大学物理实验教学培养学生自主学习能力的探索与实践

李俊玉

摘 要 大学物理实验是理工科培养学生多方面能力的一门课程。文章阐述了开设大学物理实验的意义，分析了我们学校实验教学中存在的问题。在此基础上通过建设网络学习空间、改进教学方法、科学处理数据、完善实验教材等教学实践，提高实验教学水平，探索培养学生学习的自主性和独立性的新方法。

关键词 微课 翻转课堂 讨论法 硅光电池

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.05.055

Exploration and Practice of College Physics Experiment Teaching in

Cultivating Students' Independent Learning Ability

LI Junyu

（Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）

Abstract College physics experiment in science and engineering students a course many abilities. Explained the significance of open university physics experiments， analyzed the experimental teaching in our school problems. On this basis， through the construction of a network of learning space， improve teaching methods， scientific data processing， experimental teaching materials to improve teaching practice， to improve the level of experimental teaching， to explore new ways of autonomy and independence of student learning culture.

Key words micro-lesson; flipped classroom; discussion method; silicon photocell

大学物理实验教学是高等院校理工类专业教学体系的重要组成部分，它不但包含实验技能和操作技能，也包含实验过程中发现问题和解决问题的能力、综合分析能力、创造性思维能力、总结表达能力，还包含实验者的科学态度、求是精神、坚忍不拔的意志、追求真理的勇气及爱护实验仪器、节约实验材料的良好品德和科学习惯。它在提高学生的科学素质、思维方法和科学研究能力方面起着无可替代的作用。因此，加强物理实验教学，提高实验教学效果，在竞争激烈的当今社会，更是占着举足轻重的地位。研究性学习是一种以问题为载体，以主动探究为特征的学习活动，是学生在教师指导下在学习和社会活动中自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程。①实验中培养学生的自主学习能力更为他们参与社会激烈的竞争提供了有效的工具。如何让大学物理实验教学发挥最大的作用？我们首先对大学物理教学现状进行了深入的分析，并探索了一系列可行的措施：

1 大学物理实验的教学现状及存在的问题

我校属于地方性工科院校，两校区办学，大学物理实验开设两个学期，总共设置了近四十大学物理实验。每个学生每学期安排做九个实验，每个实验由三四个老师全权负责整学期的课程。然而在近几年的大学物理教学实验教学实践中，笔者感到存在着一些问题：

在教育理念上，教师普遍重视知识的传授、理论的指导，轻视对学生自主能力和动手能力的培养。传统的教学都是教师先详细地讲解实验原理，然后再告诉学生实验内容和步骤，有些实验甚至还要进行一些演示。学生基本上不动脑子，按照老师讲解的步骤进行简单的重复，大大扼杀了学生的积极主动性。

缺乏一个开放的实验交流平台。我们要求学生课前写出预习报告，但是相当一部分学生只是形式上完成了，预习报告盲目抄书，漫无目的，不知道预习什么，有的甚至相互抄袭。究其原因主要是教师指导不到位，学生预习没有明确的目标，没有激发学生的积极性。缺乏相互交流的平台，预习过程中遇到问题无法解决，课后实验报告不能及时反馈。

在大学物理实验课程建设上强调实验设备、场地、环境的建设，不重视实验教学环节的建设。传统的教学方式、实验考核形式单一等因素造成了学生对待实验的态度马马虎虎、敷衍了事。课前不认真预习，课堂上做实验漫无目的，数据造假。课后实验报告相互抄袭，教师批改报告时经常出现多个同学测量数据不同，计算结果完全相同的现象。诸如此类的现象，让物理实验教学失去了它原有的功能。

2 实验教学中培养学生自主性的具体措施

我们以《硅光电池的特性研究》②实验为例，就如何在有限的时间内培养学生自主学习能力和动手能力进行了深入的研究和探索，这一学期的课堂教学实践总结如下：

《硅光电池的特性研究》实验步骤简单，但涉及到的原理对刚上大二的学生来说比较复杂，学生还没有接触PN结这一方面的基础知识，对PN结工作原理和单向导电性的概念很难接受，再加上光电效应的知识大学物理还没有讲到。以前实验教学中，开始操作之前都会给学生讲解PN结的形成工作原理等方面的内容，但是原理与实验步骤联系不大，不掌握原理也能完成实验。所以课前讲解对学生没有吸引力，即使认真听课的学生能理解的也非常有限。学生被动的按步骤做实验、盲目的得到实验数据，实验效果非常不好。实验过程中提问问题一问三不知，实验做完之后预习思考题都回答不上来。课后抄报告现象非常严重。究其原因是学生升入大学后对主动学习很不适应，加上对实验课的不重视，以及实验考核只看结果，不重过程。造成了学生蒙混过关。为了改变这种现状，我们进行了深入的教学改革，让学生自己去研究，利用物理实验培养学生的自学能力，表现能力，设计实验步骤的能力和发现问题解决问题的能力。让学生在明明白白中完成实验。

2.1 建立开放的大学物理实验交流平台，利用微课加强课前的预习指导

我们在第一次上《大学物理实验》时要求学生实名加入E-Learning学习空间，方便教师和学生之间的交流。我们对每个实验都设置了交流空间，上传了微课视频。利用短小精湛的微课视频强调实验的目的，让学生对我要干什么一目了然。在微课视频中设置问题，让学生带着问题去预习。《硅光电池的特性研究》问题如下：（1）PN结是怎样形成的？为什么具有单向导电性？（2）硅光电池的工作原理和负载特性？（3）LED发光二极管的发光原理？（4）书上的预习思考题及学生在自主预习中遇到的问题。（5）对于要求的实验内容，你准备怎么做？

提示学生可以通过网络，同学之间的讨论对提出的问题思考总结，形成系统的语言准备课堂讨论。并在微课视频中对仪器的各部分进行展示，通过仿真实验软件，让他们在预习中熟悉实验的各个环节和可能出现的问题，独立思考通过实验应掌握什么样的问题。让学生根据书本的内容简单设计实验步骤。

2.2 学习翻转课堂的模式，课堂教学采用问题讨论法，进一步明确实验目的和内容

因为课前已经预习过，可让学生自主上讲台对问题进行讲解讨论，下面同学提出不同的见解进行补充。积极参与讲解和讨论的学生实验成绩加分。没有主动参与讨论的老师提问，能够回答的不加分不扣分，没看书不能回答的扣相应的分数。因为每一次实验课的人数都是二十人左右，基本上每一个人都有发言或被提问的机会。这种激励方法促使每个学生去预习看书，大大激发学生的积极性。设置一个宽松的学习讨论范围，实验之前留出一定的时间，设置合理的问题情境，让学生去讨论，去探究，通过网络等各种方式鼓励他们自己找出解决问题的途径。

在一学期的课堂讨论中，发现学生们的思维非常开阔，能把各种各样的可能想象出来，比如讲到P型半导体和N型半导体的时候学生发挥丰富的想象能力，会把空穴想成一种特殊物质，形象的说电子就喜欢这种物质所以会互相跑向对方。让学生讲解单向导电性，正极和正极相连，负极和负极相连所以没有电流产生等等。所有这一切反映了学生在看书的同时发现问题，不懂的地方充分发挥了想象力，虽然有时候不能讲到点子上，但是学生在自学过程中这种奇思妙想是非常可贵的。学生集思广益，踊跃发言，说明学生真正的参与到了学习当中，作为老师，也真正的能体会到其中的乐趣。经过讨论学生在做实验的过程中胸有成竹，每个学生都能自己设计自己的实验步骤，而且在做实验的过程中会发现很多问题，比如说为什么反偏比正偏时输出电流大？为什么硅光电池光强一定时负载不同电压也不同等等？明明白白的做实验，学生的兴趣很高，课堂上相互之间讨论的氛围热烈。实验过程中发现的问题，由于原理知识理解得非常透彻，经过思考讨论基本都能自己解决。最重要的是实验真正得到了理解，基本没有相互抄实验报告的现象。其实只要能够独立完成的学生谁也不想去抄袭。有很多同学反映，这样的教学方式效果确实不错。

2.3 用科研的态度来影响学生，指导学生正确的处理数据和分析问题

我们在做科研的时候都要对所选的课题进行深入调研，实验过程认真负责，保证数据的真实性。所以我们教导学生一定要诚实，保证实验数据真实，不捏造数据，养成良好的科学态度。实验数据是学生通过实验获得的第一手资料，数据的处理和分析在整个实验过程中就显得至关重要，在数据处理中大胆的尝试各种方法，逐差法，最小二乘法，让学生体验origin软件处理数据直观性，便捷性。

2.4 完善实验教材，保证实验教材与实验仪器的一致性

大学物理实验难易差别较大，比较难的实验操作比较费时，实行起来比较困难，还有一些实验虽然简单，但实验教材和实验仪器不太配套，学生在没看到实验仪器时预习没有明确目标，书本上看到的实验内容、操作步骤和实际的实验步骤有一定的偏差也给学生的自主学习造成了一定的困难。调动学生预习的积极性，让学生主动的去探究、讨论。首先要保证实验教材的有效性。结合实验室的仪器完善实验教材，实验目的明确，实验步骤合理。预习思考题要紧密结合实验的原理与内容，要让学生通过回答预习思考题基本能把握实验的目标与内容，保证学有所获。

3 结论

通过两学期的教学实验改革，深深的体会到教学要以学生为主体，真正的调动学生的积极性和主动性的重要性和必要性。通过课前预习，课堂讨论、课后数据处理和分析对学生进行一系列的自主学习能力的培养，大大提高了实验课的教学效率。坚持不懈地对学生进行这方面的训练，可以大大提高他们的自学能力，不但有利于提高实验课的教学水平，更能培养学生良好的学习习惯和自己解决问题的信心。大学物理实验教学都是小组教学，人数少便于管理，可以尽量采用这种教学模式，完成学生由被动学习向主动学习的过渡，提高大学教学质量。

基金项目：项目：郑州轻工业学院教改重点招标课题：大学物理内容布局与专业知识结构需求关系研究;郑州轻工业学院第十批教学改革与研究资助项目：科学素养教育课程改革的研究与实践

注释

① 庞维国.当前课改强调的三种学习方式及其关系[J].当代教育科学，2003（6）：18.

② 缪兴中.大学物理实验教程[M].北京：科学出版社，2006.