物理实验教学研讨

一、教学目标

哈佛大学荣誉校长陆登庭教授说得好:“最佳教育不仅应有助于我们在专业领域内更有创造性，它还应使我们更善于深思熟虑，更有追求理想和洞察力，成为更完善、更成功的人。”大学物理实验是面向理工科学生所开设的一门重要基础课程之一［1］。其重要性就在于它能锻炼学生的实践能力。它可以加深学生对物理知识的理解和认识，能够培养学生独立思考、独立操作、实践创新以及分析和解决问题的能力。寻找更好的实验教学模式，也是物理实验工作者一直努力探索和追求的目标［2］。传统教学模式下，学生基本不做预习，有些学生预习也是随便抄抄课本应付了之。预习作为实验课程的重要环节，在过去的实验教学中，由于学生没有从思想上重视而被忽略。在大学物理实验课教学中，教师只是单一地讲解实验原理和实验内容，再就是给学生进行具体过程的实验演示操作。这样的传统实验上课过程，显然不能激发学生的兴趣爱好，他们只是在被动接受教师已经固化的思维方式，自身的创造性和活跃的思维就被这种教学给束缚，根本起不到培养创新和独立思考的能力的作用。教师评价学生的实验成绩，仅仅是从学生的实验报告中来计算分数。这样就会使少数学生抄袭别人的实验报告，只要字写得工整，可能比被抄者的成绩还要高，造成实验成绩不公正、不客观。有些学生可能使用人家已经连接好的线路或者已经调节好的光路等快速得到实验数据，这些都会造成实验成绩评定的不客观。思想上的不够重视、实验设备的不足、教学过程因循守旧等问题对培养创新型人才是不利的。因此，我们要在自己学校现有设备的基础上进行一些探索，使大学物理实验在对大学生的动手能力、创新思维能力、独立思考能力培养等方面起到应有的作用，培养合格的既有理论知识又有实践知识的社会需要的大学毕业生。

二、实验教学的内容

1．增加演示仿真实验，激发学生兴趣兴趣是最好的老师。为了激发学生学习物理实验的兴趣，我们在每学期的开始几周会安排学生参观演示实验室，目的是想通过丰富直观的演示实验现象，让学生喜欢上这门实验课程。参观完每一个演示实验后，向学生提出一系列问题，如为什么会出现这种物理现象呢?用物理学的哪个原理能来进行解释呢?并让学生将每一个演示实验中所涉及到的物理现象以及自己还不太明白的问题，都以观后感的形式写下来交给任课教师。紧接着我们会安排仿真实验，抽一两个时间段，将学生集中在机房，让他们将每学期要做的实验在电脑上先模拟一遍，以使他们初步熟悉实验过程、实验仪器等，使他们在真正实验时能更顺利进行实验。其实，学校的校园网是可以进入仿真实验室的，但现在的学生学习兴趣不高，所以还是以课堂形式来完成这些仿真实验过程，这样的效果会更好些，也起到了督促学生学习的作用。

2．增加综合设计性实验的比例为了真正地锻炼学生动手和独立思考能力，我们减少传统的验证实验的个数，增加综合设计性物理实验的比例。对综合设计性物理实验，学生以自选为主，最终以小论文形式完成。实验结果完成不错的学生，可以免试物理理论课程，或者用一个设计性物理实验与几个验证性基础实验的成绩等同于理论课考试成绩。这一过程，还可以锻炼学生的论文写作以及数据处理的能力。他们也可以尝试用EXL、ORIGIN、MATLAB等数据处理软件，同时，将部分教师的科研项目的某一小部分，放在设计性实验中，让学生去选做。通过这一环节的训练，可以培养学生的独立操作和思考的能力，同时也使他们在利用计算机软件处理实验数据方面的能力得到提高。

三、方法和途径

1．重视学生预习传统的课程方式，学生基本不做预习就来实验室做实验，教师也不太认真去检查预习情况，学生只是简单地写预习报告应付教师检查。他们不知道自己要做什么实验，不了解实验目的、实验内容、实验原理等，以致他们进入实验室头脑是茫然的。实验前的预习工作是大学物理实验课程的重要的环节，尤其是对少数民族地区的学生来说，显得更为重要，因为有些学生在高中阶段几乎没做过什么物理实验。预习可以使他们对要做的实验有一个深入的了解，对实验中涉及到的概念、公式、实验原理以及实验仪器等更加熟悉，进入实验室后听教师讲解时思路变得清晰。因此，必须重视检查学生的预习情况。我们在每次实验课开始前二十分钟内，对每个学生进行提问。如果回答不上来，或者回答得糊里糊涂，则拒绝他们做实验。刚开始这样做的时候，很多学生不理解，甚至抵触。实行一段时间之后，发现在实验前进行提问效果相当不错，并且提高了实验的效率。

2．增加实验室管理员这里所说的实验室管理员并不是学校招聘的教师，而是我们找一些脑筋灵活、动手能力强的学生参与实验室的管理和仪器维修等工作。他们参与仪器更换、维护等，并对每个实验的操作和原理等都很熟悉。当实验室有学生做实验时，他们这些管理员也可以参与进来，无形中充当了指导教师的角色。这样就使实验的师生比提高了，提高了实验效率，同时还为优秀的学生提供了锻炼的机会。

3．理论教学与实验教学相结合由于大学物理实验早已经是全校的公修必选课，所以要想实现理论课和实验课统一，确实有些困难。由于理论课程和实验课程是由不同教师上课，这样易使实验和理论脱节。如果当大学物理理论课讲到光的干涉这些内容时，那么就可以让学生进入实验室做光干涉相关的实验，如牛顿环、迈克尔逊干涉仪的使用等。这样既加深了对理论的认识，同时还能从实验方面验证理论，更利于学生加深对知识的理解与巩固。我们采取在每次实验课开始的第一节里，给学生讲述所涉及到的主要的理论知识，比如公式推导、物理原理等内容，教学过程采用多媒体课件等形象直观的教学手段，这样进一步加深了学生对实验理论的认识，从而有助于更好地完成物理实验。

4．注重实验过程实验过程是学生进行实验操作的重要环节。在准备了前面几项工作之后，学生开始实验。这个过程中，我们放弃了传统模式中的教师演示实验操作过程。这是因为，如果教师演示过程的话，学生就只会机械地模仿，失去了动脑和独立思考的动力。教师不再演示操作，这样就迫使学生真正地用脑去思考每一步怎么操作，最终得到的数据是否正确，让学生深层次地理解实验过程，提高动手动脑能力，逐步养成独立思考的习惯和培养分析问题、解决问题的能力。实验过程中，要激发学生提出问题，对不懂的及时向指导教师提问。在这一过程中，我们强调使用启发式教学，这样便于学生自己的思路更开阔，思维方式更灵活。这一过程，使用多媒体教学，利用课件的形象直观的特点，可以将理论、实验、学生的思维三者联系起来。如果学生对哪里不懂，可以立即调出课件进行解释，这样做比传统授课方式更为有效。

5．变化考核方式传统的实验分数主要依据其实验报告来评定，这样的评价标准有失公平，因为有少数学生会抄袭别人的实验报告，有的随便写写应付了事。现在，我们不再单单看实验报告来评定学生的成绩，而是从操作过程，到最后的期末实验测试，每一步都进行成绩量化，让学生自己知道自己的分数是怎么得到的。并规定好哪几项若达不到要求，则该次实验直接记不及格。每次实验的成绩做到透明客观，降低了教师因个人的主观因素带来的评价差异。

6．举行物理实验竞赛当前，大学里面的竞赛越来越少，学生更多地去考各种证书。为了提高学生的动手能力，培养学生对物理的兴趣，每一学期，我们都举办一次物理实验竞赛。通过举办这样的比赛，让更多的学生参与到竞赛中来，虽然奖品、奖金微不足道，但是学生更多的是体验到参与的快乐。通过这种方式，让物理实验变得有趣，使更多的学生参与到物理实验竞赛中，收到了很好的效果。

四、评价

通过以上的实验探索之后，我们对实施前后在各个方面的效果做了对比，对比分析结果如下表。通过一段时间的这样的实验教学之后，学生对物理实验的兴趣越来越浓，预习的效果也更好，知道了自己要做什么、怎么操作、结果要达到什么样的要求。学生自己能够判定自己得出的结果是否合理，实验结束后，实验报告及实验过程中也能提出一些针对性的建议和创新思路。部分学生积极选择综合设计性实验，达到了培养学生独立思考和动脑等能力的目的，并且计算机的使用能力也得到了很大的提高。我们还将部分实验室开放，学生可以随时进来实验;同时，组织了物理实验兴趣小组，组织学生参加一些实验竞赛，并取得了不错的效果;还有部分学生参与到教师的研究课题中来，为他们今后进一步深造，打下了很好的基础。