大学物理演示实验教学模式研究与实践

廖文虎

摘 要：大学物理演示实验是一门趣味性很强的实验课程，在物理实验教学中占有非常重要的地位。本文在传统大学物理演示实验教学现状及其存在的主要问题基础上，着重介绍我校针对大学物理演示实验教学模式所做的研究与实践。

关键词：实验教学 演示实验 教学模式

物理实验通常分为力学实验、热学实验、电磁学实验、光学实验、近代物理实验、中学物理教学技能实验、大学物理演示实验等，不同的高校各有所侧重。大学物理演示实验是展现物理规律的有效手段，具有主题突出、效果直观、形象生动、富有启发性和趣味性等诸多优点，近10多年来受到越来越多的重视。通过演示实验可以把很多有趣的物理现象清晰地展现在学生面前，引导学生对丰富多彩的物理现象进行观察和探究，从而提高学习兴趣，激发学生的探索热情，培养学生的科研创新意识，加深学生对物理概念和规律的理解与掌握。[1]

一、传统的大学物理演示实验教学及其存在的问题

传统的教学模式单一，学生的参与度不高，往往处在被动接受的状态。就我们的了解，多年来由于客观条件的限制或者思想观念的偏差，绝大多数高校的大学物理甚至物理学专业并未将演示实验放在重要的位置，人力、物力和财力投入不够。由于受到时间、空间、环境、大型演示仪器搬运与安装不便等诸多客观条件的限制，造成学生接触到的演示实验个数少、内容不丰富、效果不明显，不利于拓展教学内容、扩大知识面、激发学习兴趣，难以使学生充分感受到物理学的魅力所在。[2]

二、大学物理演示教学模式研究与实践

1.建立大学物理演示实验室

我校2005年、2008年和2016年先后利用中央财政支持地方高校实验室建设专项资金，投入200多万元建设了大学物理演示实验室，现有实验室总面积近300平方米，可为学生提供力学、热学、电磁学、光学、近代物理和趣味性拓展等方面的实验。[3]

大学物理演示实验项目和内容的设计全面清晰地反应大学物理的知识体系，兼顾物理基础与科技前沿，融合传统与现代科技，注重实验的直观性、知识性、趣味性和科普性。适应我校物理学、电子信息科学与技术、电子信息工程、通信工程、化学、化学工程与工艺、应用化学、食品科学与工程、生物学、计算机科学与技术、数学、信息与计算科学、临床医学等13个专业对大学物理实验的不同要求，为学生搭建一个学习和探究物理世界的平台。目前能开设向心力、弹性碰撞、圆锥爬坡、科里奥利力、质心运动、角动量守恒、进动演示、飞机升力、伯努利悬浮球、音叉、昆特管、水波干涉、声波波形演示、超声雾化、伽尔顿板、夫兰克-赫兹演示、高压电源、静电摆球、静电除尘、静电跳球、低气压下辉光放电、库仑扭秤、尖端放电、避雷针、静电屏蔽、电介质极化、窥视无穷、人造火焰、海市蜃景、光学幻影、激光光纤干涉、光学仪器分辨率、反/透射白光全息、自然光偏振光模型、看得见的激光、梦幻时钟、梦幻球、法拉第磁旋光、光纤和互感通讯、3D立体影像等100多个具有强烈趣味性和探索性的实验。学校工科大楼正在建设，其中大学物理演示实验室规划用房超过500平方米，建成后演示实验室的软硬件条件将会进一步改善，学院将会进一步提高大学物理演示实验室的开放程度。

2.大学物理演示实验教学模式“四结合”

（1）预设问题与演示相结合

大学物理演示实验指导老师带领学生参观演示实验室，对实验项目的操作过程及实验现象做简单介绍，结合学生所学专业教学实际选择部分实验项目展开重点介绍。采用探究式与引导式相结合的教学方式，教师操作、讲解两不误，每个实验项目至少预设一个能有效激发学生好奇心和求知欲的高质量问题，充分调动学生的学习兴趣和探索热情，一步一步地引导学生进行深入细致的观察、预测、思考和探究。

（2）分组探索与个别指导相结合

教师提问、讲解与演示结束后，学生已经对实验项目的操作、实验现象等有了一定的了解。此时教师应该让学生成为实验课堂的主角，根据学生的专业特点和兴趣爱好，与学生一道选择专业相关度高、经典又不失时代感的实验项目，根据项目的难度，由学生自愿组合成3至8人不等的探究小组，展开探索。探索过程中，教师因势利导，引导学生围绕“预设问题”进行观察和思考。

（3）报告撰写与科研训练相结合

教师向学生详细介绍报告的撰写要求，通过报告的撰写进行一定程度的科研训练，培养学生的科学素养。演示实验报告第一个层面的内容包括：实验题目、实验仪器、实验原理、操作过程、实验现象与数据记录、实验结果分析与处理，第二个层面的内容包括：日常生活与生产实践中类似的物理现象、实验原理的推广、实验仪器的改进等，通过该部分内容对学生进行科研训练和培养，必要的时候开放实验室，给学生提供自由探索和深入研究的机会。教学实践表明，部分优秀的同学通过该过程得到了很好的锻炼，在核心期刊发表了相关的学术论文，自主设计和制作的演示实验仪器成功申报了授权专利。

（4）实验教学与科学普及相结合

大学物理演示实验室还在很大程度上承担了科学普及任务，近年来，先后接纳湘西自治州民族中学和吉首市民族中学等学校近5000名中小学生来实验室参观。由于大学物理演示实验室教师配备名额有限，科普活动期间，优秀的同学成为学校向中小学生倡导科学方法、传播科学思想、弘扬科学精神的生力军，有效地锻炼了学生的综合素质和能力。

结语

“现象是物理学的根源，兴趣是最好的老师”。多年来的教学实践证明，我校目前实行的大学物理演示实验教学模式有效地解决了传统演示实验教学中存在的问题。新的教学模式能激发学生学习物理知识的热情和兴趣，调动学生学习物理的积极性，促进学生对物理现象进行深入细致的观察与思考，加深学生对物理知识的理解，培养学生的科学素养。

参考文献

[1]刘科，周晓林，潘学军.研究型大学物理演示与探索实验室建设[J].实验科学与技术，2009，7（2）：144-145.

[2]李业风.大学物理演示实验教学方法的探索[J].实验科学与技术，2008，6（6）：104-105.

[3]黃晋.物理演示实验教程[M].北京：科学出版社，2009：1-2.