工科大学物理实验改进措施的实践

陈建华 钟菊花 谢湘华 章登宏

【摘要】阐述在工科大学物理实验课中加强实验教学，从教学思想着手，注重能力培养，提高学生对实验课的认识，培养基本操作技能与严格训练结合，加强内容的改革、传承与创新，培养非智力因素、科学素质和创新意识的研究与实践。

【关键词】大学物理实验 教学思想 内容改革 科学素质 非智力因素

【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）33-0017-02

工科大学物理实验是一门独立的且较系统的公共基础实验课。通过课程的学习和实践，不仅能够加深、巩固并且扩大对所学理论知识的理解和掌握，而且还能够训练基本实践技能，培养观察现象、分析归纳、撰写报告等方面的能力以及严谨的科学方法。同时也是为学生奠定使用科学术语表达的能力、工程实践的能力以及创新意识的基础。物理实验中心近年来在开设基础性、综合性、设计性和创新型大学物理实验工作中进行了大量的探索，建立了“以学生为本，以能力培养为核心，以提高科学素质为目标”的教学理念，确立了“激发兴趣、夯实基础、培养能力、探索创新”的教学方针，落实了“加强基础、注重特色、锐意改革、不断创新”的指导思想。在实验教学中，做了一些有益的尝试。

一、从教学思想着手，注重能力培养

决定教学效果好坏、成败的是教学思想。教学改革要以此为依据，以学生为中心，在实验课中既要培养学生技能和素养，又要注重“会用、会做”实验，还要注重“思考、思辨”实验；在达到基本要求、较好地地完成实验的基础上，加强灵活运用和拓展创新实验的培养与训练；在按时、按量完成实验的基础上，给能力较强的制造宽松环境，结合所做的实验做一些拓展项目。以此为基础，在一个和谐气氛下师生从循序渐进到自由发挥、从感性认识到理性认识、从统一要求到实验多样，为学生的实验营造一个活学活用的教学平台。

按照工科实验的基本要求，结合我校的特点，给本科生开设的16个必做实验，按照基础性、设计性、综合性三个层次选择和安排实验。在教学方法上，要求学生先预习完成预习报告，然后教师结合仪器引导学生预习和操作，之后独立完成实验，做到“预习、预做、操作” 的三个环节；在教学活动中，教师要做到因材施教。有的学生实验认真，细致，但动作太慢，影响实验速度；有的学生动作虽快，但心情急燥；有的基础较差的，不能熟练操作仪器。对不同类型的学生要分别予以指导，帮助他们端正态度，认真、细致地做好实验，使不同层次的学生都得到相应的培养和锻炼。教师在整个教学活动中，还要加强实验过程的管理、控制和考核。

言传身教，既教书又育人。首先教师必须做好人身安全方面的教育，严格遵守实验室的安全规章制度，做到安全万无一失；其次在堅持实事求是的科学态度方面要严格要求、做出表率，测试完毕的数据做到认真检查，核实签字，让学生形成严谨、务实、求真的实验精神；再次在教学活动中，教师要做到因材施教，对不同基础的学生要分别予以热情指导、耐心解释，使不同层次的学生都得到相应的培养和锻炼；第四进行爱护公共财物、节约资源、友好协作及其美育等方面的引导和教育；最后对待疑难问题，要仔细分析，准确回答，让学生实践有收获。在整个实践过程中，处处渗透教学思想。

二、培养基本操作技能与严格训练相结合

每次实验严格抓好四个环节：一是课前预习（预习课前有检查）；二是预习课：课堂质疑、多媒体讲解和核心演示、基本仪器熟悉和训练；三是巡回指导和重点提示；四是数据和现象记录等程序要求学生。

1.培养自学能力

初次上实验时，预习实验，写好预习报告，做到心中有数，实验就会顺利进行，也能避免或者减少不应出现的事件。因此开始的预习制度显得尤为重要。教师通过课前的检查、课间的提问，作为总成绩的一部分评定分数。从严要求学生，养成课前自觉预习的好习惯；同时，预习使学生充分了解实验的目的、方法、步骤，增强了学习的兴趣和爱好，克服了实验的盲目性，从而积极主动又自觉地做好实验。在培养自学能力方面起到“抛砖引玉”的效果。

2.培养解决实验问题的能力

教师初次上实验，必须讲清掌握基本过程、基本操作的重要性，使学生明确基本操作技术正确掌握与否是决定能否做好科学实验的首要条件，结合本次有关的实验内容、有关后续课或学生所学专业、并结合科研加以强调。同时明确：基本操作技能是实验的重要考核内容，将作随堂考核计分。实验开始就促使每个学生对解决实际问题、基本操作技术规范化予以足够的重视，达到严格训练的目的。在整个实验过程中，学生思想上难免会有一些波动和挫折感，适时地进行引导是必要的，总体上应进行一些科学家的成长故事的引导，科学实验的百折不饶，使学生产生共响，强化过程的重要性，从而深化实验的教学改革，提高了动手能力。

3.培养独立工作能力

以学生为主人和主角，提高对实验课程的认识。学生能力的培养与实践活动、知识的积累存在内在的、必然的联系，人的才能是建立在实践活动、科学知识的基础上，由量变而质变，逐渐转化而获得的。创新能力与勤奋学习、注重实践密切关联。在科技不断创新的今天，作为培养实践能力的重要基础课，其作用尤显突出，能够为学生打下牢固的实践基础。只有具备扎实的基本功，才会有可靠的应变能力和坚实的后劲，才会具有一定的创新能力。实验课程的最大特点就是学生独立完成实验，必须一丝不苟，能够培养学生独立工作的能力。

4. 培养严谨的科学态度和实事求是的作风

实验过程中，尤其结束后，立即检查原始数据，核实无误后签字。杜绝抄袭、编造数据的现象；遇到类似情况，既要严肃批评教育当事人，也要告诫全班学生，科学实验是实在的、来不得半点虚假的，否则会导致研究失败或导致错误的结论。学生就应培养形成严谨的科学作风，强调如实写出的实验报告能真实地反映出实验的结果和存在的问题，便于分析误差，查找存在的问题，有利于今后的提高。通过教育，学生认识普遍提高。同时采取了让学生做完实验后，立即将原始数据交给老师检查，以便教师核对数据的真实性，基本杜绝了抄袭报告和拼凑、编造数据的现象，使学生逐渐养成了实事求是的科学态度。将预习报告（含预习课质疑）、实验操作、实验报告完成质量等各项内容纳入总分体系，这种考核方法既较准确地反映了学生的成绩，又能督促学生重视实验。进一步通过完成报告，培养阅读参考资料、查阅文献，整理资料的能力。再次通过实验考核和答辩，训练综合能力和表达能力。

三、内容的改革，起到传承与创新的作用

遵循人才成长的规律，有计划、有步骤地构建课程的新体系：基本误差理论、基础性实验、提高性实验、近代与综合性实验和设计性实验。教学内容的改革是：实验内容与学生的基本能力兼顾、实验内容与新技术相结合、实验内容与信息技术组合、实验内容兼顾趣味性。培养自主、研究性学习和创新。形成由简单到复杂、由基础到综合、由单纯传授知识到培养学员综合能力和科学素养的逐级提高的实验课程的新体系[1]。从基础实验的创新活动抓起，由低级向高级发展动，使之保持不断上升趋势。首先是求异思维；然后是多向发散性思维；最后综合归纳思维。多层次培养大学生的创新实践能力，力求达到不断递进的过程，遵守连续性、持久性和发展性原则。

通过对不同阶段的实践活动，如设计性试验、创新活动（如USRP、创新实践项目等）、竞赛活动（校级、市级、全国）形式的举行，锻炼学生的能力，从多角度、多方向、多方面提高和训练大学生的创造能力和求异思维，加强非智力素质的锻炼，注重培养猜测、灵感、顿悟、激发潜意识等非逻辑思维方式，发挥学生主观能动性和探索精神。

工科物理实验必须探索用现代科学的观点审视、选择和整合好经典的、传统的教学内容，合理设计含有先进的科学技术、方法和新概念的实验，适应培养具有工程素养卓越人才的发展要求，提高解决实际问题的能力，达到“构建多元化开放式实践教学体系培养大学生的“四种能力”[2]的实际效果，达到具有厚基础、宽专业、较强的创新意识、较高的实践能力、视野开阔的高素质人才的目标。

工作得到2016年华东理工大学教育教学改革项目的支持。

参考文献：

[1]任才贵，艾剑锋，大学物理实验分级开放教学改革与实践[J].大学物理，2007，26（12），36-40.

[2]韦化，构建多元化开放式实践教学体系培养大学生的“四种能力”[J].实验室研究与探索，2011，30（5），1.

作者简介：陈建华，男，主要从事物理教学。