工科院校大学物理实验教学研究

王嘉宇王永顺杭玉杰

1.镇江船艇学院 江苏镇江 212003 2.南京理工大学 江苏南京 210094

工科院校大学物理实验教学研究

王嘉宇1,2王永顺1杭玉杰1

1.镇江船艇学院 江苏镇江 212003 2.南京理工大学 江苏南京 210094

本文分析了目前工科院校大学物理实验教学的现状和问题，并有针对性地提出了相应的改进措施。

大学物理实验；教学；问题；建议

物理学是一门以实验为基础的科学，物理学的创新和发展与实验密切联系。大学物理实验与大学物理理论教学相辅相成，其目的是通过实验丰富和活跃学生的物理思想，培养他们对物理现象的观察能力和分析能力，引导学生了解实验物理在物理概念的产生、形成和发展过程中的作用。大学物理实验是工科高校培养学生综合应用能力的重要基础课程，是大学生从事实践和科研工作的向导，在培养学生的创新能力、实践能力和研究能力上起着重要的作用。然而，目前大学物理实验教学中仍存在一些问题，影响了教学效果。在强调培养科研创新型人才的今天，这些问题越来越受到人们的重视，有不少物理学教育工作者已经对大学物理实验教学现状进行了剖析与探讨。

一、大学物理实验教学中存在的问题

1.实验设备

由于近些年来高校的招生规模不断扩大,许多院校的教学软硬件资源跟不上学生数量的变化,再加上投入基础学科的经费有限,导致实验设备紧缺,设施陈旧。部分高校的物理实验课上多名学生共用一套仪器,甚至应该由学生动手操作的实验变成了演示实验,严重影响了教学效果。另一方面,许多院校在更新实验仪器时,盲目追求现代化、智能化仪器,简化实验者的操作,使大学物理实验趋于傻瓜化,几步简单的操作就能得出实验结果,忽略了更为重要的实验过程及其物理本质,导致学生在完成实验后都不明白自己在做什么,不利于培养学生的动手能力和对实验的理论背景理解。

2.实验内容

目前的大学物理实验基本是以基础性、验证性实验为主,以巩固、加深物理理论知识的理解为主要教学目的,而作为物理实验教育环节重要组成部分的综合性、设计性实验数量极少,使得学生在分析问题、解决问题和创新能力培养等方面缺乏锻炼。并且科学技术领域的新发展以及工程技术领域的新应用,在日常实验教学中极少反映,不利于学生开阔视野、扩展知识面,也不利于为以后的专业课程实验与科研工作打好基础。

3.实验安排

大学物理实验课通常是从大一下学期开课，持续两个学期，基本同大学物理课开课时间一致。实验所需的背景理论知识和理论课程并不完全同步，会出现实验用到的相关理论知识在大学物理课上还未学到的现象，导致学生在学习实验原理时很多理论基础无法理解，最后只管操作和记录数据应付了事，给大学物理实验教学带来一定的困难。

4.实验教学方式

教学观念和方式落后,认为实验教学只是理论教学的附属环节,是为了巩固、验证理论课的知识而做实验,因此实验教学大多流于形式,不注重动手能力与创新能力的培养。实验课堂上仍是以教师为中心进行教学,由教师讲授实验原理、方法、步骤并演示实验操作,然后学生再按照教师的讲解演示重复一遍实验,由于实验过程缺乏思考与独立性,制约了学生分析与解决问题的能力培养,并使学生感觉到实验枯燥无味。目前的大学物理实验没有从学生的角度出发进行教学,无法调动学生学习的积极性与创造性。显然,这种步骤现成、结论已知、方法惟一、按部就班的实验教学模式已经抹杀了大学物理实验教学的本质,不能体现出物理实验所应具有的探索性与创新性。

5.实验师资

部分高校的实验教师数量少，通常由理论课教师兼上大学物理实验课，缺乏专门研究大学物理实验及教学的人员。并且现有教师理论教学任务重，影响了实验教学水平的提高。还有一些教师重科研而轻教学，教学精力投入不足，在一定程度上也影响了大学物理实验教学效果。

二、大学物理实验教学存在问题的解决建议

以上提到的5个方面在目前大学物理实验教学所存在的诸多问题中具有一定的代表性，下面就自己的教学实践经验提出一些解决建议。

1.实验仪器的选择

在选择、采购实验仪器时不仅要考虑品牌和仪器的质量，更要考虑是否有利于培养学生的动手能力和创新能力，是否有利于启发学生的思维，是否有利于让学生通过实验更好地理解理论知识。特别是对某些价格高昂、更新较慢的实验仪器，还要考虑其功能是否全面，是否能用于多种实验。因此，可拆装的组合式教学仪器和能进行多种实验的综合性仪器应当是实验仪器采购的理想选择。

2.实验内容的改进

根据大学物理课程的教学现状,应该有针对性地对大学物理实验的内容做一定的调整。以素质教育和创新能力培养为目标,建立完善3种实验教学体系：(1)基本实验。让学生了解基本的实验仪器原理,并掌握基本的实验理论和操作方法。此类实验应以基础为主,难度较低,例如：单摆实验与密度测量实验,有利于学生打好大学物理实验的基础并完成从中学物理实验到大学物理实验的过渡。(2)提高型实验。以验证性、应用性实验为主,让学生通过实验加深对理论课程所学知识的理解,并启发学生积极思考,应用所掌握的理论知识观察、分析一些实际的工程技术问题。此类实验应有一定的难度,是大学物理实验的主体部分。(3)创新型实验。以综合性、设计性实验为主,以培养学生的独立开展科研能力为目标,对提高整体大学物理实验教学质量和培养学生的创新能力有重要作用。此类实验应在教师指导下由学生自主完成,并可让学生尝试通过发表论文方式整理、总结实验结果。以上3类实验在大学物理实验教学体系中应以提高型实验为主体,三者相辅相成,共同促进实验教学效果的提高。

3.合理的实验进度安排

针对大学物理实验和大学物理同时开课的弊端，有的实验原理在理论上还没有学习，根据大学物理的课程进展，应重新调整大学物理的实验项目顺序，合理安排，尽量使大学物理实验的项目与大学物理理论课程同步，这样就使学生能够在学习理论的同时结合实验现象来更好地理解物理原理。

4.改善实验教学方式

对原先以教师为主导、学生模仿的灌输式教学方式做一定的改进。在教学上采用以学生为中心，自主学习、独立研究为主的教学模式。要调动学生学习的积极性，就要充分了解并照顾到每个学生的基础和兴趣所在。基础实验可以仍以教师讲解演示为主，而提高型实验则要将更多的时间留给学生，教师应当少讲解、不演示，这样可能会延长学生的实验时间，但是对培养学生的独立思考能力和钻研精神大有裨益。对于创新型实验，主要靠学生自己查阅资料和熟悉仪器，教师只负责在宏观上给予引导。

5.加强实验师资力量

为了取得良好的实验教学效果，实验教师要花大量的时间与精力在实验备课、仪器准备和教案编写等方面，由理论课教师兼职实验课必然在精力和时间上投入不足，因此必须要有专职的实验师岗位，这样有利于大学物理实验分层次教学，也有利于实验室教学的全天候开放，增加实验课安排的灵活性。

6.应用仿真实验软件与计算机辅助教学

在实际教学中，由于课程学时的限制，某些难度较高、操作复杂的实验不便于安排学生进行实验。针对这种情况，许多软件公司开发出了一系列的实验仿真软件，仿真软件为物理实验教学提供了另一种形式。学生在计算机上就能学习实验原理、熟悉实验仪器、掌握实验方法并处理实验数据，提高了学生做实验的效率，并且能达到同实际操作相近的效果。

另外，实验数据的处理和数据作图是大学物理实验中的一个重要环节。部分实验的数据繁多、处理复杂，手工绘图误差较大，同样的实验数据由不同实验者处理，其结果可能大相径庭。由于大量的数据和繁杂的数学运算，可能会使学生纠缠于数据的计算而忽视了实验本身的物理意义，甚至丧失了对实验的兴趣。因此，在大学物理实验教学中引入相关软件(Excel、Origin、Matlab)就显得十分有意义，笔者也在这方面做过一些有益的尝试并引入教学中。

三、结束语

大学物理实验教学是一项系统工程，目前还存在许多问题有待改善，需要在实验内容、教学方式、师资培养等方面不断改进，才能形成合理的、适合本校特色的大学物理实验教学体系。

[1]张勇，邢红宏.大学物理实验教学的现状与对策[J].中国现代教育装备，2009，1：89～91

[2]杨小静，季诚响，张民.提高大学物理实验教学质量的几点建议[J].大学物理实验，2009，22(2)：106～108

[3]刘名扬，王麒麟.大学物理实验教学改革及成效[J].实验室研究与探索，2009，28（7）：138～140

Research of engineering college physics experiment teaching

Wang Jiayu1,2, Wang Yongshun1, Hang Yujie1
1.Zhenjiang watercraft college, Zhenjiang, 212003, China 2.Nanjing university of science and technology，Nanjing，210094,China

The status and problems in engineering college physics teaching are described in this article, and point out some approaches to solve the problems.

college physics experiment; teaching; problems; proposals

2009-12-16

王嘉宇，在读硕士生，助教。