應用型大學物理實驗教學中學生能力培養(yǎng)探索

羅賢清

摘要：大學物理實驗是對高校一年級學生進行科學實驗基本訓練的一門重要的實踐性基礎課程，它是對學生科學素養(yǎng)和動手能力培養(yǎng)的重要教學環(huán)節(jié)。在實驗教學過程中充分發(fā)揮學生的主動性、大膽性，引導學生分析實驗中出現(xiàn)的問題和尋求解決問題的辦法，從而培養(yǎng)學生的實踐動手能力以及分析問題和解決問題的能力。通過對實驗教學改革的探索，學生的實驗動手能力、分析問題和解決問題的能力都得到了提高，同時，也培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識。

關鍵詞：大學物理實驗；教學；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0150-02

物理學是一門基礎學科，也是一門實驗科學。古往今來，物理學本身的發(fā)展和創(chuàng)新無不與物理實驗密切聯(lián)系。物理學中的任何創(chuàng)新成果都源自實驗，而且都必須經(jīng)過實驗的檢驗[1]。諾貝爾獎頒獎100多年來，諾貝爾物理學獎獲獎成果中因?qū)嶒炍锢矸矫孀龀鼋艹鲐暙I而獲獎的占2/3以上。諾貝爾物理學獎獲得者華裔科學家丁肇中教授在諾貝爾頒獎儀式上用漢語發(fā)表演說時說：“事實上，自然科學理論不能離開實驗的基礎，特別是物理學是從實驗產(chǎn)生的?！薄拔蚁Ｍ捎谖疫@次得獎，能夠喚起發(fā)展中國家的學生的興趣，而注意實驗工作的重要性?！?/p>

大學物理實驗是對高等院校學生進行科學實驗基本訓練的一門重要的實踐性基礎課程，它不僅有助于學生真正理解物理理論知識，而且是提高學生分析問題、解決問題能力的不可缺少的環(huán)節(jié)。物理實驗教學可使學生運用理論知識、實驗方法和實驗技術在解決科技問題方面得到必要的、基本的訓練，對培養(yǎng)學生的科學學風、科學態(tài)度以及辯證唯物主義世界觀有著不可忽視的作用。物理實驗教學是培養(yǎng)學生動手能力、思維能力以及創(chuàng)新意識與能力的重要教學過程，本文在大學物理實驗教學這一過程中對應用型大學學生能力的培養(yǎng)進行了探索。

一、學生動手能力的訓練

我校是一所民辦大學，開設的大學物理實驗是在學生進入大學后的第一學期開始的，可以說是大學生最早接受系統(tǒng)實驗訓練的課程，它對學生以后的實驗訓練起著重要的基礎作用。目前，學生普遍動手能力較差，針對這一實際，對于應用型大學，怎樣提高學生的動手能力就是迫切需要解決的問題，就要不斷進行探索。以往學生做實驗，通常是老師先給學生做一遍示范，然后學生就按照示范去做。這樣學生做實驗是被動的。因此，要培養(yǎng)學生的動手能力，就要改變這種模式，在實驗教學中訓練學生實驗動手的主動性與積極性。因此，我校在大學物理實驗教學過程中進行了改革。如在用磁場儀測磁滯回線實驗中，以前是先給學生做連線示范，強調(diào)注意事項后再讓學生去做實驗?，F(xiàn)在改為讓學生自己參考實驗儀上的連線圖連線，連線后自己檢查無誤后再接通電源。開始時，學生還有點兒膽怯。教師就鼓勵學生不要害怕，告訴學生整個連線過程是安全的，不會損壞儀器，也不會傷害到學生。于是，學生們就大膽地連線，在老師的指導下，順利地完成了實驗，學生們的收獲也較大。學生通過這個實驗，主動動手的能力得到了訓練，同時，也培養(yǎng)了學生閱讀儀器使用說明書就能正確操作使用儀器的能力。

二、學生分析問題和解決問題能力的訓練

在實驗教學中摒棄了以往的“保姆式”教學方法，學生一遇到問題就立即去問老師，老師也不是去啟發(fā)、引導學生如何解決實驗中出現(xiàn)的問題，而是一味地替學生去排除故障，解決問題，這樣做極大地限制了學生主動思考問題能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)在的實驗教學，注重如何去引導學生，培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力，提高他們動手動腦的能力。在教學過程中，應以學生為主體，加強教師的主導作用，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，真正做到引導和啟發(fā)學生。如在磁滯回線實驗中，學生連好線進行實驗數(shù)據(jù)測量時，但示波器顯示出一條豎線或者是一條橫線，而不是較小的磁滯回線。這時，教師就應引導學生分析，一條橫線是不是表明示波器豎直方向的信號有問題等。教師在一旁指導學生，由學生自己動手去查找可能出現(xiàn)的問題，排除故障，從而進行實驗數(shù)據(jù)的測量。又如，在分光計的調(diào)整中，學生通過預習知道分光計要調(diào)節(jié)，才能使望遠鏡光軸與旋轉(zhuǎn)主軸垂直，但是怎樣調(diào)才能實現(xiàn)呢？學生在調(diào)節(jié)過程中，首先遇到的是在望遠鏡目鏡視場中由平面鏡反射的十字叉絲像調(diào)不出來。這時，教師就用大家平常生活中照鏡子的例子來引導，像和人關于鏡子是對稱的。學生就能想到望遠鏡筒與其在平面鏡中的像是關于平面鏡對稱的，鏡筒與鏡筒的像若在一條直線上，望遠鏡筒的平面與載物臺平面平行，那就可以看到十字叉絲的像了。當學生調(diào)節(jié)看到像后，會非常興奮。然而，當載物臺轉(zhuǎn)過180°之后，像卻不見了。這時，教師就鼓勵學生不要氣餒，引導他們找到原因。望遠鏡筒的平面與載物臺平面平行就能看到像，載物臺任轉(zhuǎn)180°都能與望遠鏡筒的平面平行，那它們只有怎樣才行？學生思考后說，“它們應該水平”。在啟發(fā)引導下，學生很快就調(diào)好了。教學中，教師只是進行啟發(fā)性的指導，這樣學生既動手又動腦，培養(yǎng)了他們的思維能力、分析問題和解決問題的能力。

三、學生創(chuàng)新能力的訓練

大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新，這就要求高校培養(yǎng)的人應該具有創(chuàng)新能力。大學生應成為具備堅實的基礎理論、出色的科學實驗能力和勇于開拓的創(chuàng)新精神的人才。只有具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性解決問題能力的人，才能適應千變?nèi)f化的未來社會。這樣的人才不但要有豐富的抽象思維和邏輯推理能力，還須具備非凡的分析判斷解決問題的能力。通過教學過程培養(yǎng)學生銳意創(chuàng)新的意識、獨立思考的能力和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

創(chuàng)新在教學過程中體現(xiàn)出學生要勤于思考，要敢于提出實驗方法，大膽試驗，總結成敗原因。在惠斯通電橋測電阻試驗中，學生測完數(shù)據(jù)后，引導學生思考，惠斯通電橋測電阻的公式是Rx=（R1/R2）R0，式中R1、R2為比例臂電阻，R0為比較臂電阻，Rx為待測電阻。從公式中來看，待測電阻數(shù)值的精度與R1、R2和R0有關，如果將R1、R2的位置互換情況會怎樣？R1、R2的位置互換，電橋平衡被破壞，此時調(diào)節(jié)R0，使電橋重新達到平衡，于是就有Rx=（R2/R1）R0′（R0′是R1、R2的位置互換后電橋重新達到平衡時比較臂電阻）。由Rx=（R1/R2）R0和

Rx=（R2/R1）R0′兩式可得到。從該式看出待測電阻Rx與R1、R2無關，它的精度就只與比較臂電阻有關，測量的系統(tǒng)誤差降低了，也就是測量的精度提高了。試驗中這樣做就是培養(yǎng)學生勤于思考，善于思考的能力，激勵他們的創(chuàng)新精神。

四、鞏固基礎知識能力的訓練

為了培養(yǎng)學生鞏固基礎知識的能力，我們在實驗教學中也做了一些探索。如，在氣墊導軌上做簡諧振動實驗。課堂上講的簡諧振動是理想諧振子，沒有考慮摩擦阻力，而得到物體的運動方程為

x=Acos（ωt+φ），由運動方程又得到物體運動的速度方程為v=vmsin（ωt+φ）。學生在實驗中測出位移x和時間t，測出速率v和時間t，分別作出x-t曲線與v-t曲線，但發(fā)現(xiàn)實驗曲線與理論曲線有差別。教師讓學生分析原因（只要求定性分析）并提出解決的辦法。又如，在氣墊上做彈性碰撞實驗，學生測得數(shù)據(jù)經(jīng)過計算后發(fā)現(xiàn)該結果與課堂上講的動量守恒和機械能守恒也有矛盾。教師也讓學生分析誤差原因，是由于滑塊受空氣等阻力的影響造成系統(tǒng)的能量損失，作為課外思考題讓學生們?nèi)ニ伎?，提出改進實驗的措施。這樣，讓學生去思考，提出更好的實驗方法和手段，或者設計出更好的實驗儀器。

五、結束語

應用型大學就是要加強對學生動手能力的培養(yǎng)，就是要加強對學生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，為國家培養(yǎng)出大批的應用型人才，以適應國家建設的需要。在大學物理實驗教學中對實驗內(nèi)容可作選擇，安全系數(shù)高的實驗就完全讓學生自己動手去做，教師只是巡回觀察指導，讓學生主動去做實驗，從而培養(yǎng)學生的動手能力。對于有探索性的實驗，就要引導學生進行大膽的探索和實踐，開拓學生的思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神?？傊?，應該使大學物理實驗教學在提高學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題的能力以及培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻：

[1]徐軍，羅積軍，張清華.大學物理實驗教學改革研究[M].北京：高等教育出版社，2005：239-242.

Exploration on the Cultivation of Students' Ability in University Physics Experiment Teaching

LUO Xian-qing

（School of Electronics and Information Engineering，Hankou University，Wuhan，Hubei 430212，China）

Abstract：University physics experiment is an important practice basis course for freshmen in universities for training them the basic scientific experiments，and is a significant part in teaching the scientific literacy and training the practical ability of students. In experiment teaching，fully motivating students' initiative and audacity，actively guiding the student to analysis the problems and seek ways to solve the problem，could cultivate students' practical hands-on skills and the abilities in analyzing and solving problems. Through the exploration on the reformation of experiment teaching，students' abilities in experiment and analyzing and solving problems are improved，and students' innovation consciousness is also cultivated.

Key words：university physics experiment；teaching；ability training