大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革嘗試與探索

馬超玉 趙夢(mèng)潔 韋欽磊 任國(guó)仲 賈文韜

（長(zhǎng)春師范大學(xué) 吉林·長(zhǎng)春 130022）

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本概述

眾所周知，大學(xué)物理是大學(xué)理工類學(xué)生的一門(mén)基礎(chǔ)性的通識(shí)必修課程，而物理學(xué)主要研究的就是自然界物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其之間的相互作用及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律，它是十分講究嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性的，因而在大學(xué)課程的設(shè)置中往往是在低年級(jí)入門(mén)的階段，這就有利于學(xué)生為后面專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程的深入的學(xué)習(xí)打下一定的物理基礎(chǔ)；同時(shí)，它的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性的特點(diǎn)有利于初步地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)的思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，進(jìn)而提升學(xué)生創(chuàng)新探索的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

而大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程和大學(xué)物理課程是緊密相連的，簡(jiǎn)言之，就是實(shí)踐和理論的關(guān)系，物理學(xué)在本質(zhì)上就是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，具有理論和實(shí)踐雙重含義，在物理學(xué)中兩者相互促進(jìn)相互影響共同推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展：首先在物理學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象探索分析的結(jié)果形成一定的理論；其次新的理論又反過(guò)來(lái)去指導(dǎo)下一步的實(shí)驗(yàn)和操作；最后又用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證理論的正誤，如此的反反復(fù)復(fù)進(jìn)行，以求得其嚴(yán)謹(jǐn)和精細(xì)的程度，真正的推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，為科學(xué)技術(shù)的突破奠定一定的物理學(xué)基礎(chǔ)，正因?yàn)槿绱?，物理?shí)驗(yàn)是物理學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)，要想學(xué)好物理，就必須要學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，教育部也明確其重要性，在大多高校理工類里都開(kāi)展了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，輔助大學(xué)生學(xué)好物理學(xué)，它是配備大學(xué)物理理論課而產(chǎn)生的，在物理理論課中加入物理實(shí)驗(yàn)課，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，在通過(guò)老師呆板的講解些抽象難懂的物理原理后，自己再通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的觀察、分析以及對(duì)物理量的測(cè)量，得出一定的結(jié)論，來(lái)驗(yàn)證物理原理，促使進(jìn)一步的對(duì)物理原理的理解，由此可以看出，物理實(shí)驗(yàn)課具有連接物理原理和實(shí)踐橋梁的作用。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

2.1 促使學(xué)生更好的學(xué)好大學(xué)物理知識(shí)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一項(xiàng)動(dòng)手實(shí)踐操作的思維活動(dòng)，主要是借助一定的實(shí)驗(yàn)室以及相關(guān)儀器設(shè)備做為教學(xué)的工具，然后通過(guò)人為地去改變調(diào)控一定的數(shù)據(jù)，模擬不同的物理現(xiàn)象創(chuàng)造出排除干擾的物理環(huán)境，得出不同的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，最終得出嚴(yán)謹(jǐn)精準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)，獲得原理。在具體的教學(xué)過(guò)程中，則是學(xué)生身處實(shí)驗(yàn)特定的環(huán)境中，并且通過(guò)教師對(duì)其啟發(fā)引導(dǎo)仔細(xì)地觀察、分析和實(shí)驗(yàn)，建立起對(duì)物理概念的感性認(rèn)識(shí)，總結(jié)出一定的物理規(guī)律，從而加深對(duì)物理理論知識(shí)的理解，它是一種帶有假設(shè)性的想象的實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐基礎(chǔ)是有限制的，通常是經(jīng)過(guò)推理、判斷得出假設(shè)條件下的物理規(guī)律的研究方法。比如力學(xué)部分中伽利略為研究慣性定律時(shí)所采取的“無(wú)摩擦理想斜面實(shí)驗(yàn)”和愛(ài)因斯坦的“相對(duì)性實(shí)驗(yàn)”，都是為了實(shí)驗(yàn)做了些假設(shè)的條件進(jìn)行驗(yàn)證推理的，這種被限定了條件的稱之為理想化的實(shí)驗(yàn)，它是以模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，從這個(gè)層面上來(lái)講它又是高于真實(shí)實(shí)驗(yàn)的，對(duì)反映物理現(xiàn)象的本質(zhì)和揭示物理現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系更加的深刻具體，正因?yàn)槠涮攸c(diǎn)，在大學(xué)開(kāi)設(shè)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)就有助于學(xué)生建立起對(duì)物理概念的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)物理理論知識(shí)的理解，對(duì)學(xué)好物理有實(shí)際的作用。

2.2 鍛煉學(xué)生的思維能力和動(dòng)手操作能力，激發(fā)其創(chuàng)造力

物理實(shí)驗(yàn)是一種主觀能動(dòng)性的實(shí)踐活動(dòng)，操作過(guò)程中是需要手和腦一起才能完成的，即學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上操作相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器去觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄并且處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生將手腦并用，使得觀察測(cè)量能力、思維判斷能力、動(dòng)手操作能力等都得到了有效的提升，為了保證能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行思維活動(dòng)，學(xué)生就必須要進(jìn)行認(rèn)真且深入地觀察，而這觀察又要有思維的指導(dǎo)才能進(jìn)行，同樣的道理，為了能夠正確的動(dòng)手操作，也需要有思維的指導(dǎo)，如此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)歷循環(huán)重復(fù)的思維到操作再到思維的過(guò)程，最終達(dá)到熟練的操作，而只有擁有熟練操作的能力后，才會(huì)激發(fā)思維中的創(chuàng)造力，所以物理實(shí)驗(yàn)就是綜合訓(xùn)練思維能力和動(dòng)手能力的過(guò)程，同時(shí)也是產(chǎn)生創(chuàng)造力的基礎(chǔ)，這是一般教學(xué)都難以達(dá)到的效果，有助于鍛煉學(xué)生的思維能力和動(dòng)手操作能力，激發(fā)其創(chuàng)造力。

2.3 有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)本身就是一種基本的科學(xué)方法，在研究物理中通常有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、等效法、類比法等而在我們大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通常都是理想化的實(shí)驗(yàn)，因此用的最多的就是實(shí)驗(yàn)法，主要是以最基本常見(jiàn)的兩種實(shí)驗(yàn)法，具體的可以來(lái)了解下：

（1）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法，它是一種推理、判斷在前,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在后的一種研究方法。具體的操作就是:科學(xué)家們通常在已知的物理推論或者哲學(xué)思想的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)一定的分析推理后作出一定的假設(shè)和預(yù)言，然后再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證它的真理性，最后得出科學(xué)的結(jié)論。比如，麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法進(jìn)行論證得出的；

（2）實(shí)驗(yàn)歸納法，它是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)在前，結(jié)論在后，是和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法相反的一種研究從個(gè)別到一般的研究方法。實(shí)驗(yàn)其實(shí)就是我們?nèi)ヌ剿骰疽?guī)律的一種手段，具體操作上就是指物理學(xué)家根據(jù)一定的研究目的人為地去調(diào)控條件通過(guò)大量反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中找出普遍特征最后總結(jié)歸納形成一定的規(guī)律，得出科學(xué)的結(jié)論。比如，法拉第的“電磁感應(yīng)定律”就是從大量的假設(shè)性實(shí)驗(yàn)中歸納總結(jié)出來(lái)的。實(shí)驗(yàn)歸納法也是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中常用的科學(xué)方法之一。

2.4 有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)以及科學(xué)創(chuàng)造力

科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法本身就要求我們要有理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度以及具有主動(dòng)探索的創(chuàng)新精神。在此過(guò)程中也需要我們具備遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛(ài)護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品質(zhì)，因此，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生將理性的物理知識(shí)采取科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用到實(shí)踐中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，從而提高他們的科學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，活躍創(chuàng)新思維，進(jìn)而提高其科學(xué)創(chuàng)造力。

3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的阻礙因素

首先，受傳統(tǒng)教育理念影響，導(dǎo)致大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的局限性、教學(xué)形式單一性以及教學(xué)方法的淘汰性。在教學(xué)內(nèi)容上，現(xiàn)在普遍高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容僅僅只局限于相應(yīng)課程的理論驗(yàn)證和一般性的輔助教學(xué)的活動(dòng)，缺乏戶外自主開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)，這不利于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主探究的能力，而這些課程內(nèi)的實(shí)驗(yàn)往往都是遵照教材預(yù)設(shè)好的條件進(jìn)行，注重其規(guī)律性，只需簡(jiǎn)單的證實(shí)物理原理即可，比較機(jī)械化，沒(méi)有創(chuàng)新，不能很好的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高其創(chuàng)造力，這樣的教學(xué)內(nèi)容也就導(dǎo)致了單一封閉式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式和落后的教學(xué)方法的出現(xiàn)，最終阻礙了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革的步伐。

其次，受應(yīng)試教育影響，學(xué)生頭腦中“重理論、輕實(shí)驗(yàn)”的思想影響比較深，因而在物理實(shí)驗(yàn)課堂上都是以應(yīng)付的態(tài)度，沒(méi)有興趣，腦子里認(rèn)為理論課比實(shí)驗(yàn)課重要，考試中占比也相對(duì)小些，而且也沒(méi)那么嚴(yán)格，很多也都是開(kāi)卷性質(zhì)的，導(dǎo)致很多學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和報(bào)告都是亂填一通，甚至為了麻煩相互抄襲，完全違背了實(shí)驗(yàn)要求實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，也就不能達(dá)到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的目的。

最后，教學(xué)的考核機(jī)制不夠完善縱觀當(dāng)下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核上普遍采取的只是在期末作為簡(jiǎn)單的考查，并且是開(kāi)卷性質(zhì)的，或著有的為了省去麻煩直接采用學(xué)生平時(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告得分作為最后期末的考核標(biāo)準(zhǔn)。這種單一的考核機(jī)制不能真正的反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)理論和操作具體掌握情況，阻礙了進(jìn)一步的物理教學(xué)，同時(shí)，這種簡(jiǎn)單的考核機(jī)制也導(dǎo)致了學(xué)生不重視物理實(shí)驗(yàn)的態(tài)度。而且由于過(guò)于簡(jiǎn)單會(huì)助長(zhǎng)學(xué)生不學(xué)、無(wú)視、敷衍了事的態(tài)度。

4 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革嘗試與探索的策略

首先，針對(duì)整個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系上進(jìn)行改革創(chuàng)新，對(duì)于教學(xué)內(nèi)容除了基礎(chǔ)性的物理實(shí)驗(yàn)以外，多多探討些課外的實(shí)驗(yàn)作為輔助，教學(xué)手段和方法也要呈現(xiàn)出多元化，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主探討，做學(xué)習(xí)的主人。在具體的改革中，就可以按培養(yǎng)要求和難易的程度分階段、分層次的構(gòu)建起新的實(shí)驗(yàn)課程體系，同時(shí)，在這個(gè)新的教學(xué)體系中，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有所側(cè)重，前后之間有一定的聯(lián)系，這樣有利于學(xué)生進(jìn)行整合，學(xué)會(huì)融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)，有利于促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

其次，尊重學(xué)生主體地位，教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，改變傳統(tǒng)的過(guò)于注重知識(shí)的講解而忽略了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過(guò)程，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，所以教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,尊重學(xué)生的主體地位，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，努力做到只是一個(gè)引導(dǎo)啟發(fā)的角色，在具體的教學(xué)中就可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情景去引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題和完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這樣有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣，提升大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

最后，完善教學(xué)考核機(jī)制，更新教學(xué)評(píng)價(jià)方式，改變過(guò)去單一化的期末考核機(jī)制，構(gòu)建多元化的評(píng)價(jià)方法，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐性和綜合性的特點(diǎn)，建立相關(guān)的評(píng)價(jià)體系。在具體改革實(shí)施中，教師除了把實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)部分、規(guī)范化的操作部分和最后的書(shū)面實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為考核評(píng)價(jià)體系中以外，還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的合作紀(jì)律、態(tài)度作風(fēng)也歸納到最終的考核標(biāo)準(zhǔn)中，然后按照一定的比值進(jìn)行劃分來(lái)共同構(gòu)成學(xué)生平時(shí)的綜合成績(jī)，這有利于提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)中的地位，引起學(xué)生的重視，同時(shí)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的考核應(yīng)該和理論成績(jī)相結(jié)合在學(xué)期中期和末期進(jìn)行統(tǒng)一的筆試考試，將其作為理論成績(jī)，加大學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課的重視，從而提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的思維和動(dòng)手能力都有一定的推動(dòng)作用，對(duì)真正學(xué)好物理學(xué)都有實(shí)際的作用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，因此促進(jìn)其改革的嘗試和探索都是必不可少的，而要想真正取得實(shí)際教學(xué)改革效果就必須抓住問(wèn)題所在然后采取相應(yīng)的對(duì)策。