大学物理实验教学的“课题研究”型模式探索

梁 坚，方 诚

(东华理工大学理学院，江西抚州344000)

大学物理实验教学的“课题研究”型模式探索

梁 坚，方 诚

(东华理工大学理学院，江西抚州344000)

传统大学物理实验教学模式僵化，无法适应当前科学技术的快速发展，也无法满足培养学生综合实验技能的要求。文章结合当前大力开展创新型教育的新形势，探索在大学物理实验教学过程中实行能够培养学生创新意识和动手能力的“课题研究”型物理实验教学模式，提出了“课题研究”型物理实验教学模式的实施方法，并分析了实施过程中遇到的问题。

物理实验教学;课题研究;创新意识;动手能力

物理学是一门建立在实验基础之上的科学，纵观物理学的发展，绝大多数物理规律都是通过实验不断验证得出的［1］。诺贝尔物理学奖获得者、著名科学家丁肇中教授根据近四分之一世纪以来物理学的历史和他亲身的经验指出，许多重要实验，例如K介子衰变中电荷共轭宇称与宇称复合对称性(CP)不守恒的发现，J粒子的发现，以及高温超导体的发现，开辟了物理学中新的研究领域，但这些实验发现都是预先在理论上并没有建立的情况下作出的。物理实验可以说是科学的发源，它展现出物理世界的神秘与魅力，启迪着研究者探索无穷无尽的物理奥秘，不断地创新物理知识。作为一门实验基础课，大学物理实验在提高学生科学素质、培养学生创新精神和动手能力等方面有着举足轻重的作用［2］。因此，大学物理实验应该是更注重学生对未知领域的探索，提高学生科学研究能力，强化大学生理论结合实际的研究方法的一门课，而不是停留在感性的认识物理规律、机械的验证物理规律的层面上［1］。物理实验教学模式也应该从传统的验证经典性试验过渡为对当前物理基础领域的“课题研究”型实验，通过学生对感兴趣的领域的研究并加以指导，学生在这种“课题研究”型实验教学模式中能最大化地培养创新精神，同时亲身感受到科学的严谨，科学发展的艰辛。

1 大学物理实验教学模式的现状

目前，受国内高等学校扩招、应试型教育模式和就业形势的影响［3］，大学教育在培养大学生上过于注重学生的技能训练，而不重视对学生创新意识的培养，物理实验教学只停留在传统的验证物理规律经典实验的层面上，每次实验都只是学生参照详细的实验指导书按部就班地做完就可以［4－6］，如此一来，造成学生对物理实验越来越感到枯燥无味，越来越敷衍了事，完全违背物理实验培养学生科学研究兴趣的初衷。相比之下，设计性实验、创新性实验少之又少，陈旧落后的实验教学设备、传统教学模式远远落后于当前科学技术进步的步伐，学生始终接触不到与当前科学技术相关的领域和与自己兴趣相关的领域［1］。没有新知识的注入，学生的动手能力、创新意识很难从中得到提高。

2 “课题研究”型物理实验教学模式实施方法探究

“课题研究”型物理实验教学模式是对科学家研究未知领域的实验作法的一个很好的借鉴，学生选择自己感兴趣的实验课题并通过大量查阅资料制定课题研究方案、实验设计方案，培养提出问题、分析问题和解决问题的能力，培养创新精神和动手能力。

(1)学生选择实验研究课题并制定课题研究方案，培养学生提出问题的能力。实验室老师根据本校物理实验设施的实际情况，结合当前物理基础领域实验的发展和国家高等教育司关于物理实验的基本要求，并借鉴国内外各高校的经验，确定一定量受到学生欢迎的物理实验课题供学生选择［5］。学生根据自身阅历和视野面选择自己感兴趣的课题独立进行研究，并结合目前科学界同课题的研究水平，分解课题研究目标，抓准研究切入点，充分发挥学生个人的特长和个性，明确课题研究思路，从不同角度、按照不同的标准选择课题的研究方法，通过查阅大量该领域的资料开拓自己的理论思维，提出课题研究假设，制定该课题的研究方案。通过这种研究方式可以提高学生学习大学物理的理论深度，并掌握理论创新的方法。在此环节中要保证研究课题创设的先进性和适宜性，突出教师的导向作用。例如，微观粒子的波粒二象性是量子物理部分的一个重要知识点，物理学家对其研究直到目前尚未停止，制定这一题目，让学生在大学物理的知识范围内对此作出设计，围绕这一问题，学生会提出很多问题，对是否符合此课题进行分析取舍，从而得到相应的锻炼。

(2)实验室老师列出参考书目，学生查阅资料准备课题研究，培养学生分析问题的能力。实验室老师在提供可选实验课题的同时列出参考书目，供学生查阅该课题的相关资料并了解当前国内外同类课题的研究水平，准备实验课题的研究。在这个环节中，可以让学生体验再次“发现、发明”物理规律的乐趣。例如微观粒子的波粒二象性这一课题，教师给出包含黑体辐射、光电效应、康普顿效应、电子单缝衍射以及现代物理学家为此所做的实验等内容的参考书目，让学生了解、分析，进行总结归纳，对大量实验事实表现出的规律做出判断猜想，并为此判断在可行的范围内制定实验方案验证理论“发现”。在这个环节中为保证学生的分析归纳能力得到锻炼，应加强师生间的交流讨论，教师引导学生的思路，并规范使之不入歧途。

(3)学生根据研究方案和参考资料制定实验设计方案，培养严谨的科学思维与创新精神。学生在确定好自己的课题研究方案之后，对课题的研究在大的方向上有了很好的把握，接下来要做的就是把它落实到实验的每个细节。学生从大的方向出发，根据物理实验的基本步骤和自己查阅到的资料，设计实验步骤，根据实验室的仪器和设施的实际情况申请自己需要的实验仪器，考虑试验中各种可能出现的状况并确定解决办法，绘制实验表格并确定实验数据处理方法［4］。在这个过程中，学生不是以往那样照实验指导书的详细步骤进行，而需要步步为营，根据自己的想法完成实验研究，从而培养学生严谨的科学思维和创新精神。例如，要验证波粒二象性，可以做的是光电效应实验。这个实验中学生应该明确的问题包括:1)哪些材料可以作为阴极;2)光电流在什么数量级上，如何进行检测;3)哪些因素对光电流的大小有影响，尤其是入射光的性质对光电流有无影响;4)光电子的动能跟哪些因素有关，如何测量;5)实验得到的结论跟经典电子理论有哪些矛盾。往往学生想不到这么全面，教师一定要耐心引导启发，让学生从大量书籍文献资料中汲取知识营养，让检索环节更充实更富知识性和创造性。

(4)学生根据设计方案实施课题研究，独立完成实验设计，培养解决问题的能力。学生根据自己完成的实验设计方案，独立完成实验过程，原则上在一定时间以内老师在实验细节等方面不能给予指导，只从避免实验事故、保护实验仪器、节约实验资源等大方面要求学生，何时对学生进行具体指导靠老师对学生实验的考察自行把握［4］。学生通过这种实战，才能全身心的投入到实验的每一个过程中，从每一次成功和失败中体会到实验的快乐，体会到科学家每一次重大发现的艰辛，有利于培养学生严谨的思维和解决问题的能力。

(5)学生完成实验后书写课题论文及答辩，老师进行总结、评价并提出意见。实验课题实践环节结束后，由学生自己书写研究课题论文，按照确定的实验方法完成实验数据处理，总结得出结论并与老师讨论实验结果。老师根据教学经验和专业知识对学生的研究方案、实验设计方案进行评价，提出学生在实验中出现的问题，与学生一起讨论实验结果并最后得出结论，拓展学生的知识面。

3 “课题研究”型物理实验教学模式面临的问题与对策

(1)高校实验设施的限制，造成实验研究课题简单而且面窄，可选课题少。在确定研究课题时，往往会受到学校实验设施的限制，可能很多实验在别的学校有条件完成，但在自己学校就无法进行，无法满足课程教学要求。补救的方案是初期编组进行。

(2)学生学习时间安排与实验时间安排冲突，或者学生实验时间很少，造成实验时间跨度大，学生难以在较稳定的一段时间内连续性完成实验研究，甚至没有足够的时间来安排物理实验研究，导致学生热情降低，积极性降低。

(3)老师研究的领域与学生所研究的课题不相同，或是老师的知识面无法满足学生进行课题研究的要求，学生选择课题时还需要针对老师的研究领域或知识面进行选择，也会造成学生研究热情下降，积极性降低。

这些问题的解决，一定要抓住培养学生能力这一主要矛盾，着眼于学生创新能力的提高和实践动手能力的锻炼。如果受到实验设施少的限制可以稍微多采用一些理论研究题目;课题少可以多分组;没有固定的时间，可以通过课外科技活动的形式进行;教师研究的领域与学生所学专业有所不同，可以通过多学科交叉，重点突出选题的基础性、实践性和创新性。这些琐碎问题的解决，既是教学模式的探索，又是正常课堂教学的必要补充，拓宽了培养创新型人才的途径。

4 结束语

当前中央一再强调我们教育的核心是素质教育，大力提倡创新精神，重点有两项:一是动手能力的培养;二是创新意识的培养。物理实验作为培养大学生综合素质的一个第一道“工艺”，更应该改革创新教学方式，培养学生的动手能力和创新意识。传统的物理实验教学模式已经无法适应科学技术的发展，而“课题研究”型实验弥补了传统物理实验教学模式的僵化和弊端，融合当前的先进科学思想和方法，让学生亲自走上科学探索的征程，十分有利于提高学生综合实验技能、培养研究创新思维。当然，这一研究模式仍然受到实验设施、时间、老师研究领域等问题的制约，但是，笔者认为，随着国家对培养学生创新意识的重视，学校对大学物理实验教学的重视，老师对拓宽自身知识面的要求的不断提高，“课题研究”型大学物理实验教学模式定会成为国内高校物理实验教学的首选。

［1］毋志民，江金，曾毅，等.创新研究型物理实验教学改革初探［J］.大学物理实验，2011，24(3):95-98.

［2］郑冬梅，黄思俞，魏炽旭，等.大学物理实验教学体系改革探索与实践［J］.福建教育学院学报，2010(4):113-116.

［3］陆俊发，潘小青.大学物理课程教学规范探讨［J］.东华理工大学学报:社会科学版，2008，27(2):155-158.

［4］任劲，赵斌，陈艳山.大学物理实验“课题研究”教学模式的研究与实践［J］.大学物理实验，1999，12(3):70-72.

［5］梁坚.大学物理实验教学改革的几点思考［J］.技术物理教学，2011，19(2):14-15.

［6］梁坚.物理实验课结合专业特点的教学模式浅析［J］.高校实验室工作研究，2011(4):40-41.

Exploration of the Subject-research Teaching Mode in College Physics Experiment

LIANG Jian，FANG Cheng
(College of Science，East China Institute of Technology，Fuzhou344000，China)

The traditional teaching mode of physics experiment has been fossilized，and it is unable to adapt to the current rapid development of science and technology and meet the requirements of students’experimental skills.In this paper，the subject-research teaching mode in college physical experiment is explored for fostering students’innovative consciousness and practical ability.Then，implementation method is proposed.At last，problems in implementation process are analyzed.

physics experiment teaching;subject research;innovative consciousness;practical ability

G642.0

A

1674-3512(2012)02-0181-03

2012-02-05责任编辑:王菊梅

江西省教改课题资助项目(JXJG-10-8-14)。

梁 坚(1960—)，男，广东阳江人，实验师，主要从事大学物理实验教学与管理工作研究。

梁坚，方诚.大学物理实验教学的“课题研究”型模式探索［J］.东华理工大学学报:社会科学版，2012，31(2):181-183.

Liang Jian，Fang Cheng.Exploration of the subject-research teaching mode in college physics experiment［J］.Journal of East China Institute of Technology(Social Science)，2012，31(2):181-183.