基于提高学生科学素养下的大学物理实验的作用

摘要：实验是物理学的基础。对大学生来说大学物理实验不仅有助于学生理解物理概念和规律而且在人才科学素养培养上有着独特的作用。本文结合自身经历谈谈大学物理实验对大学生的影响。

关键词：大学物理实验 大学生 影响

大学物理实验是相对独立的一门课程，也是我们理工科学生重要的公共基础课。这门课程较为特殊，因其上课过程中既要求动手又要求动脑，而且每次实验课的课前预习和课后撰写实验报告任务繁重，却又有其独特魅力吸引着我们热爱做实验。我们知道物理知识已经渗透进各学科，物理的发展离不开实验。我们工科学生不仅通过实验课了解必要的物理知识，更通过物理实验的实践让我们了解了科学实验的基本方法和锻炼了我们的科学实验的基本能力，同时也促进了我们对物理知识的理解。本人的实验课经历了两个学期从基础实验到设计性试验，实验要求不断提高中个人实验能力也在成长。本文将结合自己的感受针对目前提高学生科学素养的理念谈谈该课程对大学生的影响。

1.大学物理实验有吸引力

一般的大学课程我们要不要学，一个与教师的课讲的是否足够吸引有关也与课程如何考核有关。普遍来讲大学课程的考核与每节课的效率关系不大，也就是这节课听懂没有与考核关联不大。这个导致什么呢？学生容易不重视课堂效率，上课睡觉，看手机或做其他事情。特别是手机的强大功能已经让课堂充满竞争，虽然老师采取多种做法提高课堂教学质量，但多少有了让学生多了怠课的选择。相对来讲大学物理实验课堂方式吸引力要大许多，理由之一是大学物理实验每次课堂任务明确，按时完成需要学生课堂的专注，对教师来讲规范课堂纪律也是容易的多。每次课堂我们首先担心的是今天能否在正常的时间完成任务。再者，大学物理实验的动手动脑，也是吸引我们的原因。每个实验有着不同之处，有的有些微妙的调节，比如我们刚学习了一个光拍法测量光速的实验，理论上的光程和相位能够理解，但在实际的光路的调节上各反光镜的角度对光路的影响让我们在实验中费尽力气。又比如在拉伸法测金属丝的杨氏模量的实验，通过光杠杆法测量微小长度变化时，在望远镜中找到像时是多少的兴奋！同学们的认真是真真的被实验吸引着。

2.大学物理实验提高了学生们解决问题的能力

大学物理实验要求我们能够正确记录和处理数据。在处理数据过程中有些数据多计算量大，有些直接计算麻烦，实验老师也许会给些建议给我们，但具体计算还得自己操作。在这个过程中我看到了很多同学采用了他们刚学的学科知识去处理数据，比如使用Excel或C语言编程来处理数据。在数据处理中我们不但提高处理数据的能力同时也是对我们的学科知识的应用和进一步学习。在实验中我们还有遇到各种问题，比如光程如何测量更加准确；我的读数如何更加稳定，这样的条件是否能够记录数据等等，有心的同学每个实验都是在面对和解决问题中完成实验的。比如在使用分光计测量三棱镜的顶角时同学们觉得调节成像原理简单但双面镜正反面成像的调节很难完成，实验后期有同学提出现在望远镜外观察成像再具体调节大大提高了调节效率。

3.大学物理实验激发了学生发现问题的能力

每个实验有明确的任务，如何完成以及实验过程哪些问题要考虑，哪些因素引起误差较大，数据如何处理，这是同学们面对每个实验时都要涉及到的。而每位同学的仪器是单独的，独立的实验面对的问题不一样，有比较就有发现。比如，在显微镜的读数问题上，我们的老师给了我们关于显微镜在没有完全零刻度对齐的问题时记录数据笼统的方式。而我们班上的一位同学提出异议，因为各人的零刻度没对齐的程度不一样，在读数时的如老师的方式会有错误，他证明了自己的方法更有效。由于实验报告要求对实验的误差进行定量分析，在实验过程中我们必定得找到引起误差的因素，再在这个基础上获得数据。比如在测定气体的热导率实验中我们发现钨丝的阻值不同对结果的影响较大，那怎样的阻值才是好的条件呢？这个是我们在实验中思考的。还有我们物理实验室的实验仪器虽然有限，但同一个实验能做的实验或测量的数据有多个，比如上面我们谈到的光速测量仪，不仅仅是测光速，还有液体的固体的折射率也可以有效测量，但对固体的折射率的测量却又不太方便，这个可以在试验中感受到为什么测量固体折射率不合适。

4.大学物理实验培养我们良好的实验习惯和严谨的科学作风

大学物理实验每次课的目的明确，其始终贯穿着实验原理理解，仪器的熟悉，如何解决问题，哪些影响因素要考虑到，在实验条件下的误差范围是可估测的等等。这些都要求我们的数据必须事实求是。合理的实验数据不仅体现在我们的实验对实验教师来讲是可预测的还在于我们最终计算的是否有合理的结果。比如我们做的一个常规实验：气体热导率的测量，使用外推截距法获得的数据稍有差别将对最终的热导率的求解影响是非常大的。而外推法的实验数据来自我们的实验，合理的记录数据这时显得尤为重要。当然在实验过程中也曾有许多同学想自己篡改数据蒙混过关，但最终有着“偷鸡不成蚀把米”的感受。比如也是在气体热导率的实验中不小心错过记录真空时电压和电流数据了，由于不想重新来一遍实验，就自己造数字，结果回去后发现这个造数字工作量也很大，不合理的数据一不小心就坏了整个所有数据。还有密立根油滴仪测油滴电荷的实验中，选择合适的油滴非常重要，在实验中这个工作需要足够的耐心。有同学急于结束实验任意选择了油滴，结果数据根本没法处理，因为误差过大。还有在牛顿环实验中显微镜朝一个方向移动，中间如果错过一组数据考虑到回程差的问题就得重新来一遍实验，很多同学试着想回转补回而不是重新实验结果可想而知。实验中老师言传身教的严谨的科学作风，我们在这个课上切身感受到。在实验中大到规范的实验过程，小到不确定度的有效数字位数，都是有严格规定的。我们从中也体会到只有遵从这个原则才能做好实验。两学期的实验课程下来我们从实验表面的有趣被吸引到内心里认识到做物理实验就得认真规范的实验操作，科学的记录数据和撰写合格的实验报告。

5.大学物理实验加深了我们对物理知识的理解

我们都可能有着同样的感受：物理是有趣的但是也是很难的。这样的感受原因不仅在于其离不开计算，需要我们有一定的数学基础。还有一个重要的原因：抽象难以理解。物理实验是物理理论的基础，理论的发展离不开物理实验。我们在实验过程中验证或者重复着前人的实验中不仅仅体会到物理实验的科学和严谨，更在实验中具体体会到各种物理知识。抽象的物理知识在实验中被具体化了，我们可以更好的理解这些概念和规律。比如油滴电荷的量子性以及所带电量，我们通过实验有了具体体会。在牛顿环实验中减小或增大光程差牛顿环向内缩进或向外扩长，我们在实验中有着非常深刻的体会。至于他们间的关系就能更好的理解清楚。关于为什么我们可以使用光速测定仪测液体的折射率，实验中我们更好的体会了光程和相位的联系。至于驻波的特点在声速的测量中我们有着明确的认识。每个实验有着实验原理，而这些原理具体在我们实验中所扮演的角色与那些数字有关，这是我们每个实验要明了的。比如杨氏模量是表征什么的物理量，与哪些因素有关如何测量等等。实验中我们有了很具体的认识。

6.大学物理实验让我们体会到了物理学对人类生活的影响

物理学历来是人类物质文明发展的基础和动力，历史上每一次的物理理论的进步都带给人类物质文明的巨大飞跃。比如电磁场理论的建立开创了人类的无线电时代以及由量子力学引起的微电子产业为人类生活带来了空前的改变。人们在享受这些物质文明的过程中能不能理解这些科技和物理学的关系？我们不能认为物理只是理论上的，它的存在改变着人类的物质文明和精神文明。我们每次的物理实验中验证着前人的实验也是对客观世界的认识，同时在解决各种问题的过程也是物理知识的应用。比如声速的测量采用了声波发射器和信号接收器将声信号电信号的相互转换；光速的测量采用了声光移频器获得具有较小频差的两束光达到目的。示波器是利用狭窄的高速电子束打到荧光屏上将电信号转换成直观的图像仪器。我们从实验中更加体会今天的理论是明天的产业应用的基础。物理学与社会的发展息息相关这并不是曾经的事情，而是一直会影响着我们的生活。而且将会以更快的速度对我们社会的文明带来影响。

7.结束语

大学物理实验其科学的实验方法，锻炼了我们的实验技能，提高了我们观察分析及设计等能力。在实验过程中我们的耐心和规范得到了锻炼和考验。在这里的所列举的对我们大学生的影响可能不能都涵盖到，每点也是以我们的实验内容为例总结的，但无可否认这是一门带来不一样体验的课程。也许有许多同学在实验课时因为繁重的任务有所抱怨，但实验中的示范和监督让我们学会高标准的对待该课程。实验和报告争取做到规范中我们的收获应该是其他课程不可替代的。这门课为我们理工科学生进一步的学习打下了好的基础。物理是充满魅力的，实验是其基础。理论的学习让我们因其深奥感到有些无力，但实验的趣味吸引着我们，让我们对物理有了重新的认识：科技是理论的应用，物理与社会的发展密不可分。物理不仅因为实验而精彩，更因其理论的应用改变着我们的生活而生机无限。

参考文献：

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[3]杨淑凤，张元元.物理学与人类文明[J].成人教育，2010，6.

[4]高晨阳，张小平.物理实验与大学生素质教育[J].甘肃科技，2009（25）：166-167.

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