基于大学物理实验教学现状的实验思想方法教学的探讨

梅忠义　宋丽影

摘要：在物理实验中所蕴含的思想方法是它的精髓，重视大学物理实验中物理思想方法的教学对培养学生的科学素质具有重要的现实意义。本文基于某重点大学工科物理实验教学现状的调研结果，分析了当前实验教学中存在的一些问题，进而论述了重视物理实验思想方法教学的必要性，并提出初步的教改设想和建议。

关键词：物理实验；教学现状；实验思想方法教学

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）26-0214-02

时代在呼唤教育的改革，提高学生的科学素质教育越来越受到世界各方的广泛关注。物理实验是揭示物理学奥秘的武器，是探索物理现象与本质的重要途径，物理实验在实验原理、方法和技能等方面具有很强的综合性，在锻炼学生的实践操作能力、启发学生物理思维、培养严谨的科学探索精神、提高学生科学素质等方面发挥了不可或缺的作用。为了解当前大学物理实验教育在培养学生科学素质方面所发挥的教育功能，笔者在某重点大学对该校13级本科学生开展问卷调查。本次调查虽然只在一所大学进行，但是调查对象涉及该校大部分工科专业，调查结果反映了很多工科大学的实验教学现状，有一定的普遍意义和参考价值。

一、对某重点工科大学物理实验教学现状的调研

为了调查当前一些工科大学生的实验能力情况，了解实验思想方法在物理实验教学中被师生重视与否的现状，笔者设计了15个相关问题进行问卷调查，每个题目都给出固定的选项，让调查对象选择最符合自己实际情况的答案。

1.调查对象。随机抽取某工科大学2013级本科专业电子科学与技术、地质学、应用物理学、电子信息工程、信息安全、交通工程、能源与动力工程、电子信息工程、自动化等理工科9个专业共350名学生作为本次问卷调查的对象，于2014年11月做了此次问卷调查。

2.调查过程。为了保证本次问卷调查的可行性和有效性，笔者在大规模调查前进行了试验性调查，在该工科大学12级本科学生中邀请10名学生参与问卷调查，在预调查的过程中，注意观察调查问卷的设置是否妥当，如有不完善地方可以进行调整。参与调查的10名学生都在20分钟内按要求做完了问卷调查，说明该问卷内容设置相对合理，可以正式展开调查。

正式调查选在13级本科学生在大学物理实验课的课前展开，在各实验教师和学生的配合和帮助下，共计发放问卷360份（加预调查的10份），回收352份，经过问卷中测谎题的设置筛选出有效问卷高达348份，符合高样本数，可以进行相关的数据分析，该次调查顺利完满地结束。

3.调查结果与分析。笔者对调查问卷的15个问题进行统计并输入excel表格中进行汇总分析。

物理实验是物理知识的先驱，物理实验的思想和方法、实验手段等是其他学科实验的基础。大学物理实验在培养创新型人才的科学素养、科学方法、科学思维和科学精神等科学素质方面具有不可替代的作用，它本应该是工科生非常喜欢的一门课程，然而在调查问卷中，48.8%的学生并不是很喜欢实验课，甚至有78.2%的学生反映当前的大学物理实验教学并不能满足他们的学习要求。值得欣慰的是，50%以上的学生认为实验中的物理思想方法同物理知识一样重要，问卷第6题中，只有13.5%的教师会重点介绍实验设计思想，12.3%的教师会重点介绍实验方法。究其原因不难发现在传统的教学观念中，大学物理实验普遍被认为是一种实践课程，在实验课上要求学生按实验教材给出的步骤测量出数据，实验结束后完成实验报告，让学生学会操作实验就算达到教学目标了。问卷调查结果显示，只有将近54%的同学对做过实验中的仪器和实验操作进行简单的描述或图示，在实验课上，只有10.6%的同学肯定自己能理想地操作实验，20.4%的同学比较善于做好实验记录并对结果进行分析，在实验中遇到故障只有11.2%的学生能自己独立解决，对实验中经常涉及的模拟法、补偿法等基本研究方法，只有24%的同学比较熟悉，能熟练使用列表法、作图法等基本的实验数据处理方法的同学只有6.6%。通过上述一系列的数据显示，大学物理实验课程并没有切实达到培养学生的基本科学实验技能、培养学生的科学思维和创新能力等目标。结合此次调查结果，笔者也查阅了大量文献资料，得出以下结论：当前的物理实验教学在学生的科学素质培养方面重视不够，在物理实验的课堂教学中，大部分教师在讲解实验时，都是对实验的操作步骤和数据处理进行着重介绍，而忽视了实验中蕴含的科学精神、科学方法等宝贵的物理思想。学生关心的也仅仅是测量数据和撰写实验报告，基本不去思考实验的思想和方法，只知道按教材步骤做，不理解也不去探究这样做的原因，导致在做完一系列的大学物理实验课后，学生不仅出现对基本的实验方法完全不知，还有实验兴趣下降、个人动手操作能力也没有提高的尴尬现象。更别提让学生掌握物理实验的丰富内涵、培养创新思维和提高学生科学素质了。这种忽略物理实验思想方法的教学理念割裂了物理现象和物理知识之间的内在逻辑联系，对培养学生的创新能力不仅没有促进作用反而会起到一定的阻碍作用，因为思想才是每一个具体实验的灵魂，只有掌握了灵魂才能真正地学以致用。笔者大量查阅资料几乎没有见到有大量涉及实验思想方法教学的物理实验教材，足以证明当前教育界对实验思想方法教学的重视程度远远不够。

由此可见，当前的大学物理实验教育改革应该重点考虑的问题之一应是如何加强实验思想方法教学，引导学生注重实验研究方法，在实验中培养学生的创新能力，锻炼学生成才从而推动我国的科学技术创新步入一个新的辉煌。在大学物理实验教学中，着重探讨实验思想方法的教学，把握大学物理实验的精髓对于培养学生的创新能力和科研精神，造就一批高素质的卓越工程人才有着重大的现实意义。

二、重视实验思想方法教学在大学物理实验教学改革中的必要性

重视实验物理思想方法在大学物理实验教学过程中的运用，对培养大学生的创新精神有很大作用，回顾物理学史，从古代物理学、近代物理学到现代物理学，它的产生和发展，都是科学前辈们运用创造性思维的成果。纵观历史，有哪一项重大的科学创新不是和科学思想的应用与发展有关？在物理学史上，牛顿创立了万有引力定律得益于他造诣颇深的数学思维，卢瑟福基于自己灵活的类比思维提出原子的“行星式模型”，伦琴发现X射线的最大助力是她的直觉和灵感，爱因斯坦创立相对论得益于理想化思维方法等。在物理学的发展长河中，几乎每一个物理实验的诞生都有一定的历史渊源和时代背景，尤其是历史上一些重大的物理实验所蕴含的丰富物理思想。在实验教学中向学生展示物理学家设计实验的思考过程以及物理学家所散发的科学精神，物理学家们在团体合作、思维的发散基础上完满解决科学难题的事例给学生培养团队合作意识和创新意识树立榜样。物理实验的思想方法方法不但适用于自然科学的研究，也适用于其他科研探究。在物理实验操作中经常会应用到分析、综合、抽象、概括、演绎等思维方法，这些思维方法更是学生进行思维活动所不能缺少的。“授人鱼，不如授人渔”，素质教育的核心要求是创新教育，是让学生知道为什么要这样去做。所以说学习实验的物理思想方法在培养学生的科学素质方面有更加长远的意义，远比仅仅学习实验的操作步骤受益深远。例如，实验方法中的控制变量法可以培养学生初步分析问题、研究问题的能力，转换法有利于培养学生思维的灵活性，替代法有利于培养学生思维的变通性，模拟法有利于培养学生的科学想象力。对于学生来说，科学思想、科学方法、科学精神和科学态度，将会影响着他们未来的事业和生活，不管他们将踏入什么样的工作岗位，即便是忘记了具体的物理实验，但掌握的物理思想方法可以指导他们作为社会人，应用他们已经内化了的物理思想方法形成善于分析、归纳、分类、综合等的工作思维，从而思考并解决问题。可以说实验思想方法的学习和掌握是他们在汲取科学研究中最高层次层、最有迁移价值的财富。对于教师来说，重视实验思想方法的教学也有利于他们的创新发明，在实验教学的过程中，教师只有充分挖掘出实验中典型的科学思想和科学方法才能更好地教导学生学习，同时教师可以对实验的程序和设备进行探究，如果能有所突破并应用到教学中，也有利于激发出学生的创新意识。

三、结束语

物理实验思想方法凝聚了物理学家们的巧妙构思，是他们创新智慧的结晶。当前的物理实验教学改革可以在教材中突出物理实验思想方法的介绍及讨论，教师要注意引导学生认真分析实验中所涉及到的实验思想方法，尤其是一些典型的方法要着重讲授，同时要求学生在实验报告中探讨该实验思想方法的合理性。比如测量金属材料杨氏模量的实验要让学生掌握光杠杆镜尺法；分光计实验中让学生掌握自准直法；电位差计实验中要让学生知道补偿法的应用等。教师还可以从实验的目的和现有条件出发，指引学生探索实验思想方法，从具体要求出发，探究哪种方法最适用，在“探究、实践、交流”的实验教学中彰显学生的主体地位，提高学生的实验兴趣，激发创造性思维，培养出符合时代发展要求的创造型人才。

参考文献：

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