将演示性实验引入大学物理课程的教学方法探究——以西藏大学为例

周 毅，周艳霞

（西藏大学a.理学院；b.工学院，拉萨850000）

0 引 言

物理学是一门需要很强的实践性的学科［1-2］，我校物理学专业的本科生源，现实条件是理工科基础薄弱，对于抽象的物理概念很难理解。很多同学，一旦遇到学习困难，长期积累之后，就会慢慢对物理失去学习兴趣，知难而退。演示物理实验教学方法，通过一系列声、光、电、刺激等直接感受，将抽象的物理概念直观化，提升学生兴趣，促进学生学习物理的需求和动力［3-4］。本课题组在前期调研期间，赴中山大学、武汉大学、吉林大学等高校参观调研，发现现今国内一流的大学均建有或大或小的演示物理实验室，演示物理实验教学设备更是包含力、热、光、电、原子物理等各学科分类，在日常教学、科学知识普及，甚至科研工作上都起到了相当关键的作用。

1 引入演示物理实验的重要性

1.1 本科物理相关课程教学的要求

我校理学院、工学院、信息科学技术等学院的大部分本科生目前都开设物理相关课程，但本科生源物理基础普遍较差，对于抽象的物理概念很难理解。教育部2006年颁布的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》［5］明确指出：大学物理教学中，物理演示实验的数量不能少于40个，并且要逐年增加。建立演示物理实验室，将物理演示实验引入相关课程的课堂教学，将抽象的物理概念直观化，可提升学生学习的兴趣和动力。

1.2 相关专业教学的要求

为了西藏自治区理工科基础教育水平的提高，根据西藏自治区教育厅的要求，理学院物理系在原有“物理教育”专业的基础上从2017年起新增“物理实验”专业方向，旨在为自治区培养中学物理实验教师。理学院实验中心为这两个专业开设了较为完备的力学、热学、光学、电磁学、近代物理等方面的实验课程，但基础物理实验室仪器数量尚不足以支撑物理系招生扩大的规模，亟需增加台套数及更新部分仪器。相比基础物理实验室开设的实验项目，物理演示实验项目的优势在于直观性（定性或半定量）、数量多且与生活密切相关［6-9］。演示物理实验室的建立及“物理演示实验”课程的开设，将与基础物理实验室提供的实验课程互为补充，必将大大提高“物理教育”和“物理实验”两个专业学生理论结合实际的能力、实践动手能力和创新能力［10-11］。

1.3 发挥大学社会服务功能的需要

目前大多数国内一流高校均建有对社会开放的演示物理实验室，部分省会城市还建有科技馆，而这在西藏大学乃至全自治区还属空白。演示物理实验室的建立与对外开放，将可部分承担拉萨地区乃至自治区的物理科普工作。力争把演示物理实验室打造成继“藏文典藏室”“唐卡展厅”之后，西藏大学的另外一张对外宣传的名片。同时，演示物理实验室的建立和基础物理实验室的改造，对自治区中学物理教师的培训工作、自治区中学物理竞赛的开展与集训队培训工作等都有极大的促进作用。

1.4 创建一流大学的需要

2016年，我校经过了教育部本科教学评估，在对我校给予充分肯定的基础上，也提出了一些整改要求。考察意见中明确提出“要加大新专业建设力度，特别关注新专业的人才培养方案、师资队伍、图书设计、实验室建设等问题”。2017年物理系新开招“物理实验”专业方向，演示物理实验室和基础物理实验室的规划与布局，是我们对整改意见给出的积极响应，也为迎接本科专业认证工作奠定了基础。

2 大学物理相关课程中引入演示物理实验实例

2.1 理学院物理专业教学现状

我校对物理学专业的学生进行了分级招录。物理1班学生为区外生源，物理2班学生为区内生源，区外生源以本科二批次招录，高考平均分为476.6；区内生源以普通本科批次招录，高考平均分为272.4。从高考分数上看，两个班的基础水平大概相差约200分左右。故在日常教学中，相同科目也对这两个班级进行了分级教学：两个班所选用的教材、任课教师所教授的内容、期末考试难度等方面都不一样，物理1班在这些方面的深度、难度等都高于物理2班。即使进行这样的分级教学，在最后的期末考核中，物理2班的成绩也不一定超过物理1班。经过与班中同学日常交流得知：2班的同学本身基础薄弱，理解抽象的物理学概念相对困难，久而久之，失去对物理学学习的兴趣，即使内容少，深度浅，考核中也难以做出很好的回答。

2.2 光学、电磁学课程中引入演示物理实验

根据我校2014版本科培养方案要求，2016级物理1班、物理2班在2018～2019年度开设光学、电磁学课程。为了提升物理2班同学学习物理的兴趣，提高该班级的教学质量，在两个班的光学、电磁学教学中，物理1班同学进行日常普通教学，物理2班教学中引入演示物理实验。

如在光学课程中，向物理2班学生讲解o光和e光时，利用双折射演示仪演示光通过各向异性的晶体时会发生的双折射现象，从实验现象去思考理论知识，提升学生学习兴趣。在演示实验过程中，让学生观察激光通过晶体时的双折射现象：沿着光的传播方向转动晶体，观察e光绕着o光转的现象，以及通过偏振片来检测o光e光的偏振态［12-13］。学生在学习过程中，随着实验现象的变化，对学习产生了浓厚的探索欲。

在电磁学课程中，向物理2班学生讲授电场章节时，利用静电演示组合实验仪演示一系列静电现象，包括点电荷电场、同种电荷相斥、平行板电场、静电跳球、静电摆球、弯曲金属表面电荷的分布、静电屏蔽、法拉第瓶、静电除尘、电介质极化等演示实验［14-15］。学生在学习中，不会感到枯燥，许多曾经坐在后排，上课犹如听天书的同学都希望能够自己上台完成实验，在有趣的实验过程中学习曾经认为枯燥的知识。

2.3 引入演示物理实验后的教学效果

（1）平时的出勤率。课程教学中，学生的出勤率，不仅反映了学校的学风，也反映了教师教学水平的高低。引入演示物理实验后，物理2班日常上课的出勤率，由之前的84.2%上升到了94.7%。学生们普遍感觉更加愿意来上专业课，甚至期待到课堂上来感受演示实验，享受这种新颖的获得知识的过程。

（2）课堂教学效果。根据任课教师们日常上课的教学效果来看，引入演示物理实验后，从曾经的独自板书、PPT电化或视频教学，到现在的演示实验配合教学，老师们普遍觉得多了一个教学“帮手”。课堂上再也不是只有老师枯燥的讲解、底下没人听讲的状态。学生们也愿意自己上来做演示，提高了课堂上师生之间的互动和教学之间的互动。

（3）考核成绩。在物理2班的教学中引入演示物理实验后，在期末的光学、电磁学考核中，物理1班、物理2班使用同一难度试卷。经过考核对比，如表1所示。

表1 引入演示物理实验教学方法考核对比

物理2班在出勤率、考核成绩、学生评教等方面均超过了物理1班。这是在之前不敢相信的事情。2班学生基础薄弱，在以往的考试中往往没有1班学生优秀，但在2班引入演示物理实验教学方法之后，不仅提升了学生的学习兴趣，而且提高了老师的教学水平。学生在学期末的评教过程中，物理2班对演示物理实验课程的评教分数为96.8，超过了许多校级精品课程，说明将此类课程中的抽象变成了直观，使学生对此课程从厌恶变成了喜爱从而提升了教学效果。

3 结 语

演示物理实验的趣味性、探索性以及科学性和生活化，必将在极大程度上，提高我校物理本科专业学生的学习成效。我校的物理专业本身也是物理教育师范方向，根据西藏的就业政策，学生们未来也很有可能走向我区各中小学教学岗位，培养他们对物理学理论知识与演示物理实验的结合，也是提高西藏各地区实验教学水平的基础。随着教育部最新推动的本科专业认证，对于我校物理本科专业来说，基础物理实验和演示物理实验的开设也是基本条件之一，我们将演示物理实验引入大学物理教学，并计划在后期建设高水平的演示物理实验室，也是为迎接教育部本科专业认证工作奠定基础。