工科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)分析與探討

王海霞

摘要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在高校最先接觸到的實(shí)踐課程，是學(xué)生的基礎(chǔ)必修課之一，是大學(xué)生進(jìn)行能力鍛煉的敲門(mén)磚，起到關(guān)鍵性的引導(dǎo)作用。本文結(jié)合日常教學(xué)，發(fā)現(xiàn)在重視應(yīng)用型人才教育的今天，教學(xué)中的有些基本點(diǎn)至關(guān)重要，但并沒(méi)有得到相應(yīng)重視，造成學(xué)生實(shí)質(zhì)性變化不多。為此，本文針對(duì)具體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞：工科院校；物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）51-0254-02

隨著科技發(fā)展，社會(huì)對(duì)大學(xué)生的需求也相應(yīng)地轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)應(yīng)用型人才，高校對(duì)大學(xué)生的培養(yǎng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用型人才的培養(yǎng)模式。高校開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程，主要培養(yǎng)和提升學(xué)生的動(dòng)手能力、探究能力與創(chuàng)新能力。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在高校首先接觸到的實(shí)踐課程，被作為基礎(chǔ)必修課，是大學(xué)生鍛煉能力的敲門(mén)磚，起到關(guān)鍵性的引導(dǎo)作用。通過(guò)完成一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能掌握物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)，學(xué)會(huì)一些物理量的常用測(cè)量方法、常用儀器使用方法和原理，培養(yǎng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)去觀(guān)察、分析、研究物理現(xiàn)象和物理規(guī)律并加深對(duì)理論知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)課程打好基礎(chǔ)。

對(duì)此，很多高校注重物理實(shí)驗(yàn)，采取許多措施，注重物理實(shí)驗(yàn)從演示型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿餍浴⒃O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。但從目前學(xué)生的狀況來(lái)看，教學(xué)實(shí)踐中會(huì)忽視一些問(wèn)題。

一、被忽略的問(wèn)題

1.忽略學(xué)生的理論基礎(chǔ)是否牢固。我們往往強(qiáng)調(diào)物理學(xué)從本質(zhì)上說(shuō)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和理論的建立必須以嚴(yán)格的物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的重要性。實(shí)驗(yàn)固然重要，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)全新領(lǐng)域，開(kāi)拓新的篇章，但我們?nèi)菀缀雎砸胪ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到新的領(lǐng)域，必須有一定的基礎(chǔ)知識(shí)。如果沒(méi)有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，只是一味地做實(shí)驗(yàn)，想必不會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的奧妙。畢竟，大學(xué)生初步接觸物理，不像研究者那樣發(fā)現(xiàn)新規(guī)律或現(xiàn)象，而是先來(lái)學(xué)習(xí)已經(jīng)知道的知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究。例如，沒(méi)有學(xué)過(guò)電磁波，打電話(huà)時(shí)不會(huì)發(fā)現(xiàn)電磁波的存在；沒(méi)有學(xué)過(guò)干涉現(xiàn)象，對(duì)陽(yáng)光下肥皂泡沫上的美麗圖案，不會(huì)明白它是有規(guī)律可循的。

2.忽略培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和素養(yǎng)。物理實(shí)驗(yàn)是大學(xué)生首先接觸的實(shí)驗(yàn)課程，物理教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的培養(yǎng)起到關(guān)鍵作用，如果起初沒(méi)有養(yǎng)成習(xí)慣，學(xué)生容易形成對(duì)實(shí)驗(yàn)不重視的態(tài)度，課前不預(yù)習(xí)，課堂走過(guò)場(chǎng)，課后不認(rèn)真處理報(bào)告等，后來(lái)想根本糾正會(huì)比較困難。不良習(xí)慣已經(jīng)養(yǎng)成，在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域是一個(gè)致命傷。尤其對(duì)工科院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，優(yōu)良習(xí)慣尤為重要。比如，工科院校制冷專(zhuān)業(yè)、建筑專(zhuān)業(yè)、汽車(chē)專(zhuān)業(yè)、機(jī)械專(zhuān)業(yè)，沒(méi)有在設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)實(shí)踐中養(yǎng)成良好的習(xí)慣修養(yǎng)，在以后的工作中，可能會(huì)因一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，造成無(wú)法估量的損失。

3.忽略學(xué)生的整體水平。對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)，尤為重要。在這一這方面，在現(xiàn)今講究效率的時(shí)代，大家往往要求的是時(shí)效，應(yīng)用型人才更被重視，看重的是培養(yǎng)學(xué)生的探索能力和創(chuàng)新能力。但在教學(xué)改革時(shí)，我們?nèi)菀缀雎圆煌盒５膶W(xué)生，整體水平是不一樣的。探究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要在學(xué)生擁有一定的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰突A(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行操作。

4.在實(shí)驗(yàn)考核過(guò)程中，忽略考核的正式性。目前，實(shí)際操作環(huán)節(jié)采取抽簽方式進(jìn)行考核?？己诉^(guò)程中，有些教師僅注重學(xué)生最終測(cè)量結(jié)果，往往忽略過(guò)程中的細(xì)節(jié)問(wèn)題。比如，在做拉伸法測(cè)定金屬絲楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，往往忽略楊氏模量測(cè)定儀水平調(diào)整，忽略此實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量數(shù)據(jù)是不是和要求的對(duì)象相符合。例如，測(cè)量D時(shí)，實(shí)際表示是望遠(yuǎn)鏡的標(biāo)尺到平面鏡的垂直距離，但有的學(xué)生在考核中測(cè)量的對(duì)象是望遠(yuǎn)鏡鏡頭到平面鏡的垂直距離。這些細(xì)節(jié)，在重視測(cè)量結(jié)果中不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。

二、采取的措施

針對(duì)這些問(wèn)題，在開(kāi)設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課時(shí)，應(yīng)引起重視，采取相應(yīng)措施，讓學(xué)生真正地從物理實(shí)驗(yàn)課有所收獲。

1.當(dāng)前學(xué)習(xí)認(rèn)知比重大于探究。學(xué)生要先學(xué)習(xí)已有物理知識(shí)，然后再進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。大學(xué)生處在認(rèn)知時(shí)代而不是探索時(shí)代，要先學(xué)好已有知識(shí)，打好堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，再進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，效果會(huì)事半功倍。比如，規(guī)則形狀物體的密度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生首先了解相關(guān)理論知識(shí)ρ=■、體積計(jì)算知識(shí)，然后才能進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)量。在牛頓環(huán)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生如果之前在理論上沒(méi)有了解干涉現(xiàn)象、等厚干涉，想必對(duì)牛頓環(huán)現(xiàn)象及牛頓環(huán)儀的應(yīng)用也不會(huì)有很深刻的理解。所以，對(duì)高校學(xué)生來(lái)說(shuō)，要給予了解與重視。對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，打好物理基礎(chǔ)知識(shí)，尤為重要。

2.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的要求和注意事項(xiàng)要明確。對(duì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)章程和注意事項(xiàng)，要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，可引起學(xué)生注意。每堂實(shí)驗(yàn)課要針對(duì)相應(yīng)基本要求和注意事項(xiàng)進(jìn)行嚴(yán)肅強(qiáng)調(diào)，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)，讓學(xué)生在教師的潛移默化中養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基本要求是：

（1）能夠完成預(yù)習(xí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和撰寫(xiě)報(bào)告等主要實(shí)驗(yàn)程序。

（2）能夠調(diào)整常用實(shí)驗(yàn)裝置，基本掌握常用的操作技術(shù)。例如：零位調(diào)整；水平、鉛直調(diào)整；光路的共軸調(diào)整；根據(jù)給定的電路圖正確接線(xiàn)等。

（3）了解物理實(shí)驗(yàn)中常用的實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)量方法。例如：比較、平衡和干涉等方法。

（4）能夠進(jìn)行常用物理量的一般測(cè)量。例如：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、熱量、溫度、電流強(qiáng)度等。

（5）了解常用儀器的性能，學(xué)會(huì)使用方法。例如：測(cè)長(zhǎng)儀器、變阻器、直流電表、通用示波器、低頻信號(hào)發(fā)生器、常用電源和常用光源等。

（6）了解測(cè)量誤差的基本知識(shí)，具有正確處理數(shù)據(jù)的初步能力。其中包括：測(cè)量誤差的基本概念；直接測(cè)量量的誤差計(jì)算；數(shù)據(jù)處理的一些基本方法。

（7）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要愛(ài)護(hù)儀器，謹(jǐn)記注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要排好儀器。這一點(diǎn)，在目前的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的重視度不夠。例如，在拉伸法測(cè)定金屬絲楊氏模量實(shí)驗(yàn)時(shí)，要用到螺旋測(cè)微計(jì)來(lái)測(cè)量金屬絲的直徑d，教師在講解中強(qiáng)調(diào)螺旋測(cè)微計(jì)精度很高，如果直接旋轉(zhuǎn)微分筒壓被測(cè)物體，物體容易變形，造成誤差，所以當(dāng)旋轉(zhuǎn)微分筒剛接觸被測(cè)物體時(shí)，改用棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)剛聽(tīng)到棘輪發(fā)出咔咔聲時(shí)，表明物體被剛好壓住，既不松也不緊，應(yīng)開(kāi)始測(cè)量。如再接著旋緊，會(huì)造成測(cè)微螺旋與被測(cè)物體受損。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常能聽(tīng)到螺旋測(cè)微計(jì)發(fā)出連續(xù)的咔咔聲，表明學(xué)生對(duì)此要求重視度不夠，沒(méi)有養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，每做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師都應(yīng)反復(fù)、詳細(xì)而嚴(yán)肅地說(shuō)明與強(qiáng)調(diào)，增強(qiáng)學(xué)生的重視度，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，逐步形成求實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

3.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大多開(kāi)設(shè)在大一下學(xué)期或大二上學(xué)期，此階段學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握還不夠熟練與靈活。因此，對(duì)大學(xué)生而言，更容易接受測(cè)量性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。所以，在物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，要有層次性。例如，對(duì)于拉伸法測(cè)定金屬絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)、三線(xiàn)擺測(cè)定剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更容易接受。通過(guò)開(kāi)設(shè)這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)是比較容易做的，愿意學(xué)習(xí)。如果我們只注重探索性能力和創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)難度較大，如分光計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不明白偏向角測(cè)量及相應(yīng)原理，會(huì)覺(jué)得物理實(shí)驗(yàn)難度大，不能理解，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課積極性不高，興趣被削弱，主動(dòng)性變差，實(shí)驗(yàn)課就只是在走過(guò)場(chǎng)，就談不上提升學(xué)生的探索、創(chuàng)新能力了。

為了避免這種情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)遵循如下比例，比例設(shè)計(jì)得好，會(huì)引起學(xué)生興趣，他們自然會(huì)表露出求知欲、探索欲，在無(wú)形中完成思考與創(chuàng)新。從調(diào)查情況來(lái)看，學(xué)生希望實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)比例如表1所示。

4.大學(xué)物理實(shí)際操作采用具體提問(wèn)環(huán)節(jié)，使考試正式化，讓學(xué)生重視操作過(guò)程，而不是走形式。在實(shí)際考核中，應(yīng)每人一組，限定時(shí)間考核，操作實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師在觀(guān)察的基礎(chǔ)上，對(duì)具體操作進(jìn)行提問(wèn)，根據(jù)學(xué)生回答的項(xiàng)目點(diǎn)給予相應(yīng)分?jǐn)?shù)。在物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)課初期，教師應(yīng)告知學(xué)生這種操作考核方式，提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視度，督促養(yǎng)成良好習(xí)慣。

三、結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有了進(jìn)一步的深刻理解與認(rèn)識(shí)。在開(kāi)設(shè)過(guò)程中，重視細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，重視學(xué)生處于基礎(chǔ)層面的狀態(tài)，采取相應(yīng)措施，設(shè)計(jì)合理內(nèi)容，讓學(xué)生在扎實(shí)的基礎(chǔ)功下，循序漸進(jìn)、潛移默化地在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課上培養(yǎng)好的習(xí)慣與素養(yǎng)，從而培養(yǎng)啟發(fā)、探索、創(chuàng)新能力。

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