解物理實驗技術(shù)在實際應(yīng)用中的意義。這種聯(lián)系，不僅可以提高學(xué)生的實驗興趣和學(xué)習(xí)效果，還可以增強學(xué)生的應(yīng)用能力。教師可以鼓勵學(xué)生進行實驗設(shè)計，讓學(xué)生更好地參與到實驗中，以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。通過這種方式，學(xué)生可以更好地掌握物理實驗的基本原理和方法，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力。

（三）物理實驗與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

物理實驗教學(xué)不僅可以使學(xué)生增加物理知識和提高實驗技能，還可以大幅提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。物理實驗實際上是一個科學(xué)探究的過程，需要學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、思考和探索，這樣才能得出準確的實驗結(jié)論。而這樣的探究過程，不僅可以加深學(xué)生對物理學(xué)問題的理解，還能鍛煉學(xué)生獨立思考的能力。良好的物理實驗教學(xué)環(huán)境，也可以為學(xué)生創(chuàng)新能力的提升提供良好的保障。

在物理實驗的教學(xué)過程中，教師可以給學(xué)生更多的自主創(chuàng)新的機會。如鼓勵學(xué)生自主選擇實驗題目，從而進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生在進行物理實驗操作時，教師應(yīng)該提供良好的實驗環(huán)境與實驗工具。如果學(xué)生在實驗過程中遇到任何問題，能夠快速得到教師或助教的解答，便能保證實驗結(jié)果的準確性。物理實驗教學(xué)應(yīng)該積極鼓勵學(xué)生之間的互動交流，這不僅可以提升學(xué)生之間的協(xié)作能力，還可以幫助學(xué)生在實驗過程中解決實際問題。

四、結(jié)語

我國大學(xué)物理教學(xué)重理論、輕實驗的問題長期存在，其實驗教學(xué)與科技頂尖國家仍然具有一定的差距。盡管近年來大學(xué)物理的實驗室和設(shè)備以及教學(xué)方法都進行了優(yōu)化，但是仍然無法滿足尖端人才培養(yǎng)的需求。因此未來高校需要進一步增加實驗教學(xué)的比重，創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，為高端科技人才的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境。

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