大学物理实验教学存在的问题和对策

罗小霞 谢国亚

【摘  要】 大学物理实验是物理专业学生学习物理知识的重要途径。当前的大学物理实验教学存在着诸多问题，直接影响了学生的学习效果。文章探讨了当前大学物理实验教学中存在的问题，主要包括实验设备不足、实验操作难度大和实验环境不安全等。为了解决这些问题，需要采取多方面的措施，包括增加设备投入、提高实验教师的教学水平等。希望文章的研究结果可以提高物理实验教学的效果和质量。

【关键词】 大学物理实验教学;物理实验室;实验设备

一、我国大学物理实验教学的兴起

（一）大学物理实验教学的内涵及特点

1. 内涵

大学物理实验是最具直观性的教学方式之一。通过物理实验，学生可以观察物理现象、测量数据，以及直观地了解和掌握物理规律。因此在大学物理实验教学中，教师将理论知识与实践操作相结合，能够让学生更轻松地理解物理学的基础知识，从而更深入地理解物理学的各个分支领域。大学物理实验教学注重培养学生的实践能力，学生可以在实验室中进行实际操作，了解实验设备、耗材的用法，掌握实验操作的方法，以进一步提升物理实验的实践能力。在实验中，学生往往可以从错误中学习，充分体验科学探究的过程，这些体验可以让他们更好地理解物理学的理论知识和科学方法。大学物理实验教学是科研教育中不可或缺的一个环节。学生通过实验的探究，能够更好地掌握科学的方法，在解决实际问题、发现科学现象和提出新问题等方面得到更好的实践。

2. 特点

在大学物理实验的教学环节中，探究性和创新性是非常重要的特点。大学物理实验教学是理论学习外最好的补充。理论知识可以帮助学生理解世界，但是学生只有通过实验，才能真正地掌握这些知识。正是注重理论和实践的结合，才使大学物理实验教学工作更加完善。大学物理实验教学注重学生的思考、观察和探究，促使学生从不同的角度发现科学现象，并提出新问题。这种探索和创新精神，能够让学生更好地掌握科学的规律和方法，解决实际问题。

大学物理实验教学是一项要求实验细致、严谨的教学工作。实验的准备、操作和分析都需要严谨的态度，这要求实验员在实验前，应进行详尽的实验准备，选择合适的实验设备，准确地测量和分析数据测量，并做好实验原始数据的记录工作。这些细节上的要求，旨在让学生形成科学的学习态度，增强他们的实验技能和观察能力。

（二）我国大学物理实验教学的历史

我国的大学物理实验教学有着悠久的历史，可以追溯到20世纪初。当时，物理学门类刚刚形成，物理学教育也开始逐渐展开。最初，大学的物理教育主要以讲述理论为主，物理实验并没有得到足够的重视。随着教育的发展和学科的不断完善，教育界对实践教育的重视程度逐渐增加。到了20世纪50年代，大学物理实验室的设备不断完善，实验教学逐步成为综合教育的重要组成部分。

20世纪50年代末期，大学物理实验教学进入了一个快速发展的时期，各大高校相继建立了实验楼，引进了新设备，增加了实验教师队伍。大学物理实验教学的内容和模式也发生了巨大的变化，实验教学开始强调实践操作，即让学生通过观察、实践和探究等方法，直接参与实驗操作，以培养学生的科学研究能力和实践能力。各高校还通过改革和创新实验教学内容、方法，鼓励学生自主设计实验方案和进行实验研究，用实验来实现理论课程与学生综合素质教育的有机结合。

随着改革开放的深入和我国科学技术的进步，大学物理实验教学也进入了一个新的发展阶段，不断推动着教学模式与方法的变革，由此大学物理的实验室设备和实验方法得到极大的提升，实验教学取得了更丰硕的成果。

（三）我国大学物理实验教学存在的问题

首先，大学物理实验教学的设备和耗材是关键问题。有些大学物理实验室的设备比较陈旧，不符合现代化实验教学的要求，难以满足学生实验学习的需要。目前，由于缺乏经费和技术支持，很少有大学配备最新的实验设备和物资，这导致大学物理实验教学很难取得良好的效果。为了改善这种情况，大学应该向政府和私人企业寻求更多的经费支持来购买更先进的实验设备和物资，积极采用分布式实验室和其他技术，以提高设备的使用效率、延长设备的使用寿命。

其次，教师的水平也影响着大学物理实验教学的质量。尽管许多大学拥有一些优秀的物理教师，但他们的教学水平差异很大。例如一些教师将实验教学视为简单的任务，缺乏足够的热情和专业知识。有些大学的物理实验与理论教学脱节，理论知识讲授得不够深入，实验内容和理论无法进行结合，加上教学过程缺乏与实际生活的联系，难以引起学生的兴趣。在教学评估方面，学校没有建立一套公正的体系，来评估教师的教学质量和实验教学的专业水平。

最后，实际问题也是大学物理实验教学面临的困难。一些大学物理实验室的管理不规范，存在安全隐患，如设备损坏、安全防护不到位和实验操作不标准等问题，容易导致安全事故。尽管在理论上，所有物理现象都可以用实验进行证明或检验，但有些实验却很难进行，比如需要消除某些干扰因素或进行精密测量，这些都需要实验人员耗费大量的时间和经验，并在实践中优化实验室的安全和管理工作。考虑到这些挑战，教师应该在大学物理实验教学中优先考虑实际的安全问题，将实践和理论进行结合，让两者更好地协同合作。

二、大学物理实验教学模式的探索

（一）分层次教学模式

分层次教学模式是指将学生分层开展教学，其中分层依据包括学生已有的知识水平、理解能力、学习兴趣和学习方法等多方面的因素。这种模式可以使教师根据不同层次学生的需要和水平，开展不同层次、个性化的教育，使每个学生都能够得到适合自己的教育。在大学物理实验教学中，学生的水平差异较大，如果教师采用同一种教学方式进行教学，将存在不同层次的学生掌握知识程度不同的问题。而采用分层次教学模式，教师则可以将教学方式和内容更精准地针对不同层次的学生，使教学更具针对性和有效性，从而提高教学效果。在分层次教学模式中，教师除了教学外，还会为不同层次的学生提供不同形式的自主学习方案，包括助教、小组合作等方式。这可以促进学生的自主学习，提高学生的反思和自主学习能力，从而激发学生的学习兴趣和主动性。

（二）开放式教学模式

随着现代技术的发展，传统的大学物理实验教学模式已经显得有些过时。这种模式往往先由教师在课堂上讲解相关知识，再要求学生在实验室中进行实践操作。尽管这种实验教学模式简单易懂，但缺乏足够的灵活性和个性化。

为了解决上述问题，教师可以采用开放式教学模式。开放式教学模式是一种具有自由度的实验教学方法，它允许学生自己设计实验方案、调整实验流程和实验参数，以及在实验中发掘问题和解决问题。开放式教学模式的实践证明，它可以提升学生的实践操作能力、主动学习的能力和探索能力。首先，学生可以自行设计实验方案，并进行实践探索，这将提高学生的实验设计和创新能力。其次，学生在实验中容易发现问题，这将促使学生主动思考并解决问题，提高了学生的实践应用能力和解决问题的能力。最后，开放式教学模式可以帮助学生理解科学知识和掌握实验技能，为学生将来的实践应用奠定坚实的基础。

（三）现代多媒体技术、方法的应用

数字化教学指的是大学物理实验课程利用数字资源，以数字方式传播教学知识，通过多样化的互动方式拓展教学资源，是提高教学效果的一种现代化教学方法。数字化教学通过利用多媒体技术、网络技术和虚拟现实技术等手段，可以让学生更好地理解实验教学内容，提高了学生的实验操作能力和对实验结果的分析能力。教师利用现代多媒体技术，可以根据教学内容的需要，集成图像、动画、音乐、视频和其他媒体资源，拓展教学内容，这大幅提高了实验教学的趣味性、互动性和启发性。现代多媒体技术可以使教师通过图表和动图表达出更直观的实验过程和实验结果，使学生更深入地理解实验内容，从而提高实验操作的流畅度和科学性。

三、提高大学物理实验教学效果的对策

（一）提高教师的实验技能和教学能力

教师的实验技能和教学能力是影响大学物理实验教学质量的重要因素。为了更好地开展实验教学工作，学校应该培训教师的实验技能和教学能力，特别是要让教师与时俱进地了解新科技的发展，尝试使用各种新型的实验教学方式和方法，例如数字化教学和在线交流，以更好地实现教学目标。

1. 提高教师的实验技能

第一，学校可以通过定期举办实验培训，为教师提供专业的培训课程，提高教师的物理实验技术水平，还可以安排一些专业的实验技师，向教师提供实验技术服务。第二，实验室的工作环境和设备管理是教师实验技能的重要组成部分，对此学校需要加强实验室的管理和设备维护，确保实验室环境的规范和实验设备的安全性，这有利于提高教师和学生的实验技能。第三，教师应该积极参加科研项目，通过科研项目提高自己的实验技能和能力。科研项目可以让教师接触到最新的实验技术和实验方法，能够使教师更好地指导学生进行物理实验研究。

2. 提高教师的教学能力

在物理实验教学的过程中，教师需要根据学生团队的实际情况，选用适合的教材。这样做可以让教师更好地教授学生，从而提高学生的物理实验研究和创新能力。针对不同的学生团队，教师应采用不同的教学方法，并善于运用现代教学技术和手段，在教学过程中加强与学生的互动和沟通，激发学生的学习兴趣和热情，最终提高了物理实验教学的效果。教师还应该注意评价和反馈学生的学习成果，及时地发现和解决学生面对的问题，使学生能够更好地理解和掌握物理实验的知识、技能。教师自身的教学成果也应该得到评价和反馈，从而促使自己不断提高教学水平。

（二）创新和拓展实验教学内容

1. 实验教学内容的创新

在教学内容中，教师可以增加一些具有挑战性和独立思考的实验内容，如核物质分离实验等。这些具有挑战性的实验内容，不仅可以提高学生的实验技能，还可以激发学生的兴趣和创新能力。引入新的实验内容，如科技创新实验、移动实验等，让学生体验实验的乐趣和挑战，增强学生的实际操作能力。引入新的实验技术和装置，例如三维打印技术、激光技术，让学生更好地了解物理实验的发展与进步，激发学生对实验教学的兴趣和好奇心。

2. 实验教学内容的拓展

学校可以通过开放实验室、共享实验设施和实验教材，为学生提供更多的实验资源和素材。这不仅可以丰富学生的实验体验，还有利于学校间物理教学的交流与合作。在教学中，教师应注重实验与实际应用之间的联系，让学生了解物理实验技术在实际应用中的意义。这种联系，不仅可以提高学生的实验兴趣和学习效果，还可以增强学生的应用能力。教师可以鼓励学生进行实验设计，让学生更好地参与到实验中，以发挥学生的创造力和想象力。通过这种方式，学生可以更好地掌握物理实验的基本原理和方法，锻炼学生的创新和实践能力。

（三）物理实验与学生创新能力的培养

物理实验教学不仅可以使学生增加物理知识和提高实验技能，还可以大幅提高学生的创新能力。物理实验实际上是一个科学探究的过程，需要学生自己去发现、思考和探索，这样才能得出准确的实验结论。而这样的探究过程，不仅可以加深学生对物理学问题的理解，还能锻炼学生独立思考的能力。良好的物理实验教学环境，也可以为学生创新能力的提升提供良好的保障。

在物理实验的教学过程中，教师可以给学生更多的自主创新的机会。如鼓励学生自主选择实验题目，从而进一步激发学生的学习热情。学生在进行物理实验操作时，教师应该提供良好的实验环境与实验工具。如果学生在实验过程中遇到任何问题，能够快速得到教师或助教的解答，便能保证实验结果的准确性。物理实验教学应该积极鼓励学生之间的互动交流，这不仅可以提升学生之间的协作能力，还可以帮助学生在实验过程中解决实际问题。

四、结语

我国大学物理教学重理论、轻实验的问题长期存在，其实验教学与科技顶尖国家仍然具有一定的差距。尽管近年来大学物理的实验室和设备以及教学方法都进行了优化，但是仍然无法满足尖端人才培养的需求。因此未来高校需要进一步增加实验教学的比重，创新实验教学方法，为高端科技人才的培养创造良好的环境。

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