大学物理实验教学改革的思考

摘要：本文通过对国内外大学物理实验现状的分析，比较国内外教学模式，针对我国大学物理实验具体现状，在教学模式、教学方法以及最后成绩的评估等方面提出了改进意见，以具体实验为例进行具体分析，并且给出具体解决办法，通过把学习主动权交还给学生来激发学生学习热情，以达到提高大学物理实验课程质量的目的。

关键词：物理实验；教学模式；传统教学；教学改革；教学方法；评估模式

一、概述

物理学是自然科学中最重要，最活跃的带头学科之一，也是许多新兴学科、交叉学科和新技术学科产生、成长、发展的基础和前导。大学物理实验是对理工科专业学生开设的一门基础必修课，是理工科大学学生进入大学后接触的第一个系统的实验训练，是对学生进行科学实验基本训练的开端。该课旨在使学生获得基本的实验知识、方法和技能方面的训练，是后续课程的实验基础，是提高实验能力和综合素质培养的重要起点。

二、国内外现状

国外对于物理实验非常重视，鼓励学生有自己的见解和思考，所以国外的大学物理实验在教学内容上，基本属于设计性实验，且与实践紧密结合。注重为学生提供足够的条件，由学生选择实验题目，查阅资料，查找实验原理，确定实验步骤和实验方法，再测量数据，分析实验结果。国内越来越多的高校把大学物理实验课作为独立课程开设，对大学物理实验课的重视也日益得到加强。无论从教学理念、实验内容还是教学形式、实验手段，都在进行全方位的改革。近年来，由于科学技术进步所带来的实验仪器进步以及教育部开展的精品课程建设，实验室示范中心建设，使我国许多高校的大学物理实验课程的整体水平提高较快，与发达国家大学的差距日益缩短。国内目前主流的实验教学模式是：老师讲解，学生做实验，再完成报告。这种方式的优点是能提高实验效率，保证绝大部分学生在规定的时间内完成实验，但却容易使学生养成课前不认真预习（甚至不预习），听老师讲完后一边看书一边做实验的习惯，所谓做实验就是测数据，至于实验的真正目的是什么，为什么要这么做，学生根本不愿去思考；另一方面，老师对实验成绩的评定也主要是以数据或报告为主，缺乏对实验过程的评价，这也是导致学生重结果、轻过程、甚至为了成绩而去伪造数据的重要因素。

三、大学物理实验教学改革的一些建议

（一）教学模式的改革

由于我校的现状特殊，每学期上课学生人数都很多，现在上课采取模式是，学生自由选课，老师负责固定的实验室，这样有利于仪器维护和维修，但因为学生不固定，老师没办法进行教学改革和学习效果跟踪。如果实验教学也可以和理论教学一样，让老师负责固定的教学班，并且带完这个教学班所有的实验，这样老师就可以认识每一个学生，也可以根据每堂课每个学生的表现，深入了解他们对大学物理实验这么课的认知程度，也可以了解他们的学习习惯和能力，从而可以给出相应的教学方法。例如，在“示波器调整与使用”这个实验中，我们在教学的时候，按照实验目的，让学生掌物示波器的基本调整方法、工作模式、掌物用示波器观察信号的方法以及示波器各功能和按钮。从课堂教学效果来看，学生都可以掌物，但是下课以后他们只会完成实验报告，过一度时间以后，就有可能忘记。因为示波器不光在大学物理实验中应用非常广泛，在各个专业实验方面也是常常涉及，所以如果跟班教学，老师可以细细观众每个孩子掌物情况，对于那些稍有欠缺的同学，在以后每次讲到关于示波器的实验中，重点提醒和指导，以达到巩固的目的，以便在以后的实验中熟练使用示波器。

（二）教学方法的改革

现有的传统教学模式，老师讲解实验原理、实验仪器和步骤，最后学生按照固定模式和方式一步一步完成实验，记录原始数据，再计算数据和误差分析。整个过程，学生都在按照老师的要求按部就班地完成实验，否则就有可能在规定时间里完成不了实验，这样的传统教学根本不可能激发学生的学习积极性和主动性，更不要说激发学生的自主创新了。采取跟班教学后，老师可以根据本班学生实际情况采取多样化的教学方法，如，给出实验题目，学生自己查资料，自己设计实验步骤和方法，以激发学生的学习热情；也可以把学生分成多个小组，进行小组讨论，交流学习，发挥同伴学习的效果；也可以把学生分成两个大组，给出实验现象，让他们进行正反方辩论；还可以翻转课堂，给出教学视频，课前通过教学视频自学，课堂提问解决问题，诸如此类的教学方法，可以根据本班学生的实际情况不断改革和创新，在吸引学生自主学习的同时，可以从中发掘学生的才能，还可以为每年的大学物理实验竞赛提前选拔人才。例如，在“重力加速度测量”这个实验中，给出设计要求：要求重力加速度的相对不确定度小于0.5%，即/g0.5%，然后要求学生根据设计要求，通过查询资料，确定出实验方法，推导出测量需要的公式，然后根据提供的测量工具进行仪器选择和比较。最后给出一套完整的测量方法，并且验证所采取的方法是否符合设计要求，如果不符合又该怎么改进。在这个实验中，我们不仅是可以让学生自己动手查资料，设计测量方法，还可以根据实验过程中出现的各种问题进行讨论。比如重力加速度的测量方法有很多，单摆法、复摆法、自由落体法等，在我们的实验中用的哪种方法，为什么；仪器选择也可以讨论，钢卷尺，钢直尺等，每一种仪器也有多种最小分度值的，我们究竟该选择哪种仪器。通过学生之间的讨论，发挥相互学习相互帮助的优势，互相促进。又比如在“杨氏弹性模量的测量”这个实验中，无论老师如何细心耐心讲解，最后在仪器调整过程中，很多同学还是花很多时间才能找到标尺的像，这样课堂时间也不够，很多同学都不可能在规定的时间内完成实验，最后就变成恶性循环，编数据，抄数据。鉴于这样的情况，老师可以事先录制一个简短视频，把调整仪器的方法、要点，步骤等，以及如果某一步未调好，可能出现的现象等，都一一反应在视频中。学生课前预习时，除了预习书本上的理论知识，还要观看视频，这样在课堂，学生调节仪器的过程时，对仪器调节已经有一个基本的了解了，在实际操作中，才可以做的又快又准。

（三）多元化的评估模式

传统教学之后就是期末考试，我们的实验教学现有考试模式就是笔试和操作。采取多元化教学模式之后，我们与之对应的就应该是多元化的评估模式。除了笔试和操作，老师还可以根据学生平时学习的情况，给出多样化的评估方法。如第一学期结束时，由于学生还处在从高中学习过度到大学学习的过程，老师可以给出一个新的实验题目，让学生通过查资料完成一份完整的报告，包括原理、方法、步骤和数据处理、误差分析；也可以让学生写出本学期的学习心得体会；也可以让学生写调研报告，对教学的改革建议。第二学期结束时，学生已经适应大学学习，也已经掌物了大学物理实验的基本技能和方法，所以这个学期的期末考试，老师可以适当增加难度，可以给出一个实验现象，让学生自己通过现象判断对错，并且给出理由以及相关报告，也可以让学生自己拟定题目，进行创新实验，从实验方法、原理、仪器改进和实验构建等方面给出完整的报告，老师再从中选择一些可行的方案，进一步指导学生进行实验的创新和改革。以上方案并不是孤立的，老师在教学过程中，可以根据学生的具体情况，把多种评估方式结合使用。

四、结束语

科学实验在科学技术的发展中起着关键的作用，在人们认识自然、开拓和探索新的科技领域中，实验是一种不可缺少的方式。作为研究自然界物质运动最基本最普遍形式的物理学，其形成和发展是以实验为基础的，由此可见物理实验的重要性。所以我们要打破传统的固定教学模式，通过对大学物理实验教学模式和方法以及最后成绩评估的改革，把学习的主动权交还给学生，让每一个学生都可以积极地投入到学习中，这样不仅可以调动学生的积极性和创新性，同样可以调动老师的积极性，老师也不再墨守成规按照老规矩教学，而是可以接收国内外先进的教学理念和模式，最大限度地发挥自己专长的同时，调动学生的积极性和创新性，在教与学的过程中达到双赢的效果。

作者:青莉 单位:西南交通大学

参考文献

[1]庄建，青莉，黄玉霖.大学物理实验教程[M].西南交大出版社，2010.

[2]韩忠，黄佳木，何光宏.哈佛大学物理实验室考察与我国物理实验教学的思考[J].实验室研究与探索，2011，30（7）.

[3]程君妮.大学物理实验模式改革与创新实践[J].榆林学院学报，2015，25（6）.

[4]彭宏，苑耕玉，张礼霞.国内外物理实验的教学比较研究[J].创新教育，2015（13）.