淺析大學(xué)物理實驗的實踐與創(chuàng)新教育功能

羅曉琴，謝英英，羅 浩

(西南科技大學(xué)，四川綿陽 621010)

1 物理實驗在高校教學(xué)中的功能與地位

物理實驗是理工科學(xué)生必修的一門獨立的公共基礎(chǔ)課程，它在培養(yǎng)學(xué)生動手能力，分析問題與解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神與科學(xué)研究的基本素養(yǎng)方面起到重要作用，也為學(xué)生的理論學(xué)習提供強有力的保障［1-3］。但其最終目的是培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，科學(xué)思維與科學(xué)方法，提高學(xué)生解決實際問題的能力，為將來的發(fā)展打好基礎(chǔ)。

物理實驗不僅在物理學(xué)的發(fā)展中占有重要的地位，而且在推動其他自然科學(xué)、工程技術(shù)的發(fā)展中也起著重要作用。特別在不少交叉學(xué)科中，物理實驗的構(gòu)思、方法和技術(shù)與化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的相互結(jié)合已取得豐碩的成果。此外，物理實驗還是眾多高技術(shù)發(fā)展的源泉，原子能、半導(dǎo)體、激光、超導(dǎo)和空間技術(shù)等最新成果，都是與物理實驗密切相關(guān)的。所以物理實驗是理工科院校的基礎(chǔ)實踐課程，也是培養(yǎng)學(xué)生實踐技能與創(chuàng)新能力的最基礎(chǔ)和最有效的窗口。

2 物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

(1)高校普遍對物理實驗重視不夠，尤其疏忽其實踐和創(chuàng)新教育功能。

物理實驗是所有理工科院校都開設(shè)的一門實踐教學(xué)課程，也是最基本與最普遍的實驗課程，更是其他所有的實驗的基礎(chǔ)。所有高校都順應(yīng)時代的發(fā)展與要求，大力提倡如何提高學(xué)生的實踐技能，放眼社會，投入大量人力物力去挖掘各種實踐基地。卻忽略了自己校內(nèi)的各種實驗場所，更忽略了這些最基礎(chǔ)的平臺上潛藏著無限的實踐教育功能。終其原因在于對物理實驗課程不夠重視，終究把它放在理論課程的輔助功效上。

(2)物理實驗課程體系與實驗平臺的陳舊，達不到實踐技能的提升。

物理實驗在各個理工科院校是資歷最老的一門課程，因此所有設(shè)備也都基本“老齡化”，一般都只能滿足簡單的驗證與測試。即使學(xué)校高度重視后有所投入，新購置的設(shè)備也大都是黑匣子一類，一端輸入，另一端輸出，學(xué)生見不到實驗的中間過程，導(dǎo)致原本在理論上囫圇吞棗的物理知識在實驗中也得不到認證，逐漸失去對物理實驗的興趣與喜好，更談不上提升實踐技能與培養(yǎng)創(chuàng)新思維了［4-5］。

(3)物理實驗的師資隊伍參差不齊，導(dǎo)致傳授實踐技能受阻。

高校里似乎有一種默認:實驗教師似乎都是因為理論上不過硬的才不得已到實驗教學(xué)一線。這種不置可否的認識導(dǎo)致物理實驗的師資隊伍嚴重的不穩(wěn)定與實踐技能的嚴重缺乏。大家似乎卯足勁頭學(xué)習和提升理論知識以此證明“默認”的錯誤，卻本末倒置地舍棄了物理實驗的根本功效——提升學(xué)生實踐技能，培養(yǎng)學(xué)生在分析問題與解決問題中得到創(chuàng)新思維的訓(xùn)練與創(chuàng)新能力的提高。

3 物理實驗對提升大學(xué)生實踐技能與創(chuàng)新能力的作用

(1)物理實驗的基礎(chǔ)性為學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)提供了良好的技術(shù)保障［6?？旃?jié)奏的生活，讓如今的大學(xué)生在學(xué)習中大都有些浮躁，都喜歡速成或立竿見影的學(xué)習功效。而物理實驗，既不像物理理論那么枯燥與高深，又沒有其他專業(yè)或工程實驗?zāi)敲捶彪s，部分驗證性的內(nèi)容或許還是中學(xué)物理實驗的延伸，這讓多數(shù)學(xué)生熟悉又好奇。所以在高校中選擇物理實驗學(xué)習的同學(xué)很多，充分表明學(xué)生對物理實驗的興趣與喜好，同時也表明學(xué)生對物理實驗的期待，如果我們的教學(xué)模式依然是中學(xué)的灌輸式教育，依然停留在最基礎(chǔ)的內(nèi)容上，失望的不僅是學(xué)生本人，估計老師連自己的工作也索然無味了吧。反之，如果我們緊緊抓住學(xué)生的“胃口”進行啟發(fā)式教學(xué)，分層次分專業(yè)教學(xué)，根據(jù)不同專業(yè)特征對同一個實驗內(nèi)容進行不同的拓展，不僅讓學(xué)生把物理知識與自己的專業(yè)相結(jié)合，更豐富了物理實驗的內(nèi)涵。興趣是最好的老師，只要學(xué)生愿意花時間與精力去探究與摸索，實踐技能的提高就在這些細節(jié)中潛移默化地得到了實現(xiàn)。

(2)物理實驗內(nèi)容的經(jīng)典與傳統(tǒng)性，給學(xué)生實踐技能的提升和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了挑戰(zhàn)性［7-8。大學(xué)生雖有些許浮躁，但又都是富有創(chuàng)造力的新生力量，心中總有一股不服輸?shù)捻g勁，也力求在平凡中尋找非凡之處，更期待能夠挑戰(zhàn)這些經(jīng)典與傳統(tǒng)的知識。就比如電阻的測定，中學(xué)都用伏安法，但都知道無論電表外接或內(nèi)接有系統(tǒng)誤差的存在。那么如何在設(shè)計方案中不帶這些系統(tǒng)誤差呢，有沒有別的方法測電阻呢?于是電橋的比較法測電阻，電位差計的補償法測電阻得到引進，一般電阻的測量沒問題了。但是特別小的電阻又怎么測——引入雙臂電橋;不能直接測量的特殊場所的電阻又如何測量——引入傳感器等等。由一個簡單的物理量的測量就可以引入各種測量思路與方法的探索，既突破了傳統(tǒng)的實驗體系的約束，又有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)方法，更讓學(xué)生在小有成就的自豪感中找到物理實驗的樂趣，創(chuàng)新就是這些普通思索火花的碰撞產(chǎn)物。

(3)物理實驗的嚴謹與科學(xué)性，是鍛煉學(xué)生實踐技能和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的最好練習［9-10］。科學(xué)的理論來源于科學(xué)的實驗，并受到科學(xué)實驗的檢驗。物理學(xué)的理論，就是通過觀察、實驗、抽象、假說等研究方法，并通過實驗的檢驗而建立起來的。觀察和實驗是物理學(xué)中的重要研究方法。觀察就是對自然界中發(fā)生的某現(xiàn)象，在不改變自然條件的情況下，按照原來的樣子加以觀察研究。而實驗則是人們按照一定的研究目的，借助按規(guī)定的儀器設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，是自然現(xiàn)象以比較純粹或典型的形式表現(xiàn)出來，進而對其進行反復(fù)地觀察和測試，探索其內(nèi)部規(guī)律的一種方法。在物理實驗的過程要求學(xué)生必須實事求是，認真觀察與思考實驗過程的所有現(xiàn)象，尤其是某些異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，不能想當然地認為是偶然事件，也不能夸大其詞地以此否決實驗結(jié)果，而應(yīng)本著科學(xué)的態(tài)度分析這些異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因，探究這些異常是否具有特殊的價值，或者如何避免一些損傷性異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)。如此經(jīng)常地從細微處著手，認真踏實做好物理實驗的每個環(huán)節(jié)，科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成，創(chuàng)新能力的提升也就指日可待了。

4 發(fā)揮物理實驗的實踐和創(chuàng)新教育功效的途徑

(1)學(xué)校在思想上重視物理實驗，政策上支持實踐與創(chuàng)新教育。

世界高等教育人才培養(yǎng)理念正在由以往的“學(xué)歷本位”轉(zhuǎn)向“能力本位”［11-12］。我國高校也應(yīng)該高度重視大學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，尤其是理工科院校的學(xué)生大都就業(yè)到各個生產(chǎn)領(lǐng)域，近年來的人才招聘大都要求學(xué)生具有一定的社會經(jīng)驗與生產(chǎn)實踐能力，這些都不是幾堂課可以解決的問題，而是一個長期的過程積累。因此也不可能指望學(xué)生在為期兩三周的畢業(yè)實習中一蹴而就。那么所有高校就應(yīng)該充分利用高校自身的特點，在大學(xué)四年的教學(xué)過程中都伴隨有各種實驗教學(xué)，而物理實驗教學(xué)又是所有其他實驗教學(xué)的基礎(chǔ)，如果在物理實驗教學(xué)過程能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐進技能與創(chuàng)新的科學(xué)思維，那么就為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)實驗學(xué)習，更高實踐的提升打開了良好的開端。

(2)整合教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與方法

每個高校隨著學(xué)校自身的成長，都積攢有大量的物理實驗教學(xué)資源，如何合理分配和利用好這些教學(xué)資源，是實現(xiàn)實踐技能培訓(xùn)的關(guān)鍵［13-14］。越是年代久遠的設(shè)備，越是接近物理實驗過程的真實再現(xiàn)，越能訓(xùn)練學(xué)生的動手能力;而現(xiàn)在越是新的教學(xué)設(shè)備，其智能化程度越高，反而減少了學(xué)生的操作機會，所有的實驗過程好比傻瓜相機照相一樣，大家都是一個模式的操作，一個個雷同的結(jié)果，這樣不僅讓學(xué)生對實驗索然無味，更大大地限制了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)揮。

在物理實驗課的教學(xué)改革都是以提高素質(zhì)和培養(yǎng)能力為目的的，物理實驗教學(xué)內(nèi)容的更新都必須符合時代科技的發(fā)展才能好與時俱進地達到人才培養(yǎng)的要求，因此在教學(xué)過程中不僅要革新實驗內(nèi)容，與當下的科技發(fā)展向結(jié)合，更要更新教學(xué)手段，并充分發(fā)揮舊儀器的原始性和新設(shè)備的先進性，有機組合，達到既有過程的再現(xiàn)也有測試精度的提高。讓學(xué)生在期望中有所收獲就會大大激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習，主動思考問題解決問題，從而奠定創(chuàng)新意識地基礎(chǔ)。

(3)培養(yǎng)一支穩(wěn)定又專業(yè)的實驗師資隊伍

如今的實驗教師隊伍大都是剛從學(xué)校畢業(yè)的研究生或本科生，滿腹經(jīng)綸也只是純理論，真正在指導(dǎo)學(xué)生實驗教學(xué)時依然缺乏專業(yè)的操作技能［1-5］。因此加大對實驗教師隊伍的培訓(xùn)力度，甚至讓實驗老師深入到企業(yè)的生產(chǎn)一線，嘗試理論聯(lián)系實際的真正結(jié)合，才能在各個傳統(tǒng)又經(jīng)典的物理實驗中有所突破，否則老師都僅僅是理論上的巨人，卻是實踐技能的矮子，談何培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能與創(chuàng)新能力呢。

(4)全方位開放物理實驗，為學(xué)生鍛煉實踐技能和創(chuàng)新能力提供充足的平臺。

我校物理示范中心實行全開放式選課的運行模式，讓學(xué)生有充足的時間到物理實驗學(xué)習與探索。尤其是近幾年對我院在校本科生開設(shè)物理實驗開放項目，讓學(xué)生三五個人以團隊的方式申報，讓學(xué)生在課余時間里充分融入物理實驗室，大大地提高理科學(xué)生的實踐技能。部分學(xué)生參加西南地區(qū)物理實驗競賽榮獲一等獎三等獎各一項，參加全國光電設(shè)計大賽也獲得過優(yōu)異的成績，個別小組的實驗結(jié)果還發(fā)表了科研論文等。這些成效都極大地鼓舞了各屆學(xué)生主動申請加入開放實驗，積極開展各種科技活動。

學(xué)院物理示范中心先后三次更新實驗教材，引進多媒體實物投影等現(xiàn)代化教學(xué)手段，以物理實驗教學(xué)改革為切入點，以學(xué)生科技興趣小組為平臺，堅持“兩開放”即教師科研課題和物理實驗室向?qū)W生開放，突出培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，使學(xué)生們自覺融入科技創(chuàng)新這個大課堂，逐漸摸索出了一條培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能與創(chuàng)新能力的特色之路。

5 結(jié)束語

高校在現(xiàn)有的教育模式下，可以充分利用已有的教學(xué)資源，發(fā)揮物理實驗的實踐與創(chuàng)新教育功能，為培養(yǎng)實踐型和創(chuàng)新型人才奠定堅實的基礎(chǔ)。

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