大學(xué)物理實驗教學(xué)方法探究

◆孫江 張勇 劉存海 張紀磊

實驗是各類高校不可缺少的重要課程，它的作用毋庸置疑?？梢哉f，實驗是理論誕生的平臺，同時也是理論施展作用的有力工具。大學(xué)物理實驗是高校最重要、最基礎(chǔ)的實驗課程之一，各種專業(yè)課程都含有物理學(xué)的影子，所以物理實驗課程的授課質(zhì)量直接影響了大學(xué)實驗課程的整體水平。由于大學(xué)物理實驗課程是一門實踐課程，其授課方式與理論課程存在很大不同，為了能夠達到良好的教學(xué)效果，必須研究實驗課程的特點，尋找實驗課程的教學(xué)規(guī)律。

實驗的本質(zhì)是探索，即通過分析問題，探索實驗思想，進而找到解決問題的途徑。實驗思想是實驗課程的靈魂，物理實驗課程最重要的目標就在于培養(yǎng)分析實際問題進而找到合理實驗思想的能力。

1 實驗教學(xué)的特點

目前，大學(xué)物理實驗課程受到高校的普遍重視，對于大學(xué)物理實驗教學(xué)的研究也很多。通常教學(xué)過程循序漸進，初期的實驗項目偏重基礎(chǔ)，重點使學(xué)員掌握基本的物理實驗方法以及實驗操作的規(guī)程，如基本儀器的使用方法、實驗報告的撰寫要求。后期的實驗項目注重能力的培養(yǎng)以及實驗方法的綜合運用，加強學(xué)員的主動性和創(chuàng)新性。通過這種由淺入深的教學(xué)過程，可以較好地遵循學(xué)生的認知能力，學(xué)生在掌握實驗相關(guān)知識和方法的基礎(chǔ)上，增強動手能力和綜合素質(zhì)。雖然這種教學(xué)模式可以使學(xué)生掌握實驗項目的相關(guān)知識，但是對學(xué)生探索和總結(jié)實驗思想的重要目標體現(xiàn)得不夠。

經(jīng)典的實驗項目是固定的，但實際問題是千變?nèi)f化的，僅僅掌握了實驗項目的內(nèi)容并不代表可以解決實際問題，所以學(xué)生能力的培養(yǎng)越來越得到重視。實驗思想的探索和總結(jié)，可以幫助學(xué)生找到同類問題的解決途徑，所以教學(xué)過程中實驗思想的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)十分關(guān)鍵，加強實驗思想的學(xué)習(xí)可以達到更好的教學(xué)效果。

任何課程的教學(xué)，首要是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，物理實驗教學(xué)同樣需要首先解決如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的問題。所以本文從如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)實驗思想兩個方面，探討物理實驗的教學(xué)方法。

2 以系統(tǒng)的觀點分析實驗教學(xué)方法

大學(xué)物理實驗課程的授課過程涉及很多方面，應(yīng)將其作為一個系統(tǒng)的過程加以分析，找到各因素之間的相互聯(lián)系。

針對學(xué)習(xí)興趣，應(yīng)該從教學(xué)環(huán)節(jié)進行分析。教學(xué)環(huán)節(jié)通常包括布置課前預(yù)習(xí)題、課堂授課以及布置課后復(fù)習(xí)題。高校往往重視課堂授課和課后復(fù)習(xí)兩個環(huán)節(jié)，對于預(yù)習(xí)題的設(shè)置僅限于了解本次實驗課程的相關(guān)知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并不會得到提高。其實，學(xué)習(xí)興趣必須在課前得到重視，預(yù)習(xí)題的選取十分關(guān)鍵。

實驗思想的培養(yǎng)與實驗項目的種類及內(nèi)容有關(guān)，各種項目的實驗作為一個系統(tǒng)，它的選取與設(shè)置直接影響了教學(xué)效果。不同的實驗項目體現(xiàn)了不同的實驗思想，如果將同種實驗思想的實驗歸為一類，與不同種實驗思想的實驗加以比較，這樣學(xué)生會更容易掌握各實驗思想的本質(zhì)。另外，每一個實驗項目都有它的發(fā)展歷史，只有深入了解實驗項目的產(chǎn)生和發(fā)展，才能理解每一種實驗思想的內(nèi)涵。

下面從教學(xué)環(huán)節(jié)、實驗項目和實驗內(nèi)容三個方面，分析物理實驗的教學(xué)方法。

2.1 教學(xué)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性

影響教學(xué)效果的好壞、學(xué)習(xí)效率的高低的最主要的因素就是學(xué)習(xí)興趣。為了提高學(xué)習(xí)興趣，將各個教學(xué)環(huán)節(jié)作為一個系統(tǒng)進行分析。布置課前預(yù)習(xí)題、課堂授課和布置課后復(fù)習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)中第一個環(huán)節(jié)至關(guān)重要，它是教學(xué)過程的開始，并直接影響后面兩個環(huán)節(jié)。如果第一個環(huán)節(jié)沒有設(shè)置好，后兩個環(huán)節(jié)的教學(xué)效果勢必受到直接的影響，所以學(xué)習(xí)興趣的提高應(yīng)該從預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)入手。之前有的教學(xué)研究提到過加強預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，往往只是單純地了解實驗內(nèi)容，這種形式并不會增加學(xué)習(xí)興趣。

預(yù)習(xí)題的選取是預(yù)習(xí)題設(shè)置環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，它的選擇應(yīng)該根據(jù)大學(xué)物理實驗課程的特點。既然物理實驗課程是一門實踐課程，那么預(yù)習(xí)題就可以選擇既與學(xué)生的生活相貼近，又能反映實驗原理的實操題目。這類實操題目更容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時了解實驗項目的相關(guān)原理，起到預(yù)習(xí)的作用。如透鏡焦距的測量這一實驗，預(yù)習(xí)題可以設(shè)置成人們所佩戴眼鏡的焦距如何測量。

2.2 實驗項目的系統(tǒng)性

實驗項目的選取是實驗課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對學(xué)習(xí)的效果起到關(guān)鍵作用。實驗項目的選擇同樣應(yīng)該具有系統(tǒng)性，注重不同實驗項目的相互聯(lián)系及相互比較。為了能夠使學(xué)生更容易掌握實驗的內(nèi)涵，即實驗思想，實驗項目的選取和安排應(yīng)該在遵循循序漸進的教學(xué)思想基礎(chǔ)上，將同種類型實驗思想的實驗項目歸為一類。在授課的過程中，同類實驗項目一同講解，這樣學(xué)生可以在較短的時間內(nèi)找到實驗思想的本質(zhì)，同時從宏觀上整體把握同一實驗思想的不同運用，對學(xué)生解決具體問題能力的培養(yǎng)也將十分有利。

同一類型實驗思想的實驗項目可以按照不同的實驗方法進行分類，也可以按照不同的實驗性質(zhì)進行歸類。如按照實驗方法分類時，可以按照比較法、轉(zhuǎn)換法、模擬法等經(jīng)典方法進行分類，轉(zhuǎn)換的思想又常涉及傳感器，所以又可以將包含光電轉(zhuǎn)換、磁電轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換、壓電轉(zhuǎn)換等類型傳感器的實驗歸為一類，進行授課，找到其中的共性。按照實驗性質(zhì)可以分為力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等類型的實驗，分析同種屬性實驗的共同點，進而總結(jié)相關(guān)實驗思想。

2.3 實驗內(nèi)容的系統(tǒng)性

不同的實驗項目要作為一個系統(tǒng)進行分析，而每一個實驗項目同樣要作為一個系統(tǒng)進行講解。學(xué)習(xí)一個實驗項目，不僅要學(xué)習(xí)項目本身的知識點，還要了解它的前瞻及后延，也就是它產(chǎn)生的歷史及現(xiàn)在的應(yīng)用。實驗項目的產(chǎn)生及發(fā)展體現(xiàn)了最原始實驗思想的產(chǎn)生過程，而實驗項目的不同運用又是解決實際問題的典型實例。可以說，這兩個方面作為一個完整的、系統(tǒng)的實驗項目，具有不可忽視的作用。目前，物理實驗課程的講解對這兩個方面的內(nèi)容都有所介紹，但是都不夠具體、系統(tǒng)，特別是實驗項目的產(chǎn)生及發(fā)展歷史。

實驗項目本身的講解往往只回答了如何用一種實驗方法來解決某一種實際問題，而為什么這類問題需要采用這種實驗方法，則需要深入了解實驗項目產(chǎn)生的背景。實驗思想的培養(yǎng)需要學(xué)生明白某類問題采用相應(yīng)實驗方法的原因，進而增強解決實際問題的能力。實驗項目的發(fā)展本質(zhì)上反映了實際思想的改進，如何改進實驗思想同樣是物理實驗學(xué)習(xí)的重要方面。實驗項目的應(yīng)用體現(xiàn)了該實驗思想的適用范圍，當遇到這一類問題時，則可以考慮該類實驗方法?？傊?，實驗項目產(chǎn)生的背景、發(fā)展的歷史及實際的應(yīng)用是一個完整的實驗項目不可或缺的重要方面，對于它們的講解將直接影響物理實驗項目這個系統(tǒng)的教學(xué)效果。

3 結(jié)束語

大學(xué)物理實驗的一個主要教學(xué)目的就在于培養(yǎng)學(xué)生探索實驗思想、解決實際問題的能力。本文以系統(tǒng)的觀點分析了教學(xué)環(huán)節(jié)、實驗項目、實驗內(nèi)容三個方面。其中，教學(xué)環(huán)節(jié)這個系統(tǒng)中的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)是提高學(xué)習(xí)興趣的重要方面。各個實驗項目及每個實驗項目的教學(xué)內(nèi)容也都作為一個系統(tǒng)進行研究，尋找歸納實驗思想并能將其靈活運用的途徑。

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