大学物理实验课程的教学改革与学生综合实验素质的培养

李海东，郝好山，刘扭参，郑丽丽

(河南工程学院 数理科学系，河南 郑州 451191)

大学物理实验课程是理工科院校各专业学生入学后必修的一门基础实验课，该课程覆盖面广，包含丰富的实验思想、方法和手段[1-2]，是学生进入大学后进行系统实验技能训练的开端.该课程的开设目的不仅是使学生受到严格、系统的实验技能训练，掌握科学实验的基本知识、方法和技巧，更重要的是培养学生严谨科学的思维能力和创新精神，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力.同时，实验课程还能培养学生与科学技术的发展相适应的综合能力[3-4].此外，物理实验还可以探索和研究新科技领域，推动其他学科和领域的快速发展.总之,物理实验课程具有重要的理论和实践意义，它开启了大学生以后从事科学实验工作的大门.

1 物理实验课程的教学现状和存在的问题

1.1 实验教学课程的内容陈旧

调研发现，由于历史与现实的原因，目前所开设的物理实验中，验证性、基础性的内容偏多，设计性和探究性的实验偏少，特别是缺少能反映现代科学技术最新进展的实验，不能调动学生做实验的积极性.在教学体系上，以力、热、电、光的形式分别安排实验，不仅难以体现实验课程自身的教学目的，更难以对学生进行系统、全面的科学实验训练.此外，实验项目的设置没有考虑到不同专业和学科的发展方向，使学生感觉这门课与日后的发展联系不大，这些都导致了他们对大学物理实验采取消极应付的态度.

1.2 实验教学模式较为传统

在传统的大学物理实验教学中，受应试教育的影响，物理实验教学往往重理论、轻实践，使大学物理实验课成了一门验证性的理论课.传统的物理实验教学只强调学生“做”实验,而不是强调学生“学会”做实验[5].教师在讲解实验时，只是一味地讲解实验原理、实验步骤并介绍实验仪器的操作方法、注意事项等，对实验中学生将遇到的现象和问题以及解决的方法都以课堂讲授的方式告诉学生，然后要求学生按照教材中的实验内容和所用仪器的操作方法去完成实验.这样的实验教学模式以教师为中心，忽视了学生做实验的主动性与能动性，容易使学生形成对教师课堂讲解和教材中实验步骤的依赖，学生的积极性和主动性得不到锻炼，因而也就谈不上对实验进行深入细致的分析和研究了.

1.3 考核方式一成不变

长期以来，实验课基本上是根据学生所做实验结果的正确与否以及所提交的实验报告的书写是否规范来进行考核的，考核的内容单调、落后，强调的是学生的笔试成绩及重复操作实验的能力.很多时候，学生只是按照教材进行验证性实验，得出的是标准的实验结果，给出的往往也是统一模式的、标准的实验报告.在实验完成后，学生也只关注及格与否，根本不愿意去想从中学会了什么、收获了哪些.这样的考核方式,既忽视了对学生综合实验能力的考查，也体现不出该学科的特点和优势，必然会打击学生探索知识的积极性.

2 改革与实践

为了适应科技发展对人才培养的要求，按照河南工程学院“建设工程人才培养基地”的发展思路并结合建设物理实验示范中心的契机，根据物理实验教学的特点，在物理实验教学中分别对实验课的教学内容、教学模式和测评方法这3个方面进行了探索性的改革与尝试.

2.1 改革传统的物理实验教学内容

2.1.1 改革大学物理实验课的教学大纲

大学物理实验教学是一个统一的、系统的和具有独立目的实验教学环节，实验项目的设置应符合高质量、多层次人才的培养需求.为此，课题组首先对实验课程的安排进行了改革，打破了传统的力、热、电、光、近代物理等实验课程各自独立的界限，进行了综合和交叉，形成了从基础到前沿、从知识学习到综合能力的培养与提高的实验项目设置，使实验项目成为一个由浅入深的、具有梯度和内在联系的有机整体.在实验内容的选择上，充分考虑了我院工程教育培养目标的不同，制定了不同的教学大纲和实验项目，为学生自主学习和创新能力的培养提供了坚实的实验教学平台.

2.1.2 采用“分层次”的实验教学方法

对于基础性实验宜采用尝试教学法.这部分实验内容比较简单、易于掌握，可要求学生学会正确地记录、规范地处理实验数据并能完整地表述出实验结果.实验前,教师先不讲解实验的内容和原理，而是要求学生在做好实验预习的基础上直接开始实验，并可在相互讨论的基础上得出结论，最后由教师根据学生实验的情况进行评析和总结.由于实验是由学生独立完成的，所以这种教学方法可以促使学生主动预习实验内容，激发学生的学习兴趣，提高学生的自学能力.

对于综合性实验和一部分较难的基础实验,宜采用启发和讨论式教学方法.要求学生在实验之前必须提交预习报告，内容包括本次实验的目的、内容和步骤等.然后，教师简要介绍实验原理和使用仪器时的注意事项，启发学生理解实验的目的和过程.教师在提出问题和分析问题时要尽量调动学生的学习兴趣，让学生积极思考、主动探索知识，在实验过程中教师只需帮助学生解决实验中遇到的共性问题即可.

对于设计性实验宜采用探究式教学方法.以自主学习和合作讨论为前提，学生根据教师所提供的实验条件，明确探究的目标或问题，自己查阅资料、制订实验方案、汇报测试过程、分析实验结果，之后，教师再提出问题、启发并引导学生展开讨论，最后完成实验.这种课堂上的互动不仅能培养学生主动参与和独立思考的能力，而且能增进学生的进取意识.

2.1.3 实行三节连上的课时安排

在教学时间上，课题组实行了每次实验连用3个课时的授课方式.学生实验前，要求学生写好预习报告，教师可以对实验内容的重点和难点部分进行精简讲授，然后把其余的时间留给学生自己去探索.在实验的过程中，教师可以针对学生遇到的问题提供引导和帮助.这样的课时安排把更多的时间留给了学生，使学生有充足的时间独立思考或相互交流去完成实验，充分提高了学生的动手能力.

通过对传统教学模式的改革，将实验教学由以教师为主导的理论讲解课转变成了以学生为主导的实验技能探索课.事实证明，这种改革不仅提高了学生的综合实验能力，而且增强了学生自学和探索知识的能力，更有利于培养学生的科研素质.

2.2 打破传统的物理实验教学模式

物理教学过程十分强调对学生能力的培养，如何将教学内容和科学思维方式有机地融为一体，是教师必须在教学过程中不断思考的问题.学生如果掌握了科学的思维能力，在以后的科研活动中将会少犯错误、少走弯路[6].为了培养学生观察实验现象以及独立思考问题的能力，教师在教学中应积极采用提问式和讨论式相结合的实验教学方法，鼓励、引导学生自学.对物理实验中出现的各种“现象和问题”，教师应该有目的地引导学生去挖掘隐藏其后的“事实真相”.课堂教学时，教师可以根据本班学生的特点来设计问题，适当地给学生制造悬念，运用物理本身的魅力激励诱导学生，使他们感受到物理学科的趣味性，激发学生的求知欲.例如，在单缝衍射光强分布的测定试验中，当学生在观察屏上看到明暗相间的衍射条纹时，教师可以让学生思考为什么屏上出现的衍射条纹的方向与狭缝的展开方向一致(对此教师可以引导学生通过分析单缝衍射的条件来回答这个问题)，也可以让学生继续思考如果将狭缝变成圆孔和方孔,衍射图样会变成什么形状.在教学过程中，教师要从教学效果出发，将物理学科最新的科研成果巧妙地包装，通过精心设计融入到每节课的教学中.例如，在霍尔效应实验中，教师可以让学生们思考为什么实验选用的霍尔器件是半导体材料，是否可以用霍尔元件测量大地的磁场；在完成空气中声速的测定后，教师可以让学生思考能否利用这一实验装置来测定液体中声音的速度；等等.加强对学生思维能力的培养，不仅丰富了课堂教学的内容、扩展了学生知识面，也加深了学生对所学物理知识的理解，无形中提高了学生的思考能力，进而激发了学生的求知欲望和科研探索的热情.

2.3 改革测评方法

成绩的评定只是为教学目的而服务的教学手段，所在课题组对传统的实验测评方法进行了改革，确立了“注重平时、淡化期末、强调能力”的实验考查方式.

对于学生的实验报告，要求学生用简短的语言将其中的实验原理和实验步骤部分描述清楚，而对实验数据的分析和处理部分则要求给出详细的说明.另外，完成实验报告后，要求学生把实验过程中所遇到的问题、尝试的解决方法以及从中获得的知识整理出来，作为学生的实验心得提交给实验室.指导教师可根据学生的实验报告给出评价等级，对学生的实验心得给出适当的评语并及时反馈给学生.这样做不仅能使学生认识到自己的实验对在哪里、错在哪里，而且能使学生认识到科学实验是一项严谨的工作，要想完成好一个实验需要经过不断努力和探索.测评成绩包括平时的考核成绩和期末考试成绩.平时的考核成绩根据学生平时的实验预习、态度作风、独立完成实验的情况、实验报告的数据分析和处理等方面，按照一定的分数分配比例给出平时实验的综合成绩，这一部分占总成绩的70%.学期末，采取随机抽样的出题考核方式，主要考查学生动手操作的技能和独立完成实验的能力，这一部分占总成绩的30%.这样，最后的成绩测评就兼顾了理论与实践、平时实验与期末考核等方面的因素，避免了学生死记硬背应付考试的现象.实践证明，这种考核方式能起到很好的监督与引导作用，能够促使学生认真对待每一次实验，有利于学生综合实验素质的全面提高.

3 结论

结合河南工程学院大学物理实验课程的教学条件和教学现状，对物理实验教学进行了上述探索性的改革与尝试，使学生的实验操作技能和思维能力都得到了进一步的提高，受到了学校和学生的好评.随着高等教育的迅速发展和对创新人才要求的不断提高，大学物理实验课程对学生能力的培养和提高起着越来越重要的作用.在今后的工作中，要继续完善和探索以学生为中心的实验教学模式，更新教学手段和技术，使现代科技成果渗透到实验教学课程中来，同时也要完善实验室的管理和规章制度，加强对实验指导教师的培训，促进实验教学质量的全面提高.

参考文献：

[1] 吴福根，牟中飞.工科院校大学物理实验的一种新教学模式[J].高教论坛,2009(3): 46-47.

[2] 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.

[3] 谢莉莎，肖苏，邓小玖.大学物理实验教学改革的思考与实践[J].合肥工业大学学报:社会科学版, 2009(23)：19-22.

[4] 邱晓明，刘伟，徐正藻.大学物理实验课程改革对学生创新能力的培养[J].大学物理实验，2008(21)：103-106.

[5] 刘家菊.开放式物理实验教学初探[J].甘肃科技，2008(24)：174-175.

[6] 刘扭参.大学物理教学方法的探索和研究[J].河南教育学院学报:自然科学版，2009(18): 45-46.