淺談大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗的教與學(xué)

徐峰

（安徽大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230039）

淺談大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗的教與學(xué)

徐峰

（安徽大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230039）

通過對大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗在教學(xué)內(nèi)容和要求，教學(xué)儀器特點及學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的差異分析，討論基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗的差異化教學(xué)的幾點改進.

實驗教學(xué)改革；基礎(chǔ)實驗；專業(yè)實驗；素質(zhì)培養(yǎng)

1 前言

目前國內(nèi)絕大多數(shù)院校的理工科專業(yè)都會開設(shè)大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗課程，作為理工科的公共基礎(chǔ)實驗課程，大學(xué)物理實驗培養(yǎng)和訓(xùn)練理工科專業(yè)學(xué)生的基本實驗技能[1-3].實驗教學(xué)是理論教學(xué)的重要補充，為了提高學(xué)生對相關(guān)理論知識的掌握和實際動手能力，各高校在開設(shè)大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗之外，還根據(jù)教學(xué)要求開設(shè)相關(guān)專業(yè)實驗課程.在課程教學(xué)中理論與實驗教學(xué)同步進行，實驗教學(xué)的重要意義已為廣大教學(xué)一線師生廣泛認同，也取得了良好的教學(xué)效果.但作為實驗課程的教學(xué)，大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗的教學(xué)卻存在不同的特點，其教學(xué)內(nèi)容和形式可能值得探討，以便使實驗教學(xué)方法得以改進[4-5].

2 大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗差異

大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗差異主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，兩者在實驗教學(xué)內(nèi)容和要求上有著明顯的差別.大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容具有多、廣、全的特點，實驗教學(xué)涉及的知識范圍廣，要涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)等內(nèi)容，因此配套實驗教學(xué)所需要的相關(guān)實驗儀器多，為了能把實驗教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)相配套，必須建立規(guī)模相對較大的大學(xué)物理實驗教學(xué)中心和與之相配套的師資隊伍.在很多大學(xué)中已經(jīng)將大學(xué)物理實驗教學(xué)規(guī)劃為單獨的教學(xué)單位或?qū)嶒灲虒W(xué)中心，足以見得大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗在實驗教學(xué)中的地位和重要性.而作為專業(yè)課程配套的專業(yè)實驗教學(xué)，從教學(xué)內(nèi)容上來看其具有少、專、精的特點.由于專業(yè)實驗課程是服務(wù)于專業(yè)課程的教學(xué)，每一門專業(yè)課程其教學(xué)內(nèi)容上來看，較大學(xué)物理課程所涵蓋的范圍要少得多，一般專業(yè)課程理論教學(xué)只有54學(xué)時甚至更少.而與之配套的專業(yè)實驗內(nèi)容在實驗項目的數(shù)量和內(nèi)容要小得多，但作為專業(yè)課程的配套實驗，由于其教學(xué)要求的不同，其實驗內(nèi)容更需要精心設(shè)計.

另一方面，兩者在實驗教學(xué)要求上也存在比較大的差異.大學(xué)物理實驗教學(xué)大多是通過對基本原理和實驗現(xiàn)象的演示來加深和促進學(xué)生對抽象理論知識的形象化理解和認知.很多大學(xué)物理實驗教學(xué)已有經(jīng)典的實驗教學(xué)儀器和方法，如：力學(xué)中的速度與加速度實驗，電磁學(xué)中的伏安原理，光學(xué)中的雙縫衍射實驗等.因此，大學(xué)物理實驗?zāi)康氖且髮W(xué)生認識和理解實驗現(xiàn)象所反映出的潛在物理本質(zhì)，從而達到對基本理論更深刻的理解.而專業(yè)實驗一般需和所配套的專業(yè)課程內(nèi)容相配合，由于不同層次的高?；虿煌瑢I(yè)所開設(shè)專業(yè)課程內(nèi)容和要求存在差異，因而專業(yè)實驗教學(xué)沒有相對一致的教學(xué)內(nèi)容.從專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容來看，由于專業(yè)實驗涉及到一些大型專業(yè)儀器設(shè)備的學(xué)習(xí)和使用，而這些儀器設(shè)備價值較高，因而不同院校儀器設(shè)備的配置差異更大，因此專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容只能更具特色.而專業(yè)實驗教學(xué)過程中，往往需要學(xué)生掌握較高的實驗技能，有些專業(yè)實驗甚至需要比較熟練的實驗技巧，如激光鎖模以及倍頻等激光技術(shù)專業(yè)實驗要求學(xué)生能掌握一定的光路調(diào)試技巧，否則實驗可能無法完成.此外，專業(yè)實驗教學(xué)要在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和創(chuàng)新能力，這些要求都明顯高于大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗教學(xué)的要求.

其次，大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗教學(xué)儀器與專業(yè)實驗教學(xué)儀器設(shè)備也存在比較大的差異，大學(xué)物理實驗教學(xué)儀器設(shè)備因?qū)嶒灲虒W(xué)內(nèi)容比較經(jīng)典，實驗所用儀器均為較傳統(tǒng)的儀器設(shè)備，對于普通物理教學(xué)相適應(yīng)的基本大學(xué)物理實驗，一般很少有大型儀器設(shè)備.相反，專業(yè)實驗儀器設(shè)備則更復(fù)雜，例如很多專業(yè)課程的配套是專業(yè)實驗都需要一些大型儀器設(shè)備，如：激光實驗中的鎖模激光器、光纖通信中的光譜分析儀、光纖技術(shù)中的熔接機、近代物理實驗中需要一些大型鍍膜機、高低溫箱等等，這些專業(yè)實驗過程需要學(xué)生首先要對其這些大型儀器的使用方法熟悉，才能順利進行相關(guān)實驗內(nèi)容.此外，大學(xué)物理實驗儀器設(shè)備一般價值不高，一般院校均可成套的購買多套，而專業(yè)實驗儀器設(shè)備多數(shù)院校沒有財力去購買多套教學(xué)儀器設(shè)備，但大型儀器設(shè)備一般都是大型專業(yè)儀器設(shè)備廠商生產(chǎn)，質(zhì)量一般比較穩(wěn)定，但使用環(huán)境也更加苛刻.

最后，作為課程相配套的實驗教學(xué)，大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗是學(xué)生的基礎(chǔ)課程，并且對大多數(shù)院校而言，開設(shè)這類課程一般在第一學(xué)年，從學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)來看，這一時期學(xué)生對課程學(xué)習(xí)投入相比于高年級學(xué)生要更多，對知識的渴望更加強烈.因此，學(xué)生對大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容的掌握也更好.而專業(yè)實驗教學(xué)形勢則相對來說不容樂觀，一般專業(yè)實驗教學(xué)的階段均為三、四年級，這一階段的學(xué)生由于有更多的社會實踐活動以及考驗、工作的壓力，往往在專業(yè)課程學(xué)習(xí)不積極，專業(yè)實驗教學(xué)的參與熱情也更少，這些都對專業(yè)實驗教學(xué)效果產(chǎn)生實際不可忽視的影響.在今天這樣一個時代，學(xué)生對知識的價值認識各不相同，存在這樣一種不利的觀點，即將來可能用不上的知識就是無用的知識，這一觀點也在一定程度上影響了學(xué)生對大學(xué)物理和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)態(tài)度，很多學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)僅僅局限于將來將從事或者考研需要的幾門課程，這也直接導(dǎo)致專業(yè)實驗教學(xué)的困難.在實際教學(xué)過程中我們也發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生對專業(yè)課程內(nèi)容非常陌生，專業(yè)實驗方法和原理無法理解，以至于對于專業(yè)實驗過程只知道操作不知道原理，而對于實驗要求更高的設(shè)計性實驗則根本無從下手.

3 關(guān)于實驗教學(xué)的幾點建議

基于以上物理實驗教學(xué)的特點，為使實驗教學(xué)與理論教學(xué)都取得良好的教學(xué)效果，可能需要在實驗教學(xué)內(nèi)容和考核等方面針對不同的實驗教學(xué)進行有針對性的改進.

大學(xué)物理實驗教學(xué)首先在教學(xué)目標上要和專業(yè)實驗教學(xué)進行明確區(qū)分.大學(xué)物理實驗主要培養(yǎng)學(xué)生對抽象物理概念的理解，掌握和了解基本的物理原理及實驗現(xiàn)象為目的，實驗以驗證性和演示性為主，因此，在實驗內(nèi)容和儀器設(shè)備的選擇上可選擇具有良好的可觀察性和現(xiàn)象表現(xiàn)明顯的實驗為教學(xué)內(nèi)容.而專業(yè)實驗教學(xué)因其具有專門性和基本理論的加深，需要學(xué)生通過實驗過程熟練掌握和運用相關(guān)專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，實驗教學(xué)過程中如果能存在多種可能結(jié)果或者不可預(yù)知現(xiàn)象有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲望和獨立思考.

大學(xué)物理實驗教學(xué)在教學(xué)儀器設(shè)備投入上要與專業(yè)實驗教學(xué)有所區(qū)別.對于大多數(shù)院校而言，實驗教學(xué)的投入是較其它教育投入要高得多，因此，如果學(xué)校財力有限，實驗教學(xué)的開展就很難，專業(yè)實驗教學(xué)就更難.大部分院校都建有比較完善的大學(xué)物理實驗教學(xué)中心，相對來說大學(xué)物理教學(xué)作為基礎(chǔ)實驗教學(xué)，其建設(shè)和投入相對較為充足，實驗儀器和設(shè)備也比較完善.但專業(yè)實驗教學(xué)硬件條件就要差很多，一方面部分大型專業(yè)實驗儀器設(shè)備價格較高，另一方面也有對專業(yè)實驗教學(xué)的認識不足因而導(dǎo)致對專業(yè)實驗教學(xué)投入不夠.其實，在學(xué)生能力的培養(yǎng)上二者都是不可或缺.沒有大學(xué)物理等基礎(chǔ)實驗教學(xué)，學(xué)生的基本實驗動手能力就無法培養(yǎng)，而專業(yè)實驗教學(xué)對學(xué)生較高實驗技能的培養(yǎng)和綜合運用知識的能力鍛煉則是基礎(chǔ)實驗無法取代的.

最后，在大學(xué)物理實驗教學(xué)與專業(yè)實驗教學(xué)方面更應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容，尤其是實驗內(nèi)容設(shè)計存在較大的差異.由于大學(xué)物理實驗內(nèi)容都是經(jīng)典的實驗和實驗現(xiàn)象，給學(xué)生自由發(fā)揮的空間和對實驗結(jié)果的預(yù)估空間有限，很難在這些經(jīng)典的實驗現(xiàn)象之外發(fā)現(xiàn)新奇現(xiàn)象.而專業(yè)實驗教學(xué)則顯然不同，首先實驗內(nèi)容要比基礎(chǔ)實驗豐富，尤其是專業(yè)實驗所涉及的專業(yè)課程門類多，每一門專業(yè)課程能設(shè)計和開設(shè)的實驗則豐富.在實驗設(shè)計和搭建過程中，往往可以通過不同的路線實現(xiàn)同一實驗現(xiàn)象，也可通過同一儀器設(shè)備設(shè)計不同的實驗結(jié)果，比如半導(dǎo)體激光器的光譜實驗中，在不同大小的工作電流下，可明顯觀察到其發(fā)射光譜的變化和區(qū)別，同時可以搭建不同選頻器件來實現(xiàn)單縱模的輸出.這些基本原理都可以為設(shè)計性實驗提供廣闊的空間，學(xué)生在實驗過程中可以充分利用自己掌握的知識來選擇實驗方案.因此，精心巧妙的選擇實驗項目對于專業(yè)實驗教學(xué)效果將更為重要[6].

4 結(jié)語

綜上所述，在實驗教學(xué)中基礎(chǔ)實驗和專業(yè)實驗是具有不同的特點，在實驗教學(xué)的投入、教學(xué)目的和要求、教學(xué)方法和實驗內(nèi)容上都應(yīng)該有針對性的考慮，只有通過不斷的摸索和完善才能使實驗教學(xué)達到應(yīng)有的效果.也希望能通過以上幾點，與各位同行探討以便在實驗教學(xué)中有所收獲.

〔1〕謝莉莎，肖蘇，鄧小玖.大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的思考與實踐[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2009，23(1): 19-22.

〔2〕黃炎，何松林，戴祖誠.大學(xué)物理設(shè)計性實驗的探索與實踐[J].實驗室科學(xué)，2010，13（1）：85-89.

〔3〕楊春華，劉勁松，王英.建設(shè)光電子專業(yè)實驗教學(xué)示范中心的探索[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2008，6（4）：165-167.

〔4〕陳宏偉.大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容及方式探析.理工，2010，1（3）：90-91

〔5〕郭彥青.大學(xué)物理實驗教學(xué)中的突出問題和解決策略.中國校外教育，2009：236.

〔6〕唐志軍，席在芳，吳新開.光纖通信實驗教學(xué)的探索與實踐.2008，27（5）：101-104.

G642.423

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1673-260X（2010）11-0206-02