大学物理实验教学方法的几点思考

摘要：大学物理实验是一门十分重要的基础实验型学科。本文从教学形式、教学效果、因材施教以及评估体制4个方面，提出了关于大学物理实验教学方法的几点思考。

关键词：大学物理实验；教学方法；多样性

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）23-0186-02

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式以及物质间相互作用规律的一门学科，与人类的物质生活以及当今科技发展都有着紧密的联系[1]。由此可见，物理学更是一门实验科学，实验是科学认识的基本方法[2-3]。本人在该学科领域有近十年的教学经历，在实验教学过程中发现了存在的一些问题，现提出关于大学物理实验教学方法的几点思考。

一、合理调控大学物理实验形式的多样性

针对理工科大学生的培养计划，大学物理以及大学物理实验课程的开设在同一学年。可以想见，这两门学科对于物理知识的学习可谓是相辅相成，缺一不可。但在实际的教学过程中，由于学时有限、课程分布不当、资源不能有效利用等原因，存在理论教学与实验教学严重失调的现象。长期这样下去，就完全失去了大学物理实验教学的意义。针对这一问题，急需加大调控大学物理实验的多样性来予以改善。在学习大学物理的过程中，与之相关联的实验大致可以分为三种形式：（1）随堂演示实验。有些实验器具较为轻便简洁，所占空间不大，便于老师能够随堂带入教室。实验操作相对简单，耗时短，只需花费几分钟的时间，就能够让学生形象生动的看到整个实验现象，从而加深对课堂中提到的物理原理的理解。这种实验形式以老师操作，学生在座位上观看的形式完成，所以学生不能近距离操作及观摩，存在一定的局限性。（2）演示实验。有些实验原理在近代工业中已经发挥了巨大的应用，但实验器具较大，不易搬入课堂，这就需要开设专门的演示实验课程。该实验形式主体为老师讲解并动手演示，引导同学们近距离观察实验现象并展开讨论，其后有兴趣的同学还可以自己动手重复演示实验。该形式可以有效地调动同学们对物理学习的兴趣，主动思考，加深对物理学习的实用性的认识，但对锻炼学生的动手能力有一定的局限性。（3）大学物理实验课程。翻开大学物理教科书，会有很多的公式，这些公式不是简单的数学符号，其背后都蕴含着深刻且丰富的物理意义[4，5]。结合大学物理教学内容，设有力学、光学、热学、电学等相关实验。这些实验内容不会过于复杂，目的在于激发学生的实验动手能力，掌握一些必要的实验操作技巧。以上提到的这三种实验形式，他们共同的特点在于：都和我们的理论教学密切相关。这三种形式各有所长，同时也各自存在不足之处。这就需要高校教师在教学过程中，合理调控大学物理实验的多样性，在传授理论知识的同时，结合有效的实验形式将生动形象的画面展示给同学们，让大家带着问题去探索知识，强化学生对一些基本操作技巧的掌握，做到理论与实践相结合。

二、针对不同类型的大学物理实验，突出实验侧重点，达到实验目的

很多同学粗浅的认为，进入实验室就是按照老师的要求，尽快完成实验就可以了。为修得学分，草草完成任务，对于实验的目的和意义所知甚少。实际上大学实验课程的开设对于促进大学生动脑、动手、提升应对困难的能力，学会团队合作，以及从科学的角度重新认识物质世界等方面都具有深远的意义。大学物理实验大致分为预备性实验、基础性实验、综合性实验以及设计性实验这几个种类。（1）预备性实验主体目标在于教给学生一些常用的实验观测方法，以及对不确定度的评定方法。这一类实验是为后期学生开设基础性实验、综合性实验打下基础，侧重点在于诱导学生了解物理实验的严谨性，在实验操作过程中要求做到规范、细致、合理、有效。（2）基础性实验，综合性实验。这是整个大学物理实验的核心部分，就实验的难度以及对学生的实验要求较之前都有较大的提升。这部分的实验安排与大学物理课程的内容紧密相关，重点在于学生通过自己动手，完成实验操作，观察实验现象，测取相关物理量，与理论相结合进行比对。进而诱发学生思考，加深对所学知识的理解，激发对未知领域的探索。（3）设计性实验。每个学期末，实验教师都会为学生准备2～3个设计性实验。要求学生根据对实验的了解，自行撰写实验原理，设计实验方案，评估误差分析，达到实验目的。通常选取较为简单的实验作为设计性实验，诸如食盐的密度，风动等。此类实验特点在于能够有效调动学生的主观能动性，让学生具体深入到实验的前期规划、准备、测试技巧、后期的数据评估以及误差分析等细节，真正感受到实验的意义。可见，大学物理实验是一门内容极为丰富的学科，既有极大的广度，还有一定的深度。针对不同类型的大学物理实验，实验老师有必要结合实验目的，诱导学生突出实验的侧重点，让学生的实验能力、分析能力、学习能力及创造能力都能够得到有效的锻炼和提升。

三、结合学生的具体情况，调整实验解说的深度

很多学生在中学时期就开始接触物理实验了，所以大学物理实验课程的开设，一定程度上以“填平补齐”中学物理实验为主要目的。但由于地域原因，不同地区的孩子所在中学的师资力量各不相同。就新疆本地的学生，在升入大学之后，就明显可以看出南疆的考生与北疆的考生在中学阶段所接受的教育存在地域差别。单以长度的测量这个实验为例，一些南疆学生反映没有使用过这种测量工具，但北疆的学生则表示他们在上初中的时候就已经使用这些测量仪器观测物质的长度。这就需要实验授课老师在实验准备阶段，广泛了解学生的学习背景和情况，做到因地制宜，因材施教。对于从未接触过这门实验的学生要更为耐心细致地讲解实验操作原理，必要时还要手把手的就具体事例进行详细讲解；对于有一定基础的学生，则要提醒其戒除对较为熟悉知识的自满心理，强调规范操作的重要性，引导学生自我评估实验数据，做到自查，并分析原因。

四、改良大学物理实验考核评估体制

大学物理实验注重的是学生的实践操作水平，考核方式一般定为考查，即不通过考试评定分数。大学物理实验的成绩由预习成绩+操作成绩+数据处理成绩+课后思考成绩这4个部分构成。预习成绩包括实验目的、实验仪器、实验原理以及实验步骤4块内容占总成绩的40%。操作成绩包括数据记录、实验操作2块内容合计占总成绩的25%。数据处理成绩包括数据处理，结果表示2块内容合计占总成绩的30%。最后课后思考成绩主要涉及学生在完成实验之后对实验的原理、操作乃至实验结果的小结和思考，可以对实验提出自己的一些意见和建议，占总成绩的5%。有一定比例的学生只是拿着实验书闷头照抄，对实验原理不做推导和分析理解。进入实验室后，不知道自己要做什么。实验操作过程中有时甚至会出现别组同学混入获取实验数据的现象。后期处理实验数据时，很多同学长篇大段地罗列大量数据，分析数据误差很大，极有可能是由于粗心造成的计算错误。学生不深入了解误差评估的意义，只是将自己的工作展示出来就大功告成了。不去检查自己的数据处理存在哪些不当的地方，也没有检验最后推导出来的结果是否合理。最后到课后思考，有些同学就把书本后面提出的思考题写在报告册上，并不作答，只是凑字数。以上提到的诸多问题均是多年实验教学过程中，笔者发现的在学生中普遍存在的问题。学生一味地将实验的目的放在获取较高的实验分数上，课前不潜心研究实验原理，课上抄袭他人的实验数据，课下不认真做数据分析，一个班级数据就只有3～5种不同结果，均是由于学生之间大量抄袭造成的。然而依据既定的成绩评估体系，教师无法对认真实验以及非认真实验的同学给出明显的差别评估，这就会极大地削弱学生学习大学物理实验的兴趣和积极性。因此，改良大学物理实验考核评估体制已迫在眉睫。建议如下：原设的实验报告册上的分数应占最终实验成绩的70%，另30%的分数以期末考核的方式给予。每学期期末专门腾出2小时的时间，将学生分班，自行抽取考核的实验名称（均为课内完成过的实验）。学生进入实验室在规定时间内，由实验老师监考，独立完成实验，并获取实验数据。依据实验操作的规范情况、完整度、实验数据的合理性等综合情况，由实验老师当堂赋分。相信通过这种考核形式上的改良，一定能够有效地遏制学生敷衍完成实验的现象，极大提高学生对大学物理实验的重视度，激发学习兴趣，达到学习目的。

物理学习是理论和实验并重的一门学科，学好、学透大学物理理论课程，大学物理实验的开设和意义就显得至关重要。本文分析了大学物理实验教学中方法和思路上存在的一些问题。介于这些情况严重影响了大学物理实验课程与大学物理理论课程的并行程度，没有真正实现大学物理实验课程的教学意义，文中结合现有的教学条件，提出客观有效的改良方案，期望能够有效提升后期实验教学。

参考文献：

[1]马文蔚.大学物理教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]邵明辉，黄继阳，陈小艺.大学物理实验课程的教学反思[J].科技创新报，2011，（1）：161.

[3]陈中钧，俞眉孙.大学物理实验教学的思考和建议[J].实验技术与管理，2014，31（4）：186-188.

[4]姬丙正.大学物理实验[M].新疆大学出版社，2007.

[5]康丽华.大学物理实验教学探讨[J].高教研究，2004，（3）：30-32.

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