大學物理實驗教學現(xiàn)狀的研究與思考

王金玉+梁藝軍+趙言誠

（哈爾濱工程大學 理學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

摘要：分析了工科物理實驗教學的現(xiàn)狀以及存在的問題，指出了與當前形勢下培養(yǎng)目標不相適應的實驗教學模式，給出了工科物理實驗教學的一些思考，包括實驗教學的觀念、模式、內(nèi)容和教學方法。為了適應當前培養(yǎng)具有科學素質(zhì)和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才的目標，提出了把教師講實驗課改為學生自主實驗的新的實驗教學模式。

關鍵詞：工科物理實驗；培養(yǎng)目標；自主實驗

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0277-02

物理學是一門實驗科學，是研究物質(zhì)和能量以及它們之間的相互作用的科學；物理學亦是探索自然，驅(qū)動技術發(fā)展的科學；同時又是所有工科專業(yè)的理論基礎。因此，物理學的學習是培養(yǎng)理工科學生的基本實驗技能和科學素質(zhì)的重要手段。培養(yǎng)適應21世紀國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的、具備綜合的科學素質(zhì)和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才，是現(xiàn)在實驗教學培養(yǎng)的目標。

一、實驗教學的現(xiàn)狀

當今的大學，為滿足用人單位的需要，工科各個專業(yè)開設課程的門數(shù)不斷增加，導致學生從早到晚忙于上課；而課堂上所學的知識，如果沒有復習、消化理解的時間，就難以轉(zhuǎn)化為學生能夠掌握的專業(yè)知識；那么，我們要問，四年的大學，學生最終能夠從學校帶走什么？因此，現(xiàn)在的大學生未來所最需要的應該是“讀懂文字的能力”，而實驗課，正是培養(yǎng)這種能力的最好的一門課程。可是我們現(xiàn)在的實驗課又是怎樣上的呢？物理實驗教學過程中主要分為四個基本環(huán)節(jié)：（1）學生課前預習并撰寫預習報告；（2）實驗教師講解本實驗的注意事項、實驗所依賴的物理學原理和實驗的具體內(nèi)容；（3）學生實際動手操作、觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)進行處理；（4）撰寫實驗報告。這四個環(huán)節(jié)看似嚴謹且符合學習規(guī)律，但卻存在以下一些問題：先來看第一個環(huán)節(jié)，由于工科物理實驗與物理理論課程同步進行，而開放式實驗教學模式是十幾個實驗同時開啟，這樣必然導致有學生所選的實驗內(nèi)容理論課還沒有講到，預習時實驗原理看不懂；即使所選實驗內(nèi)容理論課已經(jīng)講過，預習時原理能看懂了，但由于沒有實驗儀器，許多實驗內(nèi)容還是看不懂；結果大多數(shù)學生還是抄了一份預習報告，沒有達到預期的預習目的。在這種情況下來到實驗室后進入第二個環(huán)節(jié)，實驗教師的講解內(nèi)容又不能把重點放在物理原理上，學生只聽了個一知半解。因此通常情況下第三個環(huán)節(jié)，學生只是照葫蘆畫瓢地得到了一堆實驗數(shù)據(jù)，甚至不知道測得的是些什么。這樣帶來的后果是，學生沒有體驗到預習的作用，幾個實驗做過以后，預習就只剩下抄一份預習報告了。再看第四個環(huán)節(jié)，因為學生是網(wǎng)上自主選擇實驗的順序，因而每個學生所做的實驗先后順序自然不同。因擔心學生互相抄襲實驗報告，學生的實驗報告到實驗課結束后統(tǒng)一發(fā)放，這就導致實驗教師不能及時糾正學生實驗報告中的錯誤，一學期下來學生們都在犯同樣的錯誤，而期末發(fā)下去的實驗報告，學生們因各科都在備考，很少有時間去看實驗報告，故所犯的錯誤得不到糾正，達不到學生學習的目的，同時也影響了教師批改實驗報告的積極性。綜上所述，工科物理實驗有必要對教學模式進行改革，要使實驗課真正起到培養(yǎng)學生的動手能力和“讀懂文字的能力”的作用；讓學生受益，從而達到培養(yǎng)綜合科學素質(zhì)和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才的目標。

二、實驗教學改革的思考

隨著時代的快速發(fā)展和科學技術的不斷進步，實驗課程也要適應新的形勢。作為高校教師，應積極提高自身業(yè)務水平，更應參與到本專業(yè)的科研與教學研究當中，在課程教學改革方面開展多種手段與方法的研究，以適應高等院校的人才培養(yǎng)目標，從而達到重新喚醒應試教育下學生們基本消磨殆盡、已經(jīng)沉睡了的好奇心，重新激發(fā)他們與生俱來的探索未知的欲望和征服自然的本能，這些都是現(xiàn)今工科物理實驗教學的任務和目標。

1.實驗教學的觀念與模式的思考。工科物理實驗課與物理學理論課的關系是相輔相成的，既要緊密配合，又是相互獨立的。對于工科院校，大學物理實驗是一門獨立的學位課程，應根據(jù)實驗課程本身的需求來選擇實驗項目，而不要過分強調(diào)相關的實驗原理、理論課上是否已經(jīng)講過，實驗本就是先于理論；況且從實驗資源利用來說，工科院校學生的實驗循環(huán)不可能步調(diào)一致，因此，實驗方法的傳承以及對學生能力的培養(yǎng)才是更重要的。先于理論課的實驗內(nèi)容，強調(diào)的是自學與探索；后于理論課的實驗活動，則重在驗證與鞏固。理論與實驗的關系，充分體現(xiàn)了科學研究中的辯證法與方法論，實驗教師要在教學活動中發(fā)揮主導作用，調(diào)動學生的主觀能動性，才能使教學效果提高?？傊锢韺嶒炚n程的改革應重視教學內(nèi)容、教學方法的改革，強調(diào)基礎訓練與能力培養(yǎng)并重；實現(xiàn)傳統(tǒng)與現(xiàn)代、知識與能力和技能與創(chuàng)新的有機結合。

為使實驗教學在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的過程中發(fā)揮更大的作用，從國家大力倡導的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才要求出發(fā)，深化實驗教學改革，這種改革不僅包含教學內(nèi)容的改革，更應包含教學模式的改革并積極開展教學實踐活動，從傳統(tǒng)的教師先講、學生后做變?yōu)閷W生自主做實驗，要建立新的教學體系，激發(fā)學生做實驗的興趣；適當開設多種類的實驗教學內(nèi)容以拓展學生自主選擇的空間，使學生獨立地完成所選實驗，以達到實驗教學的要求和目的，為后續(xù)課程的學習打下良好的基礎。

2.實驗內(nèi)容與實驗教學方法改革的思考。物理實驗是學生進入大學的第一門實驗課程，是后繼專業(yè)實驗課程的基礎，也是學生實驗基本素質(zhì)的養(yǎng)成階段。物理學的發(fā)展史，究其本質(zhì)實際上就是實驗物理的發(fā)展史，其間成就了豐富的實驗內(nèi)容、實驗方法與技術以及精妙的實驗儀器設備；保留具有典型意義的傳統(tǒng)基礎實驗，弘揚經(jīng)典實驗的精華，是十分必要的。隨著時代的發(fā)展，必須從培養(yǎng)掌握現(xiàn)代科學技術的創(chuàng)新人才的高度來重新審視，一些古老的基礎知識、方法和技能已陸續(xù)退出歷史舞臺，一些原屬于近代物理實驗的內(nèi)容現(xiàn)在已成為普通物理實驗；因此，需要在原有實驗題目和內(nèi)容的基礎上，精選基本內(nèi)容，淘汰與中學重復的實驗教學內(nèi)容，而適當開設利用現(xiàn)代科學技術的一些新實驗內(nèi)容以及在物理學發(fā)展史上的經(jīng)典實驗，增加與科學研究前沿成果相關的實驗，形成一個具有時代特征的實驗教學體系，以達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、提高學生動手能力的目的。“授人以魚，不如授人以漁”是教育的精髓，同時也是實驗教學的指導思想?？茖W的實驗整體知識和技能的傳授，包括智力的、非智力的素質(zhì)的開發(fā)，才是所要的教學效果，這直接影響學生今后的工作和學習生活。開放式實驗教學，不僅是時間和空間上的開放，也是思想觀念、教學內(nèi)容、教學方法的開放。在物理實驗課程內(nèi)容改革中，教學內(nèi)容應富有彈性，以滿足不同學科、不同專業(yè)、不同層次學生的需求。實驗室除規(guī)定各學科學生要完成的必做實驗外，還應開出一定數(shù)量的選做實驗，學生可以根據(jù)自己的能力和興趣選做。一定比例的綜合性、設計性實驗，旨在培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力和思考探索的能力，同時體會實驗和科研的方法和過程。實驗教學是目的和結果較明確的實踐活動，而科研是更具探索性、開創(chuàng)性的科學實踐。實驗教學在履行教學方案、完成教學計劃的同時，應鼓勵倡導學生積極思維，培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)。

綜上所述的思考，我們必須緊跟時代變革的步伐，適應新時代的要求，在實驗教學理念、教學內(nèi)容、教學模式等方面積極開展改革的探索工作，緊緊圍繞高等學?！坝藶楸尽钡暮诵睦砟?，將現(xiàn)代信息技術應用到實驗教學中，將科研與教學相結合，促進物理實驗教學的現(xiàn)代化，培養(yǎng)適應21世紀國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的、具備綜合的科學素質(zhì)和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才。

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