应用型本科院校大学物理实验教学的实践与思考

笪诚

摘    要： 随着经济发展和工业化进程推进，社会对应用型人才的需求越来越多，高等教育正走向以培养应用型人才为主的多元化教育。新形势下，大学物理实验教学工作面临许多新问题，本文对这些问题进行思考与探索，试图在教学实践中解决这些问题，推动大学物理实验教学进步。

关键词： 大学物理实验    应用型本科院校    教学手段

随着我国国民经济快速发展和工业化进程不断推进，地方经济对高等教育本科人才类型的需求趋向多元化，特别是对应用型人才的需求越来越大，高等教育正在从精英教育走向以培养应用型人才为主的多元化教育。这种形势下，作为基础实验课的大学物理实验应如何适应形势发展呢？笔者作为有多学科背景（本硕博专业不一样）的教学人员，在大学物理实验教学实践中有诸多体会，并对目前大学物理实验教学中存在的问题和对策进行一系列思考。

一、对大学物理实验和理论课教学进行整合同步，改变理论与实验割裂的现状

目前大学物理和大学物理实验是两门独立课程，往往是同时开设的，造成很多实验在做的时候，实验原理在理论上还没有学习，极大影响实验效果。应根据大学物理课程的教学进度，调整大学物理实验项目顺序，让大物实验在该实验涉及的理论讲授后一周内进行，使学生通过实验及时验证所学理论知识，同时用学习的理论解释实验现象，达到理论联系实践的效果。

建议本着教育以人为本的原则，将大学物理课程理论教学与实验教学统筹协调安排，可能的话将大学物理实验和理论课整合成一门课，实验作为整个课程一个不可割裂的部分看待（就像其他课程一样），有利于任课教师整体考虑理论与实验的关系。

二、对大学物理实验内容、实验管理方式、实验教学方法和手段进行改革

1.实验内容改革

目前大学物理实验项目较多，而学时一再压缩，要想都做不现实。那么哪些实验该做，哪些实验选做甚至不做，才能达到最佳效果呢？教学实践中应根据不同专业后续课程的需要，对大学物理实验进行取舍。如对机械工程专业来说，力学类实验最有用，应该都做，而像弗兰克-赫兹实验就没必要做。对电子科学与技术专业来说，力学类很多实验如单摆测重力加速度就没必要做，而弗兰克-赫兹实验应该做。还有些实验，如长度测量和误差处理，应该所有专业都应该做，因为基本测量方法和误差处理所有专业都会涉及，也是所有实验的基础。可以根据不同专业分成必做实验和选做实验，必做实验是与本专业后续课程密切相关的，所以必须做，而选做实验是学生根据个人情况有选择性地做。具体是机械类专业力学类实验全做，部分光学实验如牛顿环测厚必做，电学和热学部分实验选做;而电子信息类专业电学和光学实验全做，力学和热学部分实验选做等，总之大学物理实验项目应充分征求各专业的专业课老师的意见，利用好有限的大学物理实验学时，以做到学以致用。

另外大学物理实验课程教学内容应注重与最新科研、工程和社会应用实践的联系，融入科技创新和实验教学改革成果。

2.实验管理方式改革

目前我国应用型本科院校大学物理实验课有规范化教学和开放式教学两种模式。规范化教学是由实验指导教师指导学生在规定的上课时间内完成既定实验项目;而开放式教学是将实验全部摆出，学生根据自身情况预约时间选择实验项目到实验室完成，实验教师只在实验室值班和答疑。目前大多数应用型本科院校由于人力物力的原因采用规范化教学;少数条件好的学校采用开放式教学。教学实践中发现这两种模式的单一采用已不能适应需要，应采用二者结合的方式。学生初学这门课的时候采用规范化教学，通过几次规范化实验课，让学生掌握一些基本实验技能、实验方法与处理数据技巧，使其初步具有独立操作能力。然后将部分实验开放，由学生自由选择项目做。如电学实验，先采用规范化教学法，让学生熟悉电流表和电压表等仪器的用法，掌握基本技能，再采用开放式教学，将惠斯通电桥的应用、电表改装及校准等实验需要的仪器摆出，由学生选做。学生自己设计实验方案，自己挑选仪器。这样学生既受到规范化工程训练，又提高学生物理学思维和独立工作能力，为今后专业实验奠定扎实基础。

建议有条件的应用型本科院校的大学物理实验室建立自己的教学网站，学生在网上根据每学期实验设置情况选择实验项目和实验时间，同时允许学生退选和补选实验，给学生一定的回旋余地。学生通过网络及时了解实验成绩，通过网络社区与老师讨论，这种“交互式”师生关系能充分调动学生的学习积极性和主观能动性，激发学生对实验的兴趣，培养学生创新意识和能力。

3.实验教学方法和手段改进

大学物理实验要重视演示实验的功能，增强学生的学习兴趣。对一些实际生活中难以见到的物理现象，演示实验能增强理论讲授的说服力。而与生活生产密切相关的高科技含量较高的演示实验对引导学生了解科学前沿具有重要意义。对一些不易实物演示的，则可通过计算机模拟，如微观的、宏观的、极慢的、极快的物理过程采用计算机进行逼真模拟，放大或缩小物理场景，将物理过程形象地展示在学生面前，使学生透彻理解物理本质。建议教师自制一些演示实验的工具，学校投入一定经费购置一些演示仪器，供大学物理实验教学使用。

大学物理实验同样重视仿真实验，如用有关软件模拟电场线，磁力线的分布，让学生通过仿真实验获得对物理知识的感性认识。部分大学物理实验还可考虑与专业实验对接，如三线摆测物体的转动惯量可以考虑和理论力学或者机械原理的有关专业实验对接，以达到提高学生知识水平和能力的目的。

实验数据处理和作图是大学物理实验中的重要环节。部分实验数据繁杂，计算量大，手工绘图粗糙，处理结果偏差较大，使学生花大量时间用于数据计算而忽视实验本身的物理内涵，本末倒置，因此建议在大学物理实验教学中引入相关软件，如Excel、Matlab或Origin用于数据处理和绘图。

4.在实验中引进物理学史教育

注意在大学物理实验课中引入物理学史教育，可以受到良好的教学效果。做实验时，介绍一下该实验在物理学中的历史地位和影响、最初思路方法、做该实验的第一个科学家，道出相关理论的源流、发展、验证和形成过程，激发学生好奇心和兴趣，使下面的讲解变得容易，实验效果无疑非常好。同时通过物理学史的介绍将相关理论知识联系在一起形成知识面，从而加深学生对理论知识的理解和掌握，对科学家事迹的介绍有利于培养学生实事求是的科学态度和严谨认真的科学精神。所以，大学物理实验课中引入物理学史教育具有重要意义。

三、在大学物理实验教学中贯穿安全教育和爱护设备教育

1.培养学生安全意识

安全意识是当代大学生的基本素养之一，但在大学物理实验教学实践中，发现很多学生安全意识淡薄，这一点在电学实验中尤为突出。特别做交流电实验的时候，有同学图省事改动线路时不切断电源，带电操作，这是非常危险的事情，极易产生人身伤害。建议大物实验时，把实验安全问题放在首要地位，树立学生的安全意识，告诫学生按照实验规程操作。还有些同学纪律散漫，在实验过程中打打闹闹，很容易跌倒，地上有开关，弄不好碰破了头会导致人身伤害，所以在大学物理实验教学的同时要贯穿安全教育。

2.培养学生爱护实验设备、爱护公物的意识

在大学物理实验教学中，发现很多同学对实验设备不爱惜，如电学实验中，个别人不按要求，将电压一个劲儿往上调，导致白炽灯烧掉了，还有个别同学野蛮操作，特别对示波器的探头线，经常硬拉强拽，造成不必要损坏。对导线的插拔有时不按照要求捏住根部进行，而是强拉线身，导致很多导线看似是好的，实际上已经不导通了。

针对这个问题，应该对学生展开爱护实验设备教育，在给学生演示示波器探头线和导线插拔的正确方法时，严肃实验室纪律和操作规程，让他们明白只能将电压调到实验指导书允许的上限就不能再上调了，另外引导学生想一想，为什么现在实验室的好多设备不能用，有那么多故障，是什么原因造成的？师兄师姐们过去是不是也像我们现在这样不爱惜设备，导致现在很多实验开展起来困难重重？如果我们继续不爱惜实验设备，那我们的师弟师妹们以后做这些实验的时候不是情况更糟吗？很多同学都表示一定要爱惜设备，不能给师弟师妹们留下烂摊子。

经过几次实验时的安全教育和爱护设备教育过后，学生的安全意识有了明显提高，操作设备温柔多了，在做光学实验的时候，都知道不能用手捏透镜，收到良好效果。

四、在大学物理实验教学中贯穿素质教育和育人功能

1.组织纪律性、协作精神和团队意识培养

大学物理实验教学的根本目的是培养人，组织性、纪律性、协作精神和团队意识是新时代大学生必备的素质，大学物理实验教学中，发现不少学生组织性纪律性很差，协作能力很差，实验前不预习，实验过程中毫无头绪，大声喧哗，实验课迟到缺勤现象严重。教学实践中，我通过班干部和部分同学了解到班上哪些同学学习比较认真，态度比较端正，指定他们担任各个小组的组长，让他们在实验前督促同组人提前预习，来实验室时互相提醒不迟到，实验后及时写实验报告。另外指定动手能力比较强的同学轮流演示实验，具体措施是自己主动报名加其他同学民主推荐，排定每次实验演示的同学，这些同学在实验前认真预习，吃透实验精神，有什么问题在实验前事先和我沟通，并且提前将实验预做一下，总结出现的问题并准备解决预案。正式上实验课的时候，让这个同学演示给其他同学看，我在旁边讲解，提醒大家注意事项，以及可能出现的现象和解决办法，在确认同学们都弄明白的情况下，让他们2～3人一组分组实验，实验中出现的问题让他们及时举手向我提问，我及时帮他们观察出现的问题，引导他们用书本上的理论知识进行分析，找出症结，并最终顺利完成实验。

2.规范性实验报告和应用文写作能力培养

实验报告是对一项实验工作做出规范的、全面的、实事求是的总结，并以书面形式表达出来。撰写完整规范的物理实验报告是教学的重要环节，也是当代理工科大学生的基本技能技巧。但在大学物理实验教学实践过程中发现很多大二学生居然不知道完整的实验报告怎么写，这些学生的实验报告往往是将测得的实验数据一罗列，就没下文了：没有分析，没有结论，没有思考。

针对这个问题我以“怎样写实验报告”为题在实验前给每个小组都详细讲解一遍：应该如何写，包括哪几个部分，要注意哪些东西，然后结合部分实验报告进行点评。并且提醒同学们实验报告是一种应用文写作，以后工作中，还可能有类似报告要写，虽然有所差别，但大同小异，套路是一样的，今天写实验报告，将来在工程技术工作实践中就可能要写研究报告、工程技术报告，所以同学们要高度重视它，切实提高应用文写作能力，为今后工作打下基础。

经过几次大学物理实验，学生的实验水平明显提高，一般问题都能自己解决，完整的数据表格也能轻松搞定，而且学生问的问题也上了档次，实验报告写得越来越认真，图表都很清楚、明显规范。很多同学都表示通过大学物理实验课，确实学到了不少东西，加深了对书本知识的理解，弄清楚了很多概念，而且改掉了过去散漫的作风，养成了严谨的工作态度，提高了协作精神，团队意识明显提高，受益匪浅，达到了素质教育的目的。

五、改进大学物理实验考核体系

改进实验考核方法，旨在提高教与学的积极性。目前大学物理实验考核由平时成绩与课期末考试成绩两块组成。平时成绩包括出勤率和实验报告撰写，期末考试成绩《大学物理实验（上）》是考核学生处理实验数据方法的掌握，而《大学物理实验（下）》是考核实验原理，导致学生实验过程中不认真对待，数据抄袭现象严重。不少同学在大学物理实验结束后做专业课实验，连万用表都不会用。为了保证实验课教学质量，建议对《大学物理实验（下）》进行实验操作考核。抽签决定考试项目并单人操作，当场评分。由于有期末单人操作考试的压力，因此学生的实验态度发生了根本性变化，由以往只注重实验结果向注重实验操作步骤及实验报告转变，态度积极认真，效果良好。

在对学生的考核上，强化平时成绩，平时成绩占80%，同时注重考查学生自学能力（预习报告，20%）、表达能力（数据处理和分析，20%）和操作能力（20%）。考核方式除笔试、抽签操作外，还应建立多元化实验考核方法，如学生自制实验器材的，或者改进实验方案的都可以折算成平时成绩的一部分，大大激发学生学习兴趣和创新能力。另外为了提高学生实际操作能力，缺做实验的学生允许补做或重做。

随着时代进步和教育改革深化，大学物理实验教学实践中还会面临更新形势，还会遇到更多问题，但我相信，只要秉承一颗责任心，坚持教书的同时育好人的原则，遇到问题想办法解决，甚至创造条件解决，就能不断提高大学物理实验的教学水平，推动大学物理实验教学进步。

参考文献：

[1]徐翠艳，符伟.工科大学物理实验教学模式的探讨[J].锦州师范学院学报（自然科学版），2001，21（4）：66-67.

[2]陈冬颖，任红.工科大学物理实验教学改革研究[J].合肥学院学报（自然科学版），2007，17（4）：81-83.

[3]路峻岭，陈信义，王延吉.强化演示实验，开展大学物理研究型教学[J].大学物理，2008，27（5）：44-45.

[4]郑志远，周惟公，詹志飞.提高工科大学物理实验教学质量的几点认识与实践[J].实验室科学，2007（3）：14-16.