基礎物理實驗的開展如何克服發(fā)展難題良好過渡

陳玨先 李會然

摘要：物理實驗教學應以“加強基礎、重視應用”為宗旨，緊密結合理論教學，雙管齊下，為學生專業(yè)學習和今后的實戰(zhàn)應用打下堅實的基礎。本文分析了基礎物理實驗面臨的發(fā)展難題，以交流電實驗為例提出了課程改革的過渡方案。

關鍵詞：物理實驗；課程設計；考核；創(chuàng)新

物理科學起源于實驗，要更好地理解物理世界，學生和老師必須將物理實驗特別是基礎物理實驗重視起來，有意識地培養(yǎng)學生專業(yè)技能、實踐創(chuàng)新能力。大學物理實驗內(nèi)容包括經(jīng)典物理的力熱電光磁，以及近現(xiàn)代物理的經(jīng)典實驗等，通過實驗內(nèi)容的設計、過程的控制、現(xiàn)象的觀察分析總結，讓學生受到嚴格而系統(tǒng)的實驗基本技能訓練，更深層次掌握科學實驗的基本知識、方法和技巧，更主要的是培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維和分析、解決問題的能力和創(chuàng)新精神。大學物理基礎實驗的有效開展不僅利于學生在求知探索過程中的進步，教師站在理論的基礎上重視操作，能深化對知識的理解，促進專業(yè)及科研的發(fā)展。

一、首先分析基礎物理實驗面臨的發(fā)展難題：

（一）學生發(fā)言權和參與度不高。有的實驗內(nèi)容過于固化單一，導致學生興趣疲勞，最終導致認知興趣的厭倦；也有的相關理論部分的內(nèi)容又比較難懂，會導致學生在實驗中按部就班而不思考、不質(zhì)疑，更無從談創(chuàng)新，甚至有的老師疏于學生管理，要求學生按照示范操作，能得到差不多的結果就行，這種純屬完成性的課堂模式，從根本上是削弱了學生參與的積極性。學科組和老師們必須正視并重視這個問題，探索能激勵學生參與的教學模式，包括理論和實驗相結合、合理安排內(nèi)容進度、小組合作、及時安排課堂討論、關注學生狀態(tài)、了解學生認知難點和興趣點等等，更好地滿足學生求知的需求，從而激發(fā)學習和探索的動力。

（二）課程設計上，傳統(tǒng)驗證性實驗存在很多發(fā)展弊端。傳統(tǒng)的物理實驗課普遍存在教學模式單一、教學方法死板、考核方式不科學等問題，也就必然導致了學生思維和行動的惰性，導致了學科發(fā)展的惰性。有的實驗室為學生打印好實驗步驟，學生完全按照條條框框操作，結論幾乎一致，學生大都只關注實驗結果，不探究結論“生成”過程，久而久之形成被動接受、認知片面的局面，這實際是抑制了學生的主動性和自主意識，僵化了其創(chuàng)新思維，限制了其長遠的發(fā)展。

二、為此物理教育工作者探索出了新的課程機制—— 設計性實驗。設計性實驗是指給定實驗目的和要求，由學生自行設計方案并加以實現(xiàn)的實驗，具有自主性、自由性、驗證性和創(chuàng)新性，要求學生在掌握基本的實驗操作和實驗技能的基礎上，進行可行性設計和操作，是更高要求高層次的教學。因此，理論上設計性實驗更有利于開發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造力，然而“改革”的結果也不盡人意。第一，設計性實驗對學生專業(yè)素養(yǎng)要求頗高，對于剛步入大學的大一二學生來說存在困難，對于教師而言也是很大的挑戰(zhàn)，要求有豐富實驗經(jīng)驗和科研經(jīng)驗老師才能靈活地把握；再者，目前大多大學物理理論和實驗課程聯(lián)系較少，教學方法不統(tǒng)一，協(xié)調(diào)性也差，使得學生理論和實驗思維是剝離的，幾乎不太能完成理想的設計性實驗；另外自主設計要求實驗室設備和材料的供應盡可能大范圍地滿足學生需求；而且從實驗前期準備、查閱資料、設計方案到具體實施需要大量的時間和精力，在具體的實行中不太實際。

三、所以，驗證性實驗不可一言而否之，設計性實驗也不能盲目推崇，一切教學改革都應基于扎實的基礎和一定的可行性，認清現(xiàn)狀、適度改革調(diào)整，從傳統(tǒng)驗證性實驗慢慢地向設計性實驗發(fā)展，良好的過渡能夠幫助學生既打牢基礎又逐漸培養(yǎng)其研究性和創(chuàng)新性思維，為學生后期的專業(yè)學習和創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎。那么如何從傳統(tǒng)實驗過渡到設計性實驗，下面以我院交流電實驗為例進行初步探索和簡要討論：

（一）課程設計上，本院大一大二學生高中基礎扎實，但平時學習時間有限，加上大學物理內(nèi)容較高中多且復雜，導致學生理論課下來往往理不清頭緒，有的甚至撿了芝麻丟了西瓜，所以在三個課時的實驗過程中必須合理安排時間，內(nèi)容要嚴格按照教案把握重點。首先，對必須的理論知識、設備及元器件的功能進行簡單介紹，并盡量和理論課的內(nèi)容進行關聯(lián)，緊接著，學生根據(jù)理解完成幾個基本整形濾波電路的連接，并通過觀察和測量，熟悉示波器交流電箱的主要功能，在把握好重點、熟悉設備元器件基本功能的基礎上，鼓勵并引導學生進行自主設計，簡單介紹設計流程和一些簡單設計的成果，提升其設計興趣。

（二）具體分析了以下幾個方面：

第一，本實驗目的是通過電路連接和結果觀察，加深學生對交流電的認識，尤其是整流濾波概念的認識，培養(yǎng)其動手能力和應用創(chuàng)新能力，在實驗設備上選擇了功能較全且操作簡潔的數(shù)字示波器和交流電箱，這樣為學生留出了更多自主設計的時間

第二，考核不能只以最后提交的報告為準，而應該從預習到操作到最終的提交報告，形成更科學完整的標準：

1.實驗預習除了完成基本的預習報告，還可以根據(jù)實驗目的進行針對性提問，比如整形、濾波元器件有哪些，基本原理是什么？畫出幾個典型整形、濾波、綜合設計、個性設計電路等，盡量結合理論課堂將要求和重點貫穿始終。

2.實驗操作中對每個小組進行編號登記，實時觀察每個成員和小組參與和完成進度，設備器件的使用情況，本著自由自主的理念，多和學生溝通交流，了解其基礎掌握情況和設計想法，鼓勵積極提問、大膽設想和嘗試。

3.實驗報告堅決避免單從書寫工整度上進行評價，而應采用多角度的方式完善考核方式。比如基本內(nèi)容的完成情況，針對重點加入提問環(huán)節(jié)，實驗結果要求學生進行必要的誤差分析，寫出自己遇到的問題、實驗感受、啟發(fā)等，報告中能多呈現(xiàn)學生個人的思考成果，才是有個性有意義的報告。選取優(yōu)秀報告張貼展覽，激發(fā)學生上進的動力。

四、最后，大學物理基礎實驗課對于學生動手能力和思維發(fā)展起著至關重要的作用，其行之有效的改革是當前時代形勢發(fā)展的需要，必須本著“重視基礎，培養(yǎng)創(chuàng)新”的原則，加快實驗課程建設，培養(yǎng)有強大的堅實基礎、實操能力、綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力的新時代人才。

參考文獻：

[1]徐文娟，韓仁學，楊德生，等.基礎實驗一體化教學改革研究與實踐[J]，2013（8） ： 85-87

[2]隗群梅.改變物理實驗教學方法培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新性人才踐[J].大學物理實驗，2009，22（1） ： 107 -110