当代大学物理实验教学方法改革探析

于 涛

（江汉大学，湖北 武汉430056）

当代大学物理实验教学方法改革探析

于 涛

（江汉大学，湖北 武汉430056）

在大学物理实验教学过程中应以大学物理实验课程的培养计划和实施素质教育为目标，采取灵活多变的实验教学方法，注重学生的主体作用，引导学生积极思考，重视教学互动，重点培养学生的研究创新能力和实际操作动手能力。同时结合当今科技的最新发展，注重实验的科技性、创新性、实用性，以科研方式组织教学，充分激发学生对科学研究的兴趣，提高学生的综合素质。

大学物理实验；素质教育；学研结合；教学方法

大学物理实验是整个大学物理课程教学体系的重要组成部分，其教学水平是高等学校对当代大学生实施素质教育能力水平的重要体现。著名物理学家量子力学奠基人普朗克曾说过:“物理定律不能单靠思维来获得，还应致力于观察和实验”，由此可见实验教学在大学物理教学中的地位是至关重要的。在大学物理实验课程中应注重培养学生的动手能力和创新能力，培养学生理论联系实际特别是与当代科技发展相结合的综合能力，因此大学物理实验在适应科技发展与社会进步对人才需求方面有着不可替代的作用，它是大学生进入大学接受系统实验方法和实验技能训练的开始，是培养学生动手能力和创新意识的基础，同时也是对整个大学物理课程体系基本教学要求的有力补充，这对在中国高等教育实施培养全面发展人才这一战略目标是不可或缺的。

在科技高度发达的今天，各学科之间进行广泛深入的交叉和融合已是必然趋势。当前的大学物理实验已和数学、化学、材料学以及计算机科学等基础和应用学科之间存在密切的相互交叉和联系。在实验教学方法的研究方面，我们结合实验教学实际，分析现阶段存在的问题，就如何真正在大学物理教学实践中实现以学生为主体去实施实验教学，调动学生的学习积极性以及如何掌握大学物理实验这门课程总结了如下教学经验。

1 充分发挥学生主体作用，引导学生积极思考，重点培养学生的动手能力

学生是教学活动的主体，这一点同样适合大学物理实验教学活动。在传统的大学物理实验教学过程中，学生先提前写实验预习报告，网上预约实验，在上课时老师先讲解实验目的及原理，然后讲解仪器操作过程以及实验注意事项等等。学生随后按照老师的讲解过程逐步重复实验，测量数据，验证实验现象及处理实验结果。这种教条式的教学模式忽视了学生的主体性，在很大程度上抑制了学生的积极性和主动性，使得学生过分依赖老师，不能独立思考问题。为了避免实验教学过程中学生主动性的不足，教师首先应引导学生了解实验原理、设计理念、实验仪器的结构特征和运行机理等基本知识，引导学生主动思考，发挥他们在实验教学中的主体作用，其关键是调动学生做实验的积极性。同时实验教学过程中所用到的内容与课堂教学中的物理知识是密切相关的，因此要及时引导学生对已学过知识进行提取并灵活运用，在此基础上接受新知识、新方法。在实验教学中，一个实验往往要用到几个不同领域的知识点，并且更加强调实验的方法和知识的交叉应用。多数情况下与实验相关的知识点之间并没有直接的对应关系，因此教师还应该引导和提高学生综合运用交叉知识的能力。如何将所学知识进行灵活运用是物理实验教学中的难点，这需要实验老师认真备课，将所用知识点进行有机结合起来。

实验教学的初步目标是获得实验数据，这是师生都十分重视的重要环节。然而相对于实验数据，实验的实际操作分析过程才是最重要的，因为这有助于培养学生的动手能力。实验课的最终目的是扩展学生知识面，培养动手能力，因此在此过程中师生之间的双向互动是非常必要的。学生跟老师的讨论可以加深对实验原理的理解以及增强对仪器操作的熟练性。互动教学为师生之间、学生与学生之间架起了相互交流的桥梁，为共同掌握实验知识以及获得可靠实验数据提供有力保证，因此充分发挥学生的主体作用就成为物理实验课堂互动教学的关键。充分发挥学生的主体作用，以学生为中心并不意味着教师责任的减轻和教师作用的降低，恰恰相反，这对教师提出了更高的要求。大学物理实验教学过程中的教学互动可以激发学生的学习兴趣，引导学生在教学过程中积极思考。

另外，实验教学过程中老师还应起到主导作用，教师是整个大学物理实验的“总导演”和“工程师”。实验过程的把握、实验结果的合理性等都需要教师严格把关。有些教师怕学生提问一方面可能打断自己的讲课思路，另一方面有一些问题可能立即回答不出来，使自己处于尴尬的境地，影响自己在学生中的形象。这会造成学生被动的接收知识，学生学习的兴趣也会受到影响。而随着社会的发展，科技发展日新月异，为了能紧跟时代步伐以及获取新的知识，我们教师要不断加强学习，更新知识储备。当具有了很高的业务素质，才不至于被学生问倒，才不怕被学生问。只有这样才能在教学中圆满的完成学生在课堂中提到的各种问题，满足互动式教学的要求，圆满完成大学物理的教学任务。

总之，实验的目的主要考查学生对特定问题的理解与动手能力。做好大学物理实验，能够使学生加深对相关物理理论知识的理解，增加对物理学的兴趣。因此深入探讨实验教学方法并有效实施，对培养学生分析、解决问题的能力有非常重要的作用。实验教学方法的研究，尤其是如何真正以学生为主体的教学方法研究是进一步深入推行教学改革的重要内容和措施，也是实现教学目标的重要保证。在现实的实验教学过程中，应以实验原理为指导，从学生已学过的知识点出发，采用研讨的方法引导学生读懂物理实验的原理，理解物理实验设计理念和实验方法，使学生掌握物理实验的实验技能，有效地激发他们的学习兴趣。最终在大学物理实验教学实践中让学生主动参与、积极思考、勇于创新。

2 结合实验内容，把与之相关的经典物理学内容渗透到大学物理实验教学中

将物理学经典内容巧妙运用在枯燥的大学物理实验教学过程中，不仅可以提高学生的兴趣，而且可以起到事半功倍的效果。著名美国教育学家拉比指出“只有把科学和人文科学融为一体，我们才能期望达到与我们时代和我们这一代人相称的智慧的顶点”。教育家第斯多惠也说过“教学成功的艺术就在于使学生对你所教的东西感到有趣”。这表明要在物理实验教学中渗透物理学史的教育，讲解一些生动有趣的物理学故事、发展史等，在物理实验教学中潜移默化的进行渗透式教育。

在实验预习阶段，多搜集与实验有关的物理学史资料，通过张贴或提前分发资料等方式让学生初步了解与实验相关的内容，引导学生通过阅读资料来认识实验。提供给学生的资料内容应尽量全面且有代表性，这些内容应包括实验的设计思想、实验过程、实验应用、相关的趣味故事等。学生来到实验室后，再适当将物理学史的内容渗透到实验课程的教学过程中。例如在做音频信号的光纤传输实验时，应注重关键词“光纤传输”的解释。历史上关于“光纤传输”的故事非常多且有趣。应当将“光纤传输”发展过程中几个重要的特点提供给学生:光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段。光纤通讯的特点是通讯容量大，比电通讯容量大千万倍，在两根光纤上可以传递万路电话，或上千路电视；保密性能好，抗干扰性很强。1875年，世界上第一台电话问世，5年后贝尔发明了一种利用光波作载体的光电话，但是由于找不到理想的光源和传输媒介，因此光纤通讯长期得不到发展。直到1966年，英籍华人高锟博士首次利用无线电波传导信号的原理，提出了利用光纤长距离传输光波的设想，并且还认为可以生产出一种有实用意义的低损耗光纤。这一产品问世后，在世界各国出现了一个研究光纤通讯的高潮。1975年，美国亚特兰大实验室的光纤通讯实验成功。1983年，美国贝尔实验室在美国东、西海岸铺设了长度分别为600公里和270公里的两条光纤通讯的主干线。此后，世界其他国家也先后建立了许多中短距离的光纤通讯系统。1972年，我国开始进行光纤通讯研究，而今已广泛用于邮电、电视等领域。

进入实用阶段以后，光纤通信的应用发展更为迅速。80年代后逐渐改用单模长波长光纤（1 310 nm），到90年代初，通信容量扩大了50倍，达到2.5Gb/s。进入90年代以后，传输波长又从1 310 nm转向更长的1550 nm波长，并且开始使用光纤放大器、波分复用等新技术，使通信容量和中远距离通信继续成倍增长，因此光纤广泛地应用于手机、电话以及中长途网络通信中。

上述内容的介绍使得学生对“光纤通讯”产生浓厚兴趣，进而可以增强学生做实验的积极性和创造性。灵活的将与物理现象相关的经典故事贯穿到实验教学过程中，会使学生产生浓厚的兴趣，让学生并怀着一种好奇的心情来做实验，并从中感受到物理规律的作用，往往会达到事半功倍的效果。

3 结合当今科技的发展，以科研方式组织教学，注重实验的创新性、实用性、科技性以及可操作性

在大学物理实验教学过程中，将当今科技发展的最新成果和实验教学有机结合起来，这对学生灵活运用基础知识、科研创新能力的提升起到极大的帮助。物理实验教师可以发挥自身的优势，将自己在科研过程中的研究方式和思维方法灵活运用到实验教学过程中，同时结合专职实验教学人员对实验环境的熟悉程度，包括实验规范、仪器设备的操作等优势，互相配合学习，实现共同进步。

2012年10月27-28日，在江汉大学举办的第二届湖北省大学生物理实验创新设计大赛充分说明了大学物理实验不能脱离当代的科技发展。本届竞赛的目的在于充分发挥湖北省高校物理实验教学示范中心的示范作用，提高物理实验的教学质量，同时激发大学生对大学物理实验的兴趣，培养大学生严谨的学习态度、科学的研究方法、综合运用物理知识解决实际问题的能力和进行实验研究能力，提高学生的创新意识，为优秀拔尖人才脱颖而出创造条件。这使得大学物理实验在创新性方面有了广阔的展现机会。比如在大赛中有很多是关于研究汽车超速报警、汽车相对安全距离警示以及太阳能发电电池等创新实验，这些实验都是从当今现实科技发展的需要出发，并且在结合所学的物理思想和原理的基础上进行发展和延伸，参赛作品更注重产品设计的科学性、方法和技术上的创新性。通过这次物理创新设计大赛使得同学们体会到学习知识的重要性，认识其应用价值及对社会发展的贡献。

在物理实验和当今科技发展相结合的过程中应当注意实验的创新性、实用性、研究性以及可操作性，充分激发学生对科学研究的浓厚兴趣。在实验的设计过程中应注意实验内容的选择、实验方案的设计等重要步骤。同一个实验，同样的教学设备会因为教学方法的不同而产生不同教学内容和教学效果。开设与科技发展相适应的创新性实验可以进一步开阔学生的眼界和思路，拓宽学生的知识面，提高学生对基本理论、实验方法和实验技术的综合运用能力，激发学生强烈的学习热情与兴趣，让学生站在课堂就可以了解科技前沿与应用。例如在开设研究创新性实验时，教师可以组织与近代物理实验相关领域的课题，以科研方式组织教学。首先学生通过查阅文献资料理解相关领域的基本知识、基本方法及应用范围，然后在教师指导下确定研究课题的研究内容、设计实验方案、完成实验，最后写出研究性小论文，这种研究创新性实验可以以学生个体或科研小团队的形式进行。研究创新性实验内容和题目可由学生自命题或部分自命题，由教师审核命题，并指导学生完成实验。

同时，在设计大学物理实验时，还应注重实验的实用性以及可操作性。从实验内容来说，它可以是基础性实验或综合性实验。由教师给定的实验题目、实验要求及可供学生选择的实验条件，由学生自己提出设计思想、拟定实验方案，选择测量仪器，确定实验条件、实验参数，并基本独立完成实验的全过程。实验的实用性和操作性为提高学生的创造性思维和动手能力提供了有力保证。

4 结 论

在大学物理实验教学中，要根据教学内容的难易程度、学生认知水平、心理状况、教学环境等因素进行因材施教。在运用各种灵活多变的实验教学方法同时，也要注重对不同专业、不同班级学生实验的安排与设计。利用研讨式教学方法，充分发挥学生的主体作用，渗透科研，激发学生研究兴趣，同时重视教学互动，让学生也参与到大学物理实验的设计与操作中。通过大学物理实验的教学提高学生的综合能力，挖掘他们的研究创新潜力。只有这样才能达到最好的教学效果。

［1］ 霍剑青，王晓蒲，杨旭，等.大学物理实验教学方法和教学资源建设的研究［J］.实验室研究与探索，2008（27）:11-13.

［2］ 益文杰，宋国琴，李玉红.充分发挥学生的主体作用——大学英语课堂互动教学的关键［J］.承德医学院学报，2009（4）:92-93.

［3］ 王道俊.教育学［M］.北京:人民教育出版社，2009.

［4］ 侯廷平.《大学物理》教学方法改革［J］.武汉科技大学学报，2012（35）:113-115.

Investigating teaching methods of college physics experiment

YU Tao
（School of Physics&Informational Engineering，Jianghan University，Hubei Wuhan 430056）

Basing on the course training plan and goal of quality education，teachers should take some flexible teaching methods in college physics experiment teaching process.Meanwhile student's innovation capacity and practical ability should be accounted especially.Teachers can guide students to think and pay attention to the interactive teaching method.Combined with today's development in science and technology，organizing the experimental teaching with scientific methods is necessary.When preparing the experiment，teachers should focus on novelty，practicability and scientific properties of experiment.These methods can fully arouse students 'interest in scientific research，and improve the overall quality of students.

College physics experiment；Quality education；Science research combination；Teaching methods

G642.0

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.01.039

1007-2934（2015）01-0119-04

2014-12-17

江汉大学高层次人才科研启动经费项目（2013016）