物理实验教学改进方式之探讨

杨津生　张丽珠

摘要：从学生和教师两个角度出发，探讨改进物理实验课教学、提高物理实验课教学水平的若干措施，并指出实验教学要以学生为本，从各个方面培养学生良好的科学素质、创新精神及实践能力。

关键词：物理实验；计算机辅助教学；探索精神

《大学物理实验》作为大学生进校后的第一门科学实验课程，不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握科学实验的基本知识、方法及技巧，更主要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析及解决实际问题的能力，特别是与科学技术的发展相适应的综合能力，适应时代发展、科技进步的创新能力。为了适应培养面向21世纪科学技术人才的需要，我院确立对大学生实行“双证书”和“本科加技师”的培养方向。随着社会的发展、科学技术的进步以及仪器设备的智能化，学生的动手能力、独立思考能力以及解决实际问题的能力若没有一个良好的培养环境，将导致学生综合创造能力的下降。因此，实验课程对于学生能力的培养显得更迫切。那么，如何教好、学好物理实验课，这无疑是摆在教师和学生面前的一个实际问题。笔者认为，一方面，要充分调动每个学生的主观能动性和内在潜质；另一方面，要改进实验课教学，为学生学习物理实验课营造良好的氛围。

提高认识是学好物理实验课的关键所在

首先，应让学生认识到物理实验对物理学乃至其他学科有着不可估量的作用。物理概念的建立、物理规律的发现、物理理论的形成，都必须以严格的科学实验为基础，并为以后的科学实验所验证。回顾物理学的历史，自伽利略开创完整的科学实验方法以来，人们依靠科学实验，从实验（现象)的观察到理论（假设）的提出到实验的检验，不断地发现真理和检验真理。物理学发展史上许多著名的理论，如牛顿运动定律、法拉第电磁感应定律等，都是借助于实验建立起来的，而爱因斯坦的狭义相对论，如质速关系，每天都经受着实验的考验。可以说，物理学本身就是一门实验科学，它与实验是密不可分的。

其次，物理实验课中误差理论、数据处理知识、各种实验方法以及各种测量手段等知识在今后专业课学习和科学研究中都是离不开的。尤其是学会各种仪器仪表的使用和具有调试能力以及形成良好的实验素质和实验习惯、培养解决实际问题的能力，将会使学生终生受益。

培养学生的科学态度

物理实验是人们运用科学仪器来揭示物质运动规律、特性以及各种物理现象之间关系的一种科学活动，其基本方法是观察和测量。它要求学生通过观察和测量，从物理现象中获得真实的信息。它可以培养学生严格地遵从事实、严肃认真地获得真实信息的态度。物理实验的过程还是理论与实践密切结合的过程。实验的操作既是动手的技能活动过程，又是充满理性的思想活动过程，所以，它还能培养学生理论联系实际的良好学风。

培养学生对物理实验课的兴趣

兴趣是学习的最直接动力。学生物理实验学习兴趣的培养可以从以下几个方面着手。

引入计算机辅助教学 计算机技术与传感、电子、数字化等技术相结合，可以形成崭新的方法和技术，这些技术已经在实验过程的监控、测量数据的采集和分析处理乃至测试过程的自动化等方面显示出显著的优越性，这是对传统手工实验方式的挑战。在物理实验中引入计算机辅助教学会极大地激发大学生学习物理实验课的兴趣，有两方面的作用。（1）将计算机物理仿真实验用于实验教学。物理仿真实验通过计算机网络把实验设备、教学内容、教师指导及学生操作有机地融合为一体，形成了一部可操作的物理实验教科书，扩大了物理实验的空间，打破了教与学、理论与实验、课内与课外的界限。它作为一种理想的教学环境的创设工具、学生自主学习的情趣激励工具，可充分调动学生主动学习的积极性。通过计算机物理仿真演示，学生对实验的物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解可以达到实际实验难以达到的效果，实现了培养学生动手能力、学习实验技能、深化物理知识的目的，大大提高了物理实验的教学效率。例如，分光计的使用和调节实验，如果以简单的说教方式进行，学生难以理解，且操作不理想，可利用物理仿真实验教学软件给学生演示分光计的调节，从而使学生能够较好地掌握分光计的正确调节，达到良好的课堂教学效果。（2）对实验数据的处理和分析。在实验中，对实验数据的处理和分析是必不可少的。有一些处理比较繁杂，手工计算很困难，改用计算机来做就容易得多，例如密立根油滴实验的数据处理。

利用物理演示实验辅助教学 利用物理实验演示室的设备，结合一定的物理背景进行教学。这种教学模式为学生创设一种真实而生动的物理情境，激发学生的求知欲和探究热情。这种教学模式在国内外正受到越来越多的关注。大部分演示实验内容是属于趣味性强的定性半定量实验。所谓定性半定量实验是近几年提出来的，而实际上在物理学的发展史上，很多著名的物理实验都是属于定性半定量的实验，例如伽利略的比萨塔实验、卢瑟福发现原子核的实验等。定性半定量实验的特点是对实验要求的精度不是很高，有效数字也不多，实验设计简单精巧，能以较小的代价得到事半功倍的效果。另外，任何一个实验都有一个提高实验精度、改进实验仪器、拓展实验成果的应用范围以及改进实验设计思想等问题。因此，要想出色地完成一项实验，是不容易的。学生只要深入其中，就会发现很多奥秘，这些都能激发他们的学习兴趣。

提高自学能力，掌握全新的学习方法

由于物理实验是一门独立设课、单独计分、以提高学习技能为主的课程，所以，学生难免有一段不适应期。如何尽快度过这一短暂的时期，使学习纳入正轨呢?这就需要加强和提高学生的自学能力。物理实验课的特点是教师讲得少、学生实践多。实验本身就是学生对仪器的调试、对数据的测量。如若学生不提前预习，就不能进行实验。而预习的效果就全靠自修能力了。普通物理学和物理实验是两门并行的课程，所以，普通物理学尚未学到或根本不学的内容，物理实验完全可能涉及。这也需要学生有较强的自学能力，只有这样才能读懂教材，作好预习。物理实验教材的预习，必须注意方法，即应抓住最主要、最本质的东西，对全部内容要有所侧重，有所取舍，可以跳过一些非重点的内容。物理实验教材关键的内容是测量什么物理量，如何测量，使用什么仪器，如何调试，如何进行数据处理和误差计算，如何保证实验精度等。学生在今后的工作岗位上，时时会面对陌生的仪器和设备，会接手全然不知的科研课题，因此，大学生必须具备阅读科研资料的能力，必须具备调试仪器设备的能力。而这些能力，应该从现在开始培养和锻炼。

培养良好素质，形成良好习惯

物理实验是人们运用科学仪器来揭示物质运动规律特性和各种物理现象之间关系的一种科学活动，其基本方法是观察和测量。它要求学生通过观察和测量，从物理现象中获得真实的信息。因此，良好的实验素质和实验习惯，是学好物理实验课不可忽视的因素。必须从物理实验课的第一天起，就有意识地培养学生严格地遵从事实、严肃认真获得真实信息的态度，有意识地让学生形成良好的实验习惯。比如，实验前必须记录实验仪器仪表的名称、数量、型号、精度等级以及摆放位置等，实验完成后必须清点并放回原处。又如，记录数据必须字迹清楚，写入事先划好的表格内，绝不可人为更改。对实验中出现的异常现象一定要查出原因，并做出正确解释。例如，数学家贝塞尔在测量天狼星的运动轨迹时，发现它不是平滑的而是波浪形的，他怀疑有一颗星紧挨着它，经过详细的计算，贝塞尔预言了这颗星的存在。在贝塞尔逝世十六年后，美国人果然发现了这颗新星——天狼伴星。所以，一个大学生必须具备敏锐的洞察力和勇于探索的精神，绝不放过一个看似平常却可能蕴含着重大发现的实验现象或测量数据，只有在学生时代养成良好的素质，形成良好的习惯，将来才会大有作为。

合理利用反馈信息

让学生及时了解自己的学习结果称之为及时反馈。这种反馈使学生既能看到自己的进步，提高学习热情，增加努力程度，又能看到自己的不足，激起上进心，克服缺点，改正错误。反馈的内容主要是教师对学生实验报告的批改、学生的自我检查以及学生间的相互检查。反馈的作用不仅使学生了解自己是否达到了目标，而且使其了解离目标还差多远。学生因成功地完成了实验而意识到自己已经达到了预期目标，这种信息的反馈会强化学生学习过程，加深学生对所学知识的记忆，激发学习热情。在整个过程中，教师起着“导演”的作用。教师的控制和引导作用非常关键，如果处理不好，会使学生在学习中迷航，或者适得其反，会直接影响教学效果。因此，教师应该合理利用学生的反馈信息，不断强化学习过程，从而达到预期的教学效果。

从根本上说，实验教学要以学生为本，从各个方面培养学生良好的科学素质、创新精神及实践能力。通过加强上述几项实验课的教学措施，提高了教学质量，调动了学生学习的主动性和探索的积极性，提高了实验能力，同时使物理实验成为一门真正具有指导和实践意义的学科。

参考文献：

[1]刘金环．大学物理实验教学模式改革与建设研讨[J].大学物理实验，2005，（1）．

[2]盛霞.浅谈大学物理实验教学的现状与改革[J].四川教育学院学报，2006，22（Z1）.

[3]邓于，刘宏.大学物理实验教学探讨[J].渝西学院学报（自然科学版），2005，（4）.

作者简介：

杨津生（1956—），男，天津工程师范学院高级实验师，研究方向为大学物理实验。

（本文责任编辑：尚传梅）