大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)研究綜述

劉 鵬

（宿州學(xué)院 機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)研究綜述

劉 鵬

（宿州學(xué)院 機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課作為理工農(nóng)醫(yī)等科大學(xué)生進(jìn)校后的第一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，是大學(xué)生進(jìn)入學(xué)校后所接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法的開始，不僅應(yīng)讓學(xué)生受到嚴(yán)格的訓(xùn)練，培養(yǎng)大學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力，更重要的是要培養(yǎng)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的能力.本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分析，闡述了國(guó)內(nèi)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與特點(diǎn)，并結(jié)合我國(guó)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)落后的實(shí)際情況，提出了我國(guó)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方向及對(duì)策.

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方法；教學(xué)手段；綜述

物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué).大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為理工農(nóng)醫(yī)等科大學(xué)生進(jìn)校后的第一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，是大學(xué)生進(jìn)入學(xué)校后所接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法的開始，是大學(xué)生接受科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)，不僅應(yīng)讓學(xué)生受到嚴(yán)格的訓(xùn)練，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，更為重要的是要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，科學(xué)的思維能力和科學(xué)的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)大學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力，特別是要培養(yǎng)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的能力.如何才能達(dá)到上述目的，如何才能在最大程度上發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)課的作用，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題.下面通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況進(jìn)行分析，以便找到解決問題的方法.

1 國(guó)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析

經(jīng)過(guò)幾十年的改革和探索，國(guó)外著名大學(xué)形成了各具特色、比較完善和先進(jìn)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式.通過(guò)查閱國(guó)外文獻(xiàn)資料和我國(guó)專家的實(shí)地考察，可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有以下一些主要特點(diǎn)：

1.1 教學(xué)主體的開放性

國(guó)外許多著名大學(xué)都實(shí)行徹底的學(xué)分制，只要修滿學(xué)分就可以畢業(yè).凡是對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)感興趣的同學(xué)都可以選擇這門課.像美國(guó)南加州大學(xué)對(duì)文科生開放物理實(shí)驗(yàn)這門選修課[1].麻省理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)面向本地區(qū)中學(xué)生開放，邀請(qǐng)他們進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，從事一些研究性的實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到充分利用儀器設(shè)備，服務(wù)社區(qū)的目的[2].

1.2 教學(xué)方法，教學(xué)手段的靈活多樣性

在教學(xué)方法上，國(guó)外許多著名大學(xué)在教學(xué)方法和教學(xué)手段上都是非常靈活多樣的.像哈佛大學(xué)的Home Lab很有特色.他們?yōu)閷W(xué)生準(zhǔn)備了一批“Kit”，里面有各種電池，電容，電阻，透鏡，彈簧，半導(dǎo)體激光器，小球，萬(wàn)用電表，烙鐵，五金工具等.作為家庭作業(yè)可帶回家去完成.另外，有專門的教材供學(xué)生參考，還專門設(shè)有一個(gè)約40平方米的Help Lab每天開放，有專人在那里幫助學(xué)生解決這種“回家實(shí)驗(yàn)”中遇到的問題.[1]這種教學(xué)方法非常靈活，也十分受學(xué)生歡迎.英國(guó)蘭開夏大學(xué)有一個(gè)“小型設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式.該實(shí)驗(yàn)要求二年級(jí)學(xué)生在5到6周完成，兩人一組.對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力要求非常高.日本，美國(guó)，加拿大等在上大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課時(shí)非常重視學(xué)生的討論，他們鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的見解，進(jìn)行雙向交流，教學(xué)效果非常好.另外，計(jì)算機(jī)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中得到廣泛運(yùn)用.在實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生可以通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)很好地預(yù)習(xí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，不清楚的東西可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向有關(guān)教師提出疑問或進(jìn)行網(wǎng)上查詢.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，使實(shí)驗(yàn)變得更加有趣和方便.[3]

1.3 教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性

時(shí)代飛速發(fā)展，科技進(jìn)步日新月異，科學(xué)技術(shù)既可以是物理實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象也可以成為物理實(shí)驗(yàn)研究的手段，使物理實(shí)驗(yàn)不再只是重現(xiàn)已知的現(xiàn)象，從而更加貼近現(xiàn)實(shí)，更加接近生活.德國(guó)，美國(guó)，英國(guó)等學(xué)校，他們的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不斷進(jìn)行更新，最新的科技進(jìn)展在實(shí)驗(yàn)中得到反映.他們沒有統(tǒng)一的教材，像英國(guó)蘭開夏大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容是通過(guò)自編教材（實(shí)驗(yàn)手冊(cè)）來(lái)體現(xiàn)的.自編教材中的實(shí)驗(yàn)步驟被有意的簡(jiǎn)單化，但是留給許多學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)的思考題，目的是促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行思考和創(chuàng)造.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有不清楚的地方，可以隨時(shí)查閱實(shí)驗(yàn)室中儀器資料和實(shí)驗(yàn)設(shè)備說(shuō)明書等.

1.4 教學(xué)考核的靈活性

在國(guó)外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核靈活多樣，沒有統(tǒng)一的模式.像美國(guó)有的大學(xué)沒有考試，有的則是筆試口試或操作考試.德國(guó)有的大學(xué)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要對(duì)所有的學(xué)生進(jìn)行口試.在評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)上，有的是操作與報(bào)告各占一半，有的要根據(jù)報(bào)告給分.

1.5 突出物理實(shí)驗(yàn)“設(shè)計(jì)性，研究性，操作性”的教育功能

國(guó)外許多著名大學(xué)像英國(guó)蘭開夏大學(xué)，美國(guó)的哥倫比亞大學(xué)，哈佛大學(xué)，德國(guó)的凱擇斯勞滕大學(xué)等都非常重視學(xué)生的設(shè)計(jì)性，探索性的培養(yǎng)，他們?yōu)閷W(xué)生提供條件，由學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)問題，擬定實(shí)驗(yàn)方案，自組實(shí)驗(yàn)設(shè)備，測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和最后結(jié)果不作具體規(guī)定，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間，能力及興趣愛好來(lái)安排實(shí)驗(yàn).許多學(xué)生有時(shí)要在實(shí)驗(yàn)室中呆上三十多個(gè)小時(shí)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要花費(fèi)十幾周的時(shí)間，總計(jì)300個(gè)小時(shí)以上.這種教學(xué)模式不僅提高了學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力.[4]這類實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)的是創(chuàng)新、研究、探索的精神，這是物理實(shí)驗(yàn)的根本任務(wù)和最終目的.

國(guó)外的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式可以說(shuō)是真正意義上的開放式教學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)由單一向多元發(fā)展，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程由封閉向開放發(fā)展，開放層次由一維向多維發(fā)展.給予我們很大的啟示.

2 我國(guó)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析

近年來(lái)，隨著高校加大對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視和資金的投入，實(shí)驗(yàn)條件有了很大的改善和提高，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師為了取得好的實(shí)驗(yàn)效果，做了大量的工作，他們不斷探索新的方法，包括把許多新的教學(xué)手段引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái).這些都為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有利的條件，大大提高了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.但是，在全國(guó)大部分高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，當(dāng)今科技發(fā)展的知識(shí)和技術(shù)很少得到充分反映，陳舊的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)今飛速發(fā)展的前沿科技嚴(yán)重脫節(jié).突出的問題有以下幾方面：

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，全國(guó)大多數(shù)高等院校所開設(shè)的物理實(shí)驗(yàn)大多數(shù)都是以經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容長(zhǎng)期不變，新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法得不到體現(xiàn)，與當(dāng)代最新科技發(fā)展和應(yīng)用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不多或基本沒有.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的內(nèi)容幾十年從來(lái)不變.

2.2 絕大部分實(shí)驗(yàn)只是簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性，認(rèn)知性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生只是跟著老師或?qū)嶒?yàn)書上的內(nèi)容機(jī)械地去練習(xí).綜合性，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很少甚至根本沒有，學(xué)生動(dòng)腦和動(dòng)手能力得不到提高.

2.3 忽視和沒有充分認(rèn)識(shí)大學(xué)物理在整個(gè)自然科學(xué)中的重要地位.隨著大學(xué)課時(shí)的壓縮，一些高等院校在課程設(shè)置和課時(shí)安排上，把大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課納入了選修課行列，甚至取消該課程，這完全違背了教育部所規(guī)定的“大學(xué)物理是理工類專業(yè)必須開設(shè)的一門必修課”這一原則.

2.4 教學(xué)方法落后.各高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程大多采用傳統(tǒng)的授課方式，學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)講義上的內(nèi)容和步驟一步步做下去就能完成實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果.忽視了教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的主體地位，限制了學(xué)生的思考能力，束縛和防礙了學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展.教學(xué)方法的陳舊、呆板，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的程序化，簡(jiǎn)單化，把有趣的物理實(shí)驗(yàn)變得枯燥無(wú)味，忽視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

2.5 成績(jī)考核方式單一.大多數(shù)高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)的評(píng)定方法分為兩種，一種是以平時(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)，根據(jù)學(xué)生寫出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的好壞來(lái)評(píng)定一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成績(jī)，一學(xué)期把所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的綜合評(píng)定作為該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī).另一種是采用筆試的方法.兩種考核方法弊端都很大，學(xué)生只要寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告或最后把試卷做好就行了，就能得到很好的成績(jī)，這樣學(xué)生更多地把心思放在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上和書本上，而忽視了動(dòng)手能力的培養(yǎng)，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，不能真正體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平.

鑒于上面對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題的分析，為了提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力，我們對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出以下幾點(diǎn)改革建議.

3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方向及對(duì)策

3.1 努力構(gòu)建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)新體系

課程內(nèi)容改革是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程改革的重要環(huán)節(jié).根據(jù)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展規(guī)律，由易到難，遵循循序漸進(jìn)的原則，并著眼于使學(xué)生掌握，運(yùn)用知識(shí)和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰皠?chuàng)新素質(zhì).我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行有層次的編排，打破力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)的界限，將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)置成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新與研究性實(shí)驗(yàn)類別.按實(shí)驗(yàn)層次，形式從低到高、從基礎(chǔ)到綜合，逐級(jí)提高的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)新體系.[5]

3.2 不斷革新教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)手段現(xiàn)代化.建立仿真實(shí)驗(yàn)局域網(wǎng)，引進(jìn)或自制有關(guān)課件.教學(xué)中配合使用其它現(xiàn)代化的教學(xué)手段，以增強(qiáng)教學(xué)效果.在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中施以計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)為主的多種現(xiàn)代化教學(xué)于段，充分發(fā)揮仿真實(shí)驗(yàn)局域網(wǎng)的功能.對(duì)有些不易用常規(guī)方法解決的問題，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生嘗試用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)解決，采用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，革新教學(xué)手段.如有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，數(shù)據(jù)處理和作圖都非常困難，利用計(jì)算機(jī)就比較容易做到.對(duì)一些因客觀條件限制而暫時(shí)無(wú)法開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真.這些做法改變了傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學(xué)模式，利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代教學(xué)手段，使學(xué)生由被動(dòng)接受變成主動(dòng)自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)和拓寬知識(shí)面的能力.[5]

3.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師自身建設(shè)，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展

提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵靠實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍整體素質(zhì)的提高.因此，建設(shè)一流水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的基本保障.時(shí)代的飛速發(fā)展，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師自身的素質(zhì)提出了更高的要求.每個(gè)實(shí)驗(yàn)教師都要更加勤奮學(xué)習(xí)，不斷更新知識(shí)儲(chǔ)備，注意引入現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)以及目前在科學(xué)、工程技術(shù)上已較普遍使用的更新?lián)Q代儀器，改變物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與當(dāng)代科學(xué)、技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，讓學(xué)生能夠更多的接觸到現(xiàn)代物理學(xué)及工程技術(shù)的新知識(shí)，拓展知識(shí)面.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要注意多種教學(xué)方法的配合使用，利用開放式的教學(xué)模式，給予學(xué)生更多的自由性和選擇性，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課成為大學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維的課堂.積極培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力和創(chuàng)新精神.[5]為培養(yǎng)出高素質(zhì)的社會(huì)主義現(xiàn)代化人才貢獻(xiàn)自己的力量.

3.4 改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核方式

物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定是檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一種手段，為提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，我們應(yīng)該改變傳統(tǒng)的考核方式，加大平時(shí)成績(jī)?cè)谡麄€(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)中的比例，并且，平時(shí)成績(jī)中要加入實(shí)際動(dòng)手操作的成績(jī)，實(shí)際動(dòng)手操作的成績(jī)應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)老師根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作情況當(dāng)堂打分.這樣可避免學(xué)生通過(guò)抄襲別人的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告也能得到好成績(jī)的弊端.這種考核方式雖然加大了教師的工作量，但增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的能力，有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的分析，我們應(yīng)該借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我們自身的辦學(xué)水平，師資力量，學(xué)生素質(zhì)，資金支持等各種因素，創(chuàng)造性地改變傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、評(píng)價(jià)制度、教學(xué)模式，更好的體現(xiàn)以學(xué)生為本、知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念，真正培養(yǎng)出適合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才.

〔1〕沈元華.美國(guó)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)考察報(bào)告[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2001，20(1):89-92.

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G642.423

A

1673-260X（2012）11-0019-03

自旋電子與納米材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地開放課題（2012YKF09）資助項(xiàng)目、電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)中心(NO.szxysfzx200804)、電氣信息類與培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)（NO.szxypycx200903）