大学物理实验误差理论课教学探索与改革

熊翠秀

摘要：针对大学物理实验中存在的一些问题，尝试从大学物理实验的误差理论教学开始进行改革与实践，提出从以下两个方面进行改革与尝试：大学物理实验误差理论课安排在首次实验项目之后；用实测实验数据的具体数据处理加深对概念和方法的掌握。这些改革能有效促进大学物理实验的教学效果。

关键词：大学物理实验误差理论；安排顺序；实测实验数据处理

中图分类号：N45 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0141-02

一、以往误差理论课安排顺序及存在的不足

“大学物理实验”的培养目标：培养学生的基本技能和独立思考能力，使他们学会分析问题与解决问题，将知识应用于实践，提高创新能力[1]。一般情况下，在学生进实验室做实验之前安排一次误差理论课。

最初我校的大学物理实验误差理论课由一个教师统一授课，所有班级都安排在周末，在每一轮开始上具体实验课前，授课教师轮流给不同的班级上误差理论课。在这种模式下，只需要一个教师备课，减轻了部分教师的教学任务，但也存在明显的不足，其中最突出的问题是不好管理。由于教师和大部分学生基本没有接触过，并且在周末上课，因此很多学生不来上课，部分来上课的学生只是走过场，一少部分学生认真听课，但该课开在具体实验课之前，学生对误差理论的基本概念及意义能基本理解，对于数据处理中不确定度的计算方法和具体意义难以理解。

为了便于管理和提高教学质量，后来每个班的误差理论课由相应的理论课教师承担，安排到实验课之前某一次正常的理论课上课时间，再把理论课推迟一次课结束。部分问题得到了解决，但实验数据处理中还存在不少问题，在笔者不断调整实验教学模式后，实验数据处理质量及实验报告质量得到了一定的提高，但仍然有部分学生对数据处理存在问题，对误差分析和问题讨论没有到位，教学质量有待进一步提高。

在不断思考、反省、探索后，笔者对所承担理论课班级的误差理论课授课时间和教学模式进行了调整。调整方式如下。

二、对大学物理实验误差理论课的调整

1.安排顺序的调整。基于上述问题，笔者首次尝试性的把误差理论课调整到第一个实验项目完成后的课余时间，而实验课的基本要求则在实验课前的《大学物理》理论课中强调。

一次实验课下来，学生对“这些实验数据用来做什么？如何处理实验数据？如何写实验报告？如何评价自己的一次实验？”等问题一无所知，很迫切的要得到这些答案，因此都很积极的来上误差理论课，大部分学生能带着问题积极投入到教学过程中，教学效果自然得到了提高。

2.教学模式的调整。以往上大学物理实验误差理论课，基本上采用灌输模式，介绍基本概念、数据处理的基本知识及有效位数的取法等。调整了误差理论课的顺序后，误差理论课前学生已经得到了一个实验项目的实验数据，并且产生了一系列的问题。在这种情况下，采用学生与教师交替充当教学活动主体的教学模式，充分调动了学生的学习热情。具体做法如下。

（1）交代教学任务。开始上课时交代教学任务：①学会处理实验数据；②能够根据数据处理结果，合理评价自己的实验；③了解实验报告的基本组成。该过程不传授任何知识，但这个过程很重要，该过程做好了，学生对本次课的学习任务就很明确，同时也能提出新问题，能激发学生的学习兴趣。

（2）简单介绍测量及测量误差的基本概念。结合已做的实验项目，引导学生理解测量的概念，并根据所用仪器的特征，引导学生对测量进行分类。进一步引导学生给出测量误差的概念，简单介绍各类误差的特性，并对其进行分类及各类偏差的基本计算方法，重点分析不确定度的意义及测量结果的表达方式。

（3）介绍有效数字，讨论有效数字的运算规则。对测量数据和测量结果，由于没有充分理解误差、不确定度的含义，学生会误认为保留的小数位数越多数据就越准确。因此，要特别强调测量数据末位的意义，通过实例进一步引导各类运算中可疑位的传递方式，启发学生总结出各类运算中有效数字的运算规则。