大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

樊艷

摘要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為一門基礎(chǔ)性的實(shí)踐課程，不僅可以加深學(xué)生對(duì)各種物理現(xiàn)象的理解，同時(shí)對(duì)培養(yǎng)大學(xué)生用創(chuàng)新的思維方法觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題、動(dòng)手操作等能力有著極其重要的作用。本文通過(guò)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題和解決對(duì)策進(jìn)行分析和探討，旨在提高物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；教學(xué)方法；考核制度；

1.引言

物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理學(xué)科的研究都是以客觀實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理課程和物理教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，它既是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門比較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程，需要培養(yǎng)學(xué)生掌握更多的實(shí)際操作技巧，形成全面的知識(shí)體系和操作能力，其在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題能力方面發(fā)揮著重要的作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和科研能力，提高其實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，形成主動(dòng)性探究科學(xué)問(wèn)題的能力。因而大學(xué)物理課程教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響科技人才培養(yǎng)的質(zhì)量。然而，長(zhǎng)期以來(lái)中國(guó)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和發(fā)展很不平衡，基本上處于一種封閉的狀態(tài)，多年不變的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容和當(dāng)今飛速發(fā)展的前沿科學(xué)新理論，新技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新緩慢，以及多年的傳統(tǒng)教學(xué)模式、方法和手段更使實(shí)驗(yàn)教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的步伐。

為提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)高等教育教學(xué)目標(biāo)，本文從分析傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題入手，從教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況、考核辦法和硬件設(shè)施等方面詳細(xì)論述了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)所采取的具體措施。

2. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容多數(shù)為觀察性、驗(yàn)證性及基本物理量的測(cè)量，缺少綜合性、獨(dú)立自主的設(shè)計(jì)性、專業(yè)特色性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間缺乏聯(lián)系，單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不夠豐富，操作過(guò)程，也只需照著教材一步一步進(jìn)行，很容易得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，在難易程度上沒(méi)有層次性，嚴(yán)重缺乏挑戰(zhàn)性，不利于學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

此外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是高校面對(duì)大部分的理工類專業(yè)開設(shè)的，存在涵蓋專業(yè)廣的特點(diǎn)。但各專業(yè)學(xué)生因其獨(dú)有的專業(yè)特點(diǎn)，其自身已有的知識(shí)儲(chǔ)備以及后續(xù)的專業(yè)需求都不相同，統(tǒng)一地按照相同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)課程，一方面會(huì)讓部分學(xué)生因其專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備的欠缺，而對(duì)實(shí)驗(yàn)課程產(chǎn)生畏難情緒；另一方面也會(huì)讓部分學(xué)生因所學(xué)內(nèi)容與其專業(yè)關(guān)聯(lián)性不大，而對(duì)實(shí)驗(yàn)課程缺乏興趣。

2.2教學(xué)方法

在教學(xué)方式上，傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常為教師主導(dǎo)下的“課前預(yù)習(xí)、教師講解、教師示范、學(xué)生模仿、學(xué)生課下完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的單一教學(xué)范式，即便是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，能夠給到學(xué)生自主研究探索的時(shí)間和空間都非常有限，缺乏學(xué)生自由發(fā)揮的空間，使得學(xué)生獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力得不到培養(yǎng)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性不高。教學(xué)過(guò)程收斂有余，發(fā)散不足。一方面教學(xué)方法較為落后，沒(méi)有利用現(xiàn)代化教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課不夠活潑、生動(dòng)。這種僵化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式就不可避免地使實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得枯燥，使學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的思考，在一定程度上挫敗了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和激情；整個(gè)教學(xué)過(guò)程以教師為中心，學(xué)生主體地位無(wú)法體現(xiàn)。

2.3學(xué)生情況

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程通常設(shè)在大學(xué)第二學(xué)期和第三學(xué)期，上課的對(duì)象正是大一和大二的學(xué)生，而大一和大二階段正是學(xué)生從高中階段到本科階段的轉(zhuǎn)折適應(yīng)階段，由于進(jìn)入大學(xué)階段之后沒(méi)有了中學(xué)階段的嚴(yán)格的管理，學(xué)生放松學(xué)習(xí)，導(dǎo)致有相當(dāng)一些學(xué)生還未形成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣和觀念，因此，學(xué)生自制力較差，動(dòng)手能力較弱。其次，由于中學(xué)期間物理學(xué)習(xí)以分?jǐn)?shù)為導(dǎo)向，導(dǎo)致較多學(xué)生重理論，輕實(shí)驗(yàn)，甚至有的高中尚未正式開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，即使有的高中開設(shè)了實(shí)驗(yàn)課程，但也常流于形式，因此學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的重視程度不夠，未認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要組成部分。另外由于部分學(xué)生的基礎(chǔ)不一，在教學(xué)過(guò)程中往往會(huì)遇到學(xué)生知識(shí)層次不一的現(xiàn)象，對(duì)教師開展教學(xué)有一定的阻礙。

如有的學(xué)生在高中時(shí)物理基礎(chǔ)不好，導(dǎo)致在大學(xué)時(shí)對(duì)大學(xué)物理產(chǎn)生抵觸情緒，從而將這種情緒帶到了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂中，學(xué)生不會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，在課堂上完全依賴教師的講解和演示，從而占用了大量的課堂時(shí)間，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手時(shí)間少，對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏興趣。

同時(shí)由于大學(xué)學(xué)科劃分細(xì)化，專業(yè)分類多，很多學(xué)生是非物理專業(yè)，在學(xué)習(xí)中意識(shí)不到物理實(shí)驗(yàn)課程的重要性，就不會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)需要，沒(méi)有需要就不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)機(jī).所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀察中會(huì)發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生表現(xiàn)出懶散的狀態(tài)，原因就是他們意識(shí)不到學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)與自身發(fā)展的關(guān)系。

2.4考核辦法

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系上，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定采用實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告三段式考核，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式相對(duì)固定，且偏重實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出最終成績(jī)的方式，考核方式單一，不能充分體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)課對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，也會(huì)錯(cuò)誤地引導(dǎo)學(xué)生將精力側(cè)重于書寫文字報(bào)告上，而忽視實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。導(dǎo)致課下完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告使得學(xué)生抄襲現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，報(bào)告成績(jī)不能體現(xiàn)學(xué)生數(shù)據(jù)處理及分析問(wèn)題的能力。

2.5學(xué)校方面

部分高校對(duì)物理實(shí)驗(yàn)不太重視，投入經(jīng)費(fèi)較少，致使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)滯后，各個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新?lián)Q代不及時(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理不當(dāng)?shù)取Ｄ壳捌毡檎J(rèn)為，理論教學(xué)才是學(xué)校教學(xué)的重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)只是對(duì)理論的補(bǔ)充，學(xué)校在壓縮實(shí)驗(yàn)課時(shí)的同時(shí)，這些觀念和做法都在很大程度上降低了學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)重要性的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生重視理論知識(shí)學(xué)習(xí)，輕視動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

3.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題的解決措施

3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，革新大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，按照實(shí)驗(yàn)課表充分完成課程進(jìn)度的同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生以及實(shí)驗(yàn)小組，或者對(duì)原有的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重復(fù)探究，或者結(jié)合專業(yè)技能需求提出創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)踐，或者在教師的指導(dǎo)下參與新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的拓展設(shè)計(jì)等。在由教師對(duì)其方案可行性進(jìn)行評(píng)估后，利用實(shí)驗(yàn)室的無(wú)課程開放，在教師的指導(dǎo)下完成驗(yàn)證操作。從而將學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)課程與科研創(chuàng)新訓(xùn)練進(jìn)行結(jié)合，以研帶學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的分層發(fā)展。

這樣一方面可以對(duì)原來(lái)有限的課堂時(shí)間進(jìn)行了無(wú)形的延伸擴(kuò)展，使學(xué)生能更充分驗(yàn)證和嘗試自己的創(chuàng)新思路；另一方面，在實(shí)驗(yàn)室開放的過(guò)程中，通過(guò)與學(xué)生面對(duì)面地深入的互動(dòng)交流，教師能夠更全面、更深入、更專業(yè)地進(jìn)行知識(shí)和技能支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和探究學(xué)習(xí)能力的最大激發(fā)。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課面向的是非物理專業(yè)的學(xué)生，針對(duì)不同專業(yè)的需求不同，提出并對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的進(jìn)行重新設(shè)置。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、拓展應(yīng)用、理論推導(dǎo)及數(shù)值模擬等方面適度增添研究性、探索性元素，依據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)、特長(zhǎng)愛好開設(shè)具有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，能更多地接觸專業(yè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)行多個(gè)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為后續(xù)專業(yè)課打好基礎(chǔ)，使學(xué)生的基本技能得以全面提高。

3.2教學(xué)方法

在教學(xué)方式上，改變以教師講解為主、學(xué)生按步就班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，建立以學(xué)生自學(xué)為主、教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)方式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生理解每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理，重點(diǎn)介紹實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，使學(xué)生理解理論和實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中確立以學(xué)生自學(xué)為主、教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)方式，突出學(xué)生的主體地位。

教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式的引導(dǎo)，學(xué)生要在老師的引導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)，自主探索和思考。每次實(shí)驗(yàn)課結(jié)束前預(yù)留一定時(shí)間，讓學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題、遇到的困難，以及隨后如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，因?yàn)榉e極主動(dòng)的討論往往可以讓很多問(wèn)題找到答案，加深對(duì)一些問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程等的理解。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中的所思所感以及研究性問(wèn)題的探究過(guò)程、結(jié)論用研究報(bào)告的形式撰寫，提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫質(zhì)量。

3.3學(xué)生情況

由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是大學(xué)階段開設(shè)的第一門實(shí)驗(yàn)性課程，因此，在上課之初，學(xué)生的好奇心較強(qiáng)，求知欲也比較強(qiáng)，部分學(xué)生期望培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，將理論與實(shí)踐結(jié)合，為將來(lái)的習(xí)慣養(yǎng)成和個(gè)人發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。因此，教師應(yīng)抓住此階段學(xué)生的心理特點(diǎn)，積極引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，同時(shí)幫助學(xué)生建立良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)不一，專業(yè)不同的實(shí)際情況，準(zhǔn)確定位學(xué)生情況，改變教學(xué)模式，本著因材施教的原則，應(yīng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)大綱的某些要求，結(jié)合每個(gè)學(xué)生的實(shí)際水平，開設(shè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)再培訓(xùn)課程，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是后續(xù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，要求學(xué)生先過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)關(guān)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，注重對(duì)基礎(chǔ)薄弱學(xué)生的幫助，在實(shí)驗(yàn)原理的講解中，對(duì)一些較難的原理實(shí)行精簡(jiǎn)或者變換方式進(jìn)行講解，爭(zhēng)取用通俗且容易理解的方式讓每一位學(xué)生都能理解所要做的實(shí)驗(yàn)的原理及內(nèi)容，而對(duì)一些原理簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，則對(duì)其原理部分進(jìn)行拓展，并聯(lián)系其在生活或者生產(chǎn)中的應(yīng)用，與專業(yè)知識(shí)建立聯(lián)系，突出實(shí)驗(yàn)的重要性和趣味性。采用靈活的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。

3.4考核辦法

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的成績(jī)考核方式在教學(xué)中有著重要的導(dǎo)向作用，它直接影響了學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程。對(duì)于這種現(xiàn)狀，建議對(duì)物理實(shí)驗(yàn)考試進(jìn)行改革，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核方式，加大對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，注重學(xué)生創(chuàng)新能力考核?？梢栽黾觿?dòng)手操作，建立一套較為完整的實(shí)驗(yàn)試題庫(kù)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)有多套試卷，使每個(gè)學(xué)生考試內(nèi)容不同，并采用隨機(jī)抽題方式進(jìn)行考試，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。

通過(guò)設(shè)置新的考核制度，使學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。同時(shí)還可以采用科技小論文的形式，通過(guò)對(duì)本實(shí)驗(yàn)過(guò)程的方法或者改進(jìn)意見加工整理，撰寫小論文，以此慢慢提高學(xué)生的科技論文寫作水平。

3.5學(xué)校方面

為了提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，必須為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供良好的基礎(chǔ)和條件。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的重要內(nèi)容。針對(duì)當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)現(xiàn)狀，應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)支持。一方面，要對(duì)各種物理實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行配備，從而為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供良好的基礎(chǔ)；另一方面，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的管理，設(shè)置專門的實(shí)驗(yàn)室管理人員，對(duì)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)室的各種器材、設(shè)備等進(jìn)行綜合管理，防止器材和設(shè)備被損壞。

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，應(yīng)該充分利用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室，開展各種科研項(xiàng)目，激勵(lì)學(xué)生參與到各種科研項(xiàng)目中，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的資源進(jìn)行科研，真正利用實(shí)驗(yàn)室的各種設(shè)施設(shè)備以及材料，使得高校實(shí)驗(yàn)室可以真正發(fā)揮作用。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，物理實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程的一個(gè)重要內(nèi)容，其教學(xué)目標(biāo)是為了提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力、邏輯思維能力。它不僅是對(duì)物理知識(shí)的驗(yàn)證、補(bǔ)充，更是通過(guò)學(xué)習(xí)測(cè)量方法、科學(xué)思維方法和學(xué)科研究方法，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐探索精神、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

本文從大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核辦法等多方面探討了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法。旨在通過(guò)靈活多變的教學(xué)方法、探究式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以及重視實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的評(píng)價(jià)體系等方面的改進(jìn)，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，掌握科學(xué)探究的基本方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力，進(jìn)而提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]梁文耀，陳武喝.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（8）：289-291.

本論文來(lái)源于廣州航海學(xué)院2018創(chuàng)新強(qiáng)?；鹳Y助（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：E410723）

（作者單位：廣州航海學(xué)院基礎(chǔ)人文社科部）