在大学物理实验教学过程中实施素质教育

裴秋雨 王文芳

(河南城建学院数理系 河南 平顶山 467044)

当前, 素质教育已成为我国教育改革的主旋律．素质教育是依据人的发展和社会发展的实际需要，以全面提高全体学生的基本素质为根本目的，以尊重学生主体和主动精神、注重开发人的智慧潜能、注重形成人的健全个性为根本特征的教育 ．

素质教育，一是整体性，面向全体学生，使每个人都在他们原有的基础上有所发展，都在他们天赋允许的范围内充分发展；二是全面性，素质教育要求全面发展和整体发展, 要求全面发展学生的生理素质、道德素质、心理素质和文化素质；三是主体性，素质教育注重开发人的智慧潜能，注重形成人的精神力量的教育,它要唤起学生的主体意识，发展学生的主动精神，形成学生的精神力量，这是素质教育活的灵魂，是对素质教育思想的最关键要求．

1 大学物理实验课使全体学生得到发展

大学物理实验具有重要的素质教育功能，是其他课程不可替代的．它是高等理工科院校对大学生进行科学实验基本训练的一门必修公共基础课．然而大学生来自不同的地区，学习和生活背景不同，因此学生的知识基础、实验能力、学习方式、兴趣爱好及个性特征都有所不同，差异是客观存在的．因此应根据学生实际情况和学生的认知发展特点，对大学物理实验实行分层教学, 在不同的阶段完成不同的教学任务，逐步深入、逐层递进，使全体学生在更高的层次上获得更多的发展．

(1)教师在对学生进行深入细致的了解后，根据学生的特点将学生进行适当分层；

(2)将物理实验分为若干层次,从预备性、基础性实验(全体学生都能达到的部分)、提高、综合性实验(大部分学生能达到的部分)和设计性实验(能力强的学生能达到的部分)．

例如，有的学生是为了拿学分而来做实验，有的学生本来对学习就不重视，上大学是为了混文凭，还有一部分学生是因为基础太差，缺乏兴趣和有畏难情绪等.这部分学生重点做基础性实验，如长度测量、密度测定、拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量、刚体转动惯量测量、示波器使用、薄透镜焦距测量等，主要目的是训练学生对物理现象的观察能力，激发学生对物理实验的兴趣，如果效果好，可再继续做高一层次的实验．而对于少部分学生，动手能力强，爱钻研，喜欢做实验，可通过做一些设计性实验，如细丝直径的测量、液体表面张力系数的测量、温度计的设计和制作、光电传感器的特性与应用等，以及和教师一同做一些科研项目，锻炼学生分析和解决实际问题的能力，提高学生的科学素养，使他们的能力得到更大的发展．

在实验过程中让不同层次的学生完成不同难度的任务，让差等生吃得了，中等生吃得饱，优等生吃得好．尽可能的给不同层次的学生创造主动参与的机会，让每一位同学都能体验到成功的快乐，让每一位同学都在他们原有的基础上有所发展．通过分层教学形成的阶梯结构帮助全体学生在学习中逐步提高，得到全面、系统、严格的实验技能的训练，提高全体学生科学地观察、分析、研究和解决实际问题的能力．

2 大学物理实验教学过程中要发展学生全面性

2.1 养成良好的科学素质

科学素质是一个人在认识自然、学习研究科学知识的过程中所表现出来的思维方法、创造力和科学品质.科学素质是在学习研究中形成的，科学素质和学习研究二者密不可分．只有具备了良好科学素养的人才会对科学产生兴趣并渴望探究，能发扬质疑、验证的科学精神，运用自己所掌握的科学知识和科学方法，去发现问题，提出问题，解答问题.同样，经过良好科学素养训练的学生才能够在完成学业后，胜任生活、工作中的各种角色．

物理实验作为物理学科的一个重要组成部分，对于学生科学素养的形成具有更大的优势和直接的作用．

首先，物理实验的内容，有很多都是非常新奇有趣的，具有形象生动的特点，如果能够适应学生的能力、经验和理解水平，则易于引起学生学习的兴趣．兴趣是最好的老师，虽然对于大学生来说学习更为依赖学生自身的主动性，但是仍不能忽略对他们求知欲的激发．实验过程利于激励学生的好奇心，学生容易受好奇心的驱使，对探究未知的结果表现出兴趣．教师应该以学习兴趣为起点，激发学生的探究欲、创新能力等，使学生自发地形成内在的学习动机．学生对一些视觉性较强的实验如“弦上的驻波实验”、“偏振现象的观测和分析”、“利用气垫导轨验证弹性碰撞”、“利用示波器观察李萨如图形”等实验表现出非常浓厚的兴趣．所以,教师应该利用学生的这一特点，在物理实验中使“看”、“听”、“动”等多种能力协调发展，更好地提高学生的实验积极性，激发学生挑战自我的欲望．随着科学技术的发展，实验仪器和实验方法也在不断进步，大学生在深入学习后，如果能够充分发挥自己的能力，对实验仪器和实验方法进行改进或对实验内容进行拓展，不仅对所学知识进行了消化，而且对自己的能力也是一大挑战，有利于使学生主动产生学习兴趣．

其次，物理实验本身即要求学生具有比较完备的科学素养和能力，否则将不能顺利地完成实验进程，并以此来获得完整准确的结果．实验的过程是学生自己动手探索科学的过程，在这个过程中，学生是一个积极的探究者．实验前预习、实验中操作、实验后的数据处理及实验分析等，每一个环节都要求学生认真对待，而在这些过程中，大部分学生只注重实验操作，对实验前和实验后的工作不够重视．如课前学生缺乏充分地预习，进入实验室后，只知道实验的大概，而不知其细节．经常是一边翻教材，一边做实验，或者按实验步骤一步一步地照做，遇到一个很小的问题都要找教师，不清楚实验仪器的原理和使用方法，对实验中遇到的物理原理不十分清楚，只是单纯地机械操作、记录数据，缺乏积极性、主动性、探索性，及对实验内容的理解、实验方法的改进和创新，更谈不上对学生创新能力的培养．而对于实验后的工作，也只是敷衍了事，只进行简单的数据处理，而没有详细认真地做实验分析、总结，这将直接影响到下一次实验效果及学习情绪．因此，教师应针对学生的具体情况，在实验操作前，对学生的预习状况进行了解，针对实验操作中的重点、难点、易出现问题的地方，对学生进行简单提问，促使他们重视预习．而对于实验后的工作则要强调学生在实验操作中就要细心观察、及时记录，便于实验后分析、总结，善于对自己的工作做总结，才会有所收获，才能使自己的科学素养和科学能力得到提高．

最后，物理实验能够将抽象的科学素养和能力具体化、物质化，在实际教学过程中便于操作，有利于教师的教和学生的学．在实验过程中，学生对实验仪器、实验过程及实验结果都形成大量直观的印象.这能使学生产生丰富的想象，进一步培养直觉思维的能力，激发学生的求知欲．实验将抽象的知识转化为具体可见的实验现象，将灌输的过程转化为学生自己发现创造的过程．在动手实验中，学习过程不再是被动、枯燥的接受过程，而是主动、有趣的吸收过程.在实验中发现掌握知识，更加有利于学生高效直观地掌握物理学的概念、规律，或者将已学的概念、规律应用到实际问题中去．例如，“密立根的油滴实验”让学生能够直观地看到一个个悬浮的带电油滴，这远比空洞地向学生传授“电荷是分立的”更加有说服力；通过测定晶体二极管伏安特性曲线，让学生自己得出了二极管正向导通和反向截止的重要性能；通过外光电效应实验，为学生在学习和理解爱因斯坦的光电效应方程时打下了实验基础．应用波的叠加相消原理和条件,设计汽车、摩托车用的管道消声器等．

2.2 稳定的心理素质和道德素质

影响实验教学过程的因素非常多，原理、方法和操作中的任意一个微小错误都将导致结果的错误．而对错误的结果或有问题的数据，学生更倾向将原因归咎于实验仪器和客观因素，不从主观上找原因，表现为很浮躁和急于求成．更有甚者，编凑数据，敷衍了事．这些都反映出学生的科技道德意识淡薄以及心理素质不成熟，作为教师应认真、耐心地处理好这类问题，引导学生正确对待错误.“错误本身并不可怕,可怕的是错误的态度”, 帮助学生对错误的数据进行认真的分析，找出出错的原因或证实其错误性．教师应该努力培养学生对待实验严肃认真的科学态度，如实记录实验数据的科学方法，并把实事求是的作风带到平时的学习和生活中去．

3 大学物理实验能充分发展学生的主体性

主体性是指对自我的理性认识和合理把握，对客观事物的主动选择与能力适应，对现实存在的自觉超越与积极创新．学生的主体性在教育活动中，具体表现为学生的能动性、独立性和创造性．

一般学科的教学环境只有课堂这个唯一的教学平台，而实验则为学生提供了另一个更广阔的延伸．大学物理实验中的设计性实验作为实验教学的高级形式和阶段，是学生实验能力真正生成的重要标志，更有利于充分发挥学生的主观能动性和创造性．

在设计性实验中，首先要选择合适的课题．选好课题是整个设计性实验的关键所在．它关系到能否达到预期的实验目的，以及能否保证实验教学的质量．由教师提出选题原则和要求,推荐部分题目，也可由学生自由选题．学生根据自己的兴趣、爱好和能力，通过仔细检索、广泛查阅文献资料与工具书,选定教师推荐的题目或自选符合要求的题目．这一阶段培养学生确定明确的学习目标和自觉积极的学习态度，根据需要选择学习内容及学习进度，根据自己的基础选择课题．在选题过程中，充分尊重学生的主体地位，因人而异、因材施教．教师给出的课题原则是根据教学大纲，以学生已经掌握的基本知识为基础，可适当高于所学知识，有利于学生将已学过的知识系统化和实用化，有利于启发学生探究学科理论．如果课题面选择过小或过于简单便失去了设计性实验的意义，难以达到培养学生创新能力的目的；而课题选择过大或实验指标过高,会使学生无从下手、望而生畏，从而丧失信心和勇气，也不能达到设计性实验的目的．

在有了明确的课题后，学生根据题目的具体要求,在查阅资料的基础上,应用所学知识拟定和完善实验方案,论证初步方案的可行性,分析实验中可能出现的各种问题．如在“微小长度测量”实验中，学生根据所学过的知识，提出诸如霍耳效应法、光纤传感法、等厚干涉法、光衍射法、等体积转换法等各种实验方法．而上述每一种方法又会因实验条件、实验器材等方面的不同,可能衍生出许多种各具特色的测量方法．在确定实验方案的过程中，教师主要考查设计方案的物理思想及可行性，用启发式提问，引导学生自己修改方案的缺陷．学生经过反复探索、论证、比较，最后根据实验目的、实验条件及个人的特长、爱好等因素来确定最终的实验方案．在这个过程中，学生的探索能力、分析能力、创造性思维能力得到很大的发展．

在设计好实验方案并通过教师论证后，要通过反复实验发现和解决问题,完善实验方案,实现预期目标．在整个实验过程中,学生是主体，作为指导教师,对学生的设计和实验不宜过多干涉，要注意培养学生的独立思维和创造能力，鼓励学生大胆尝试多种实验方法，提出新观点和新思路，充分调动学生的积极性、能动性和创造性．即使学生的设计中有明显的错误，只要没有安全问题，就应该允许学生进行尝试,在实验中发现错误并改正．对学生在实验、探究的过程中出现的偶然失误要持宽容的态度，采取引导的方式改正；对其中的智慧闪光点、创造性的火花等及时地加以肯定，赞美学生，使他们焕发出更高的学习热情和更强的自信心，并且产生一种强大的内在驱动力，使他们自觉自愿地投入到学习中去，极大地提高学生学习的自主性．

通过设计性实验的研究，让学生在实验设计的过程中结合实验方法的创新、实验装置的改进、实验仪器的调试和修理，既动手又动脑，在实践中促进创造性思维能力的发展，给学生自主学习、独立思维、创新设计的空间，使学生的主体性得到最大发展．

素质教育的价值取向是培养学生的创新能力，大学物理实验课程是高校实施创新人才培养的重要基础课程之一．如何在大学物理实验课中实施素质教育，是教师应该认真探讨的问题．

参考文献

1 高艳阳，等.对设计性实验的认识与思考.实验技术与管理，2003(6)：125～127

2 韩春艳.在大学物理实验教学中发展学生主体性的教学策略的研究.山东师范大学学报,2006(10)

3 谢汇章，等.大学物理实验教学中的素质教育.中山大学学报，2004(3)