高校物理实验教学存在的问题及解决方法

高志忠

国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中指出：“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神，普遍提高高校学生的人文素养和科学素质”。实验教学是高等学校教学体系中一个重要组成部分，因此，实验教学是高校培养学生创新精神和创新能力的一个重要环节，更是一个独立的教学体系。改革实验教学，实行实验室的全面开放，势在必行。

一、高校物理实验教学现状与存在的问题

传统的实验教学模式目前已不适应实验教学改革的需要，成为阻碍实验教学改革和实验教学质量提高的因素。主要表现为以下几点：

1.思想认识不足，导致实验教学体系不够合理。高校长期认为实验教学是理论教学的附属环节，只是为了更好地学习理论知识。认为实验设备、场地、环境的建设是评估的硬指标，不重视实验教学基本规律和实验教学创新的研究。

2.设施匮乏或老化，影響实验室的全面开放。由于高校招生规模的不断扩大，大多数学校教育资源紧缺、实验设备难以更新的现象日益突出，再加上实验室管理模式落后，开放程度低，使得有些专业教学实验已经名存实亡。如果不能及时引起应有的重视，并加快改革步伐，将对高等工科专业人才综合素质的培养产生负面影响，严重制约着教学水平的提高和人才的培养。

3.教学观念和方式落后，难以激发学生的兴趣 绝大多数实验课程以“教师为中心”，“重知识、重形式、重验证”的倾向仍然十分严重。

二、高校物理实验教学改革的构想

1.以素质教育为目标，建立三级实验教学体系

（1）基本型实验

本级的实验教学，一 是让学生了解实验设备原理，掌握操作方法；二是让学生掌握基本的实验理论和实验方法。主要开设基本量的测量、基本物理现象与规律的观察和分析、基本仪器的使用、基本测量方法和实验技能的训练，以及不确定度的计算与分析等。本级实验台阶较低，有利于学生较快适应大学物理实验的要求。

（2）提高型实验

包括综合性、设计性、应用性实验。本级的实验教学是让学生运用所学知识，观察、分析一些典型的工程技术问题，启发学生积极思维、勇于创新，接受科研试验方法的初步训练，为今后的工作打下坚实基础。

（3）研究创新型实验

本级的实验教学是为了让学生独立开展科学研究实验，对于提高整个实验教学质量以及检验学生学习效果具有重要作用。预设几个实验研究方向，让学生根据自己专业或喜好组成兴趣小组，自主设计实验内容，实验仪器和方法，在相关教师指导下探索研究。

2.注重现代信息技术在物理实验中的应用，促进实验室的全面开放

充分发挥现代信息技术在物理实验中的应用，开展虚拟、仿真实验和计算机实测实验教学，开发计算机辅助实验教学和多媒体实验教学软件（硬件）。这种实验方式的优点是显而易见的，但是目前相关实验项目、内容、形式远远没有真正达到吸引学生主动参与实验的目的。

利用虚拟实验，可以保证每个学生都能自己动手做实验，观察实验现象，验证公式、原理、定理，提高学生实际动手能力。同时，对于难做的实验，学生可以重复进行实验，并且不受时间、场地、安全等实际实验条件的限制，既方便了课堂的实验演示，增加了课堂内容，同时又可以减少以往实验中的盲日操作、仪器损坏等现象的发生。

3.创设实验问题，促进学生创新思维，培养学生的兴趣

爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。”这是因为解决一个问题是已有知识技能的应用，而提出一个新问题需要有创造性的思维能力。问题意识是思维能力的动力，是创新思维形成的基石。强化学生的问题意识是培养学生创新精神的起源，也是培养学生创新能力的核心。在物理实验教学过程中，教师要尽可能的创设问题情境，鼓励学生质疑，通过实验让学生提出问题、拓宽思路、纠正错误、解决疑难。

如牛顿第二定律的研究实验，牛顿第二定律的表述是这样的：F= ma（其中F表示外力，m为系统总质量，a为加速度），而学生由实验求出的经验公式是F= ka+c，F与a具有线性关系，k与m理论公式相比较，与在误差范围内是近似相等的，学生提出为什么会出现一个截距c呢？这时教师要及时引导学生分析原因，从物理系统的运动情况来探讨、研究，c是一个力，是运动物体与气垫摩擦的粘滞阻力、轻线与滑轮的摩擦力综合作用的结果，是由系统误差引起的。

通过探究性的实验训练，不断激励学生通过实验、观察、讨论等探索手段提出各种问题，让学生在实验中掌握探索物理问题的思路和方法，即提出问题→设计问题→实验探究→讨论分析→得出结论。这样才能使学生树立问题意识和创新意识，逐步培养学生的探究兴趣和创新思维能力。

4.加强实验技术人员的知识更新

实验技术人员是实验室工作的主体，实验室的一切工作，都需要靠具有创新观念的人进行策划和操作。在科学技术发展迅速的今天，要求每个人都不断更新自己的知识，把终身学习作为自己生活的一部分。只有不断地加强对实验技术人员的培训和接受现代化教育，不断地更新知识，吸取新知识、新技术、新方法，才有可能在实验室工作中做出创造性或创新性的事。只有经过各种培训学习，才能提高实验技术人员或队伍的整体素质，从而为实验室创新工作提供一定的保证。实验技术人员要树立以学生实践为中心以及服务于教学和科研的观念。为学生提供良好的实践环境，提高学生的实践能力；为实验教学和科研工作提供一个良好的环境条件，保证顺利完成教学、科研的各项任务。改变过去实验室只为实验教学服务的思想，充分发挥实验技术人员的才能和智慧，去满足学生实践和参与研究的需求。

实验教学改革是一项长期的系统工程，需要在实验项目、教学方法、教学模式、实验教师培养等诸多方面进行不断的探索，才能逐步摆脱传统落后僵化的教学体系，形成一种科学、合理、有效的实验教学新体系。本文通过分析目前物理实验教学中存在的问题，指出了传统实验教学模式的局限性，有针对性地提出了物理实验教学体系改革的思路，并进行了初步探索与实践，获得了较好的教学效果。尽管进一步的深入探索还会遇到很多困难和挫折，但只要我们能坚持从实际出发，以学生为本，正视困难，不断总结和学习，就能使实验教学改革朝着正确的方向稳定发展。