加大大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)力度的改革與探索

李樹發(fā) 陳春雷

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?大學(xué)物理實(shí)驗是大學(xué)物理理論學(xué)習(xí)的必要環(huán)節(jié)，可以促進(jìn)學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)掌握，還能培養(yǎng)動手能力及創(chuàng)新能力，是一門重要的基礎(chǔ)課程。但是，大學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)還存在一些問題。通過分析產(chǎn)生這些問題的原因，并根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行改革探索，提出加強(qiáng)大學(xué)物理實(shí)驗重要性的認(rèn)識、理論聯(lián)系實(shí)驗的應(yīng)用能力培養(yǎng)、課外實(shí)驗探究能力培養(yǎng)的措施。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?大學(xué)物理實(shí)驗;實(shí)驗探究;課外實(shí)驗

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）16-0230-02

一、引言

物理學(xué)是一門特別注重實(shí)驗的自然科學(xué)，其研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)及物體運(yùn)動的普遍規(guī)律，是整個自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。物理學(xué)的新發(fā)現(xiàn)、新概念及新理論常常需要實(shí)驗的驗證及完善。因此，物理實(shí)驗在物理學(xué)理論的學(xué)習(xí)、掌握過程中必不可少。物理實(shí)驗不僅是一種物理方法，更是一種物理思想，在物理學(xué)的教學(xué)中具有非常重要的地位。大學(xué)物理實(shí)驗是理、工、農(nóng)、林、醫(yī)等各專業(yè)學(xué)生在大學(xué)階段，首先要學(xué)習(xí)的一門基礎(chǔ)實(shí)驗課程，因為大學(xué)物理實(shí)驗的學(xué)習(xí)是接受系統(tǒng)實(shí)驗方法和實(shí)驗技能訓(xùn)練的開端，在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力等方面起十分重要的作用。從課程安排角度看，大學(xué)物理實(shí)驗課程屬于獨(dú)立的基礎(chǔ)課程，特別是在理工科院校。

盡管如此，大學(xué)物理實(shí)驗課程的安排并不孤立，也沒有割斷與其他課程的聯(lián)系。通常是先學(xué)習(xí)大學(xué)物理課或者與大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)同步進(jìn)行。因為大學(xué)物理實(shí)驗課程主要是通過對物理理論的驗證，提升對物理理論的認(rèn)識、理解及應(yīng)用。非物理專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)階段對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)主要集中在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及電磁學(xué)等幾個方面。因而，大學(xué)物理實(shí)驗課程的內(nèi)容安排也主要體現(xiàn)在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及電磁學(xué)等方面。大學(xué)生通過對這些基礎(chǔ)實(shí)驗的基本訓(xùn)練，可以加深對大學(xué)物理理論的掌握，進(jìn)而深刻理解并應(yīng)用物理學(xué)知識于實(shí)際生活中。若能在大學(xué)物理實(shí)驗課的訓(xùn)練中切實(shí)提高實(shí)驗方法、實(shí)驗思想，一定會對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及日后工作事業(yè)的發(fā)展有很大幫助，尤其對那些在科研方面想繼續(xù)深造的學(xué)生更具顯著的意義。此外，大學(xué)物理的學(xué)習(xí)過程，若能利用理論指導(dǎo)實(shí)驗或演示實(shí)驗，對學(xué)生掌握理論知識和運(yùn)用理論知識起到重大作用，同時更能激發(fā)學(xué)生的求知欲及學(xué)習(xí)興趣。綜上可見，大學(xué)物理實(shí)驗課程是大學(xué)物理教學(xué)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。這正是各理工類專業(yè)普遍重視大學(xué)物理實(shí)驗課程教學(xué)的原因。但是，根據(jù)筆者在大學(xué)物理及大學(xué)物理實(shí)驗課程的教學(xué)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗課程的教學(xué)存在一些不適應(yīng)大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)及提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的問題。下面，筆者將對大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，并根據(jù)教學(xué)改革給出相應(yīng)的措施。

二、大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中的問題

學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗課程的認(rèn)識不夠，導(dǎo)致無法體會其重要性。雖然各理工類專業(yè)通常都安排有大學(xué)物理實(shí)驗課程。但是學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗課程的重視及認(rèn)識仍不夠。大學(xué)生對大學(xué)物理課程中的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及電磁學(xué)的學(xué)習(xí)往往足夠重視并付出足夠的時間進(jìn)行理論學(xué)習(xí)?？墒?，對在大學(xué)物理實(shí)驗課程中驗證這些理論知識的實(shí)驗項目卻鮮有重視。學(xué)生在做實(shí)驗的過程中，通常只是簡單地重復(fù)教師講解過、演示過的實(shí)驗步驟，沒有用心體會物理實(shí)驗中的奧妙;只把大學(xué)物理實(shí)驗課程當(dāng)成一種任務(wù)，滿足于獲得實(shí)驗數(shù)據(jù)，并沒有對實(shí)驗數(shù)據(jù)的合理性作進(jìn)一步分析，更沒有認(rèn)真對待實(shí)驗過程中所出現(xiàn)的問題，進(jìn)而采取應(yīng)對措施，也沒有認(rèn)真完成實(shí)驗數(shù)據(jù)的分析及對理論的驗證。在學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗課程過程中，不能做到理論指導(dǎo)實(shí)驗，更沒有通過實(shí)驗提升理論。究其原因，大學(xué)物理實(shí)驗課程的學(xué)分較少，通常只有1學(xué)分，學(xué)生只想在有限時間內(nèi)獲得學(xué)分，不愿深耕;學(xué)生對理論與實(shí)驗的相輔相成過程認(rèn)識不夠，容易導(dǎo)致割裂理論與實(shí)驗的聯(lián)系;學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗訓(xùn)練、實(shí)驗技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的認(rèn)識不夠，認(rèn)為大學(xué)物理實(shí)驗課只是簡單的一門實(shí)驗課。

（一）理論聯(lián)系實(shí)驗的應(yīng)用能力不足

由于課程安排的原因，大學(xué)物理課程與大學(xué)物理實(shí)驗課程一般都是分開、獨(dú)立進(jìn)行的。有時候由于大學(xué)物理實(shí)驗儀器設(shè)備不足，大學(xué)物理中的理論已經(jīng)學(xué)完，但是相應(yīng)的實(shí)驗項目卻隔較長時間才安排;或者一些理論尚未學(xué)習(xí)，但相應(yīng)的實(shí)驗項目卻已提前安排。這種不相適宜的課程安排容易造成學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗的驗證相脫節(jié)，更容易造成學(xué)生認(rèn)為理論與實(shí)驗聯(lián)系不緊密的假象。例如，學(xué)生對大學(xué)物理中光學(xué)知識的學(xué)習(xí)有不少困難，比如對光的干涉、衍射、偏振的學(xué)習(xí)。這種困難體現(xiàn)在對光學(xué)知識的理解上，也體現(xiàn)在光學(xué)實(shí)驗的不易操作上，導(dǎo)致沒能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗促進(jìn)理論學(xué)習(xí)的效果;這種困難更體現(xiàn)在，沒能做到光學(xué)知識在精密測量中的應(yīng)用。這些現(xiàn)象都容易導(dǎo)致無法做到理論指導(dǎo)實(shí)驗?zāi)芰?，無法做到實(shí)驗驗證理論進(jìn)而促進(jìn)對理論的認(rèn)識及掌握。理論與實(shí)驗的聯(lián)系、理論與實(shí)驗相輔相成關(guān)系的不足，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗方法、實(shí)驗思想方面不足，不能促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗動手能力及創(chuàng)新能力的提升，不能達(dá)到開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗課的目的。

（二）課外實(shí)驗探究能力不足

大學(xué)物理實(shí)驗課程的學(xué)習(xí)只是學(xué)習(xí)掌握基本的實(shí)驗方法，學(xué)習(xí)基本儀器設(shè)備使用及操作方法。很多的實(shí)驗儀器設(shè)備學(xué)生都是首次接觸、首次使用，但是隨著大學(xué)物理實(shí)驗課程的結(jié)束，這些剛剛初步掌握的實(shí)驗技能沒有再繼續(xù)使用、擴(kuò)充。在學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗過程中，學(xué)生經(jīng)過教師的引導(dǎo)可以順利地完成實(shí)驗，但是沒有把這些剛剛掌握的分析、解決實(shí)驗問題的能力繼續(xù)應(yīng)用于課外實(shí)踐中或?qū)嶋H應(yīng)用中。大學(xué)物理實(shí)驗課程受時間、空間等客觀條件因素的制約，并不能做到，也沒有必要做到研究所有物理現(xiàn)象，這對大學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)及大學(xué)物理理論知識的學(xué)習(xí)有一定的局限作用。但與此同時，學(xué)生也沒有興趣利用一些簡單的儀器器材在課外進(jìn)行獨(dú)立的實(shí)驗觀察和測量，開展獨(dú)立的實(shí)驗探索，以有效彌補(bǔ)大學(xué)物理實(shí)驗課程的不足及局限。

三、大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的改革探索對大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中存在的一系列問題，可做如下探索。

（一）加強(qiáng)對大學(xué)物理實(shí)驗重要性的認(rèn)識

針對學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗重要性認(rèn)識不夠的問題，可采取這些方法。增加大學(xué)物理實(shí)驗課程的學(xué)分，讓學(xué)生意識到大學(xué)物理實(shí)驗課程與大學(xué)物理課程同等重要;加強(qiáng)對學(xué)生的大學(xué)物理實(shí)驗課程的考核力度，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗的自覺性和積極性;合理安排大學(xué)物理理論知識學(xué)習(xí)與大學(xué)物理實(shí)驗課程學(xué)習(xí)，促進(jìn)兩者間相輔相成。經(jīng)過此階段的學(xué)習(xí)，注意培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗探索能力，通過學(xué)習(xí)科學(xué)的探索方法，提高對實(shí)際問題的分析、解決能力，注重物理實(shí)驗與物理理論的有機(jī)聯(lián)系。此外，還應(yīng)注重物理理論與實(shí)際生活、時代發(fā)展需求的聯(lián)系。通過實(shí)驗觀察獲得感性認(rèn)識，經(jīng)過分析引導(dǎo)上升至理性認(rèn)識，促進(jìn)理論的掌握及理解。

（二）加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)驗的應(yīng)用能力培養(yǎng)

理論指導(dǎo)實(shí)驗，實(shí)驗提升理論。通過大學(xué)物理實(shí)驗課程內(nèi)、課程外的實(shí)驗演示，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理理論知識，并將其應(yīng)用于實(shí)際生活，培養(yǎng)學(xué)生利用物理理論知識分析解決具體實(shí)際問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。鼓勵學(xué)生動手、動腦，不僅實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗的自主探索，還應(yīng)學(xué)習(xí)物理知識，體會將物理理論知識應(yīng)用于實(shí)際生活的快樂，增加學(xué)習(xí)物理的興趣，增強(qiáng)科學(xué)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。例如，在學(xué)習(xí)光的干涉、衍射等理論時，除了大學(xué)物理實(shí)驗項目測量光的波長實(shí)驗外，可在課后開展測量一些微細(xì)物體的實(shí)驗。通過想方設(shè)法測量這些身邊事物的特性，學(xué)生發(fā)現(xiàn)所學(xué)的理論知識還能有這樣的實(shí)際應(yīng)用，可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)理論的興趣及掌握理論、應(yīng)用理論的能力。

（三）加強(qiáng)課外實(shí)驗探究能力培養(yǎng)

由于大學(xué)物理實(shí)驗課程的局限性，只有大學(xué)物理實(shí)驗課程中的實(shí)驗項目還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，應(yīng)向?qū)W生提出問題，讓其利用身邊的儀器設(shè)備進(jìn)行課外實(shí)驗探索，增加學(xué)生做實(shí)驗的興趣及開展實(shí)驗的信心。通過一些小實(shí)驗，引導(dǎo)學(xué)生多動手、多動腦，學(xué)會如何應(yīng)用所學(xué)理論知識，學(xué)會如何就地取材，解決具體的實(shí)際問題，例如學(xué)習(xí)如何更高效、更準(zhǔn)確地測量地球重力加速度。鼓勵學(xué)生多參加課外實(shí)踐活動，如大學(xué)生物理實(shí)驗競賽，引導(dǎo)學(xué)生參加更有難度的實(shí)驗探索。再例如，探索如何利用所學(xué)光學(xué)知識探測室內(nèi)講話，進(jìn)而辨識出室內(nèi)講話的內(nèi)容。這樣可極大地增強(qiáng)理論知識的應(yīng)用能力，實(shí)踐探索的動手能力，進(jìn)而提升創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語

本文根據(jù)筆者教授大學(xué)物理及大學(xué)物理實(shí)驗的經(jīng)驗，分析大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中存在的問題，并分析其背后的原因，探索改革措施。希望在重視大學(xué)物理實(shí)驗的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。希望本文的改革探索對提升大學(xué)物理實(shí)驗課程的教學(xué)質(zhì)量有所幫助。

編輯 李 靜