大学生物理实验竞赛的实践与思考

闫顺生 李海花

（1.唐山学院 基础教学部，河北 唐山 063000；2.唐山学院 环境与化学工程系，河北 唐山 063000）

具有实践能力和创新意识的大学生越来越为现代社会所青睐，如何培养适合社会需求的技能与创新人才成为当前高等教育尤其是工科院校所面临的研究课题。越来越多的实践表明学科竞赛是一个培养学生实践动手能力与科研能力的有力途径。在此思路指引下，2012年11月底唐山学院举办了第一届大学生物理实验技能竞赛，目的在于激发大学生对物理学和物理实验的兴趣，提高大学生的技能、知识综合运用能力和创新能力，营造一个重视实验和技能训练的学习环境和氛围，这项竞赛的开展在推动和活跃学生第二课堂活动的同时，凸现了工科院校的办学特色[1]。

1 竞赛的组织与内容

1.1 竞赛的组织

此次竞赛由教务处主办，基础教学部承办，在每年的下半年11月举行。本次竞赛由于是首次举办，因而首先是物理实验室向所在基础教学部申请，部里同意后再向院教务处申请，逐级申请经批准后才开始举办，教务处和部里领导均表示对此竞赛将大力支持。最终经院、部和实验室老师的通力合作唐山学院第一届大学生物理实验技能竞赛在2012年11月25日成功举办。现以第一届唐山学院大学生物理实验技能竞赛为例，介绍竞赛的举办过程。

竞赛由宣传、报名、初赛、决赛和奖励5个阶段组成。

1.1.1 宣传

由于是初次举办，宣传对于竞赛的成功举办有着很大的影响，为此通过校园网络、张贴海报、系辅导员通知等形式向学生宣传竞赛的意义和奖励，实践表明这些途经是相当有效的，今后应进一步加强宣传工作，使竞赛观念深入学生观念。

1.1.2 报名

参赛对象面向全院各系部，主要为大二、大三、大四已修完大学物理实验的工科学生，可以以班级为单位也可以以个人为单位向竞赛组委会报名，最终全院共有106来自于不同系别的学生报名参加竞赛。

1.1.3 竞赛初赛阶段

首先举办竞赛初赛，初赛形式为笔试，考试时间为 2小时，满分100分。内容为大学物理实验绪论误差估算、数据处理知识和必做实验的原理、操作，另有一小部分设计题，目的在于考查参赛学生的掌握实验理论知识、操作方法等实验技能的基本情况。通过初赛者取前30%进入决赛，最终经评卷有33人通过初赛进入了决赛。

1.1.4 竞赛决赛阶段

决赛为用分光计测三棱镜不同光线折射率的实验操作，是在初赛基础上进行的更高一个层次的竞赛。进入决赛的学生须先将根据实验要求调节好分光计，然后按实验要求自己研究、拟定实验操作方案，测量数据并进行数据处理，主要考察学生的理论联系实际能力以及动手实践能力。

1.1.5 奖励

根据对于学科竞赛院第二课堂学分的规定，凡是参加院级学科竞赛者给予第二课堂0.5学分；另获一、二、三等奖学生可分别获得2、1.5和1第二课堂学分，并由学校颁发荣誉证书，获奖人数按总参赛人数的30%设置。按此规则此次竞赛共33人获奖，分别是一等奖5名，二等奖10名和三等奖18名。

1.2 竞赛内容与评比标准

竞赛的内容既有考察参赛学生的操作、数据处理等基本实验技能的实验，也考察由单纯基本技能训练实验发展为应用技能和综合技能训练实验[2]。试题内容和评分标准的设计既重视对基础知识和基本技能的考察，又重视对综合实验能力和科学素质的考察[3]。其特点是竞赛与实验教学内容既有联系又有区别；竞赛既有实验理论与数据处理，又有仪器调节与操作，全面考查学生的理论与实践基础以及对现有知识活学活用的能力。现具体说明2012年物理实验竞赛题内容。

1.2.1 竞赛的内容

1）初赛为笔试，内容为大学物理实验基础知识，笔试时间为 2小时，满分100分。形式为判断题、选择题、填空题、简答题和设计题。命题基于大学物理实验，难度适当，考察面广，涉及大学物理实验基本知识包括误差估算和数据处理、力学、热学、电学、磁学、光学实验的原理和操作。另外有一个比较简单的设计题，要求根据给定的电学元件自己涉及实验方案测定未知电源电压和内阻。试题注重物理实验基础知识的掌握，又适当的考察学生对实验知识综合运用的能力。

2）决赛为实验操作。利用分光计测棱镜折射率，根据实验要求完成测不同光线三棱镜折射率的实验任务。学生首先要根据竞赛要求调节好分光计，达到望远镜、载物平台和平行光管水平，在此基础上，阅读实验指导，观察并找到紫、黄、绿三条谱线，要求谱线清晰粗细合适。左右旋转载物平台找到对应的最小折射角，记录数据并处理，最终利用分光计得到不同谱线的折射率。

1.2.2 竞赛试题的评分标准

初赛：要求学生在 2小时内完成所给试卷，竞赛满分为 100分，判断题占15分、选择题占15分、填空题占20分、简答题占30分和设计题占20分。

决赛：实验操作评审要求

1）实验操作。根据竞赛要求调节好分光计，使其达到测量要求。（20分）

2）实验设计。阅读实验操作指导，找到不同谱线的最小折射角。（50分）

3）数据记录。设计表格记录测量数据。（10分）

4）数据处理。根据测量数据进行数据处理，得到不同谱线三棱镜折射率并进行误差分析。（20分）

2 竞赛的总结与体会

2.1 促进良好学风形成

在没有开展实验竞赛之前，由于传统教育重理论轻实践，学生为了实验而实验，课上机械的操作仪器，记录数据，数据在他们的头脑中仅仅是一些枯燥的数据，回去之后照着公式简单马虎的处理一下，缺乏观察、思维，当然也就体会不到科学的魅力。这一习惯将延续到他将来的工作中，这对于大学生尤其是工科生是极为有害的。通过开展竞赛，学生从思想上开始重视实验，也体会到研究的乐趣，参赛后的学生说：“原来觉得实验很没有意思，马马虎虎，通过竞赛现在终于体会到以前的观念是不对的，实验需要严谨，技巧，需要理论联系实践，这是在书本中所体会不到的”。在竞赛中获奖的学生凝聚成了一支学习能力强、学习潜力大、学习效果明显，代表优良学风的学生骨干队伍[4]，学习的多了，认真做实验的多了，打游戏的少了，对于营造良好的学风产生了积极的作用。

总而言之，竞赛激发了学生的做实验的积极性和主动性，培养了学生的严谨求实、不怕困难、深入思考的科学素养。这是理论课所不能替代的。通过竞赛活动的训练强化了学习行为上的一贯性，使学生形成自觉的思维和行为模式，由他律转为自律并内化为素质，是优良学风形成的强有力保证[5]。

2.2 学生的实践、创新能力得到培养

通过实验竞赛这一形式，不仅学生的实验技能得到强化，而且对于其创新思维提出了更高的要求。以“分光计测棱镜折射率”竞赛为例，学生需根据学过的实验调整好仪器，这是竞赛取得好成绩的基本前提。然而这是远远不够的，还要根据竞赛要求，运用以前的实验知识解决新的问题，需要举一反三，灵活运用，勇于思考，不仅要独立进行实验方法与步骤的设计，需要调试、分析，极大培养了学生的实验技能和理论联系实际的能力。另外竞赛耗时长不仅是参赛学生知识的拼争，也是意志的一次对决。在有限的时间和紧张的氛围中，只有技能扎实、勇于思考才能取得胜利，从实验设计、实验操作到数据处理这一全过程，无不体现了这种精神，这种方式非常有利于锻炼学生的实践技能，培养学生的创新精神。

2.3 促进课程改革与联系

竞赛不仅要求具有良好的实验技能基础，而且要求具有良好的的综合运用知识的能力和创新的能力，这对于教学内容和体系提出了新的要求。竞赛的结果集中体现了学生对知识的掌握程度和运用能力，进而反映了教学计划、教学内容的合理性，通过总结交流，发现教与学中存在的问题，为教改提供借鉴[6]。

我们在实验教学中感到学生每学习一门课程，往往只就该课程进行学习，很少将该课程与其他课程联系起来[7]。学生学习方式死板，不能综合运用所学知识，进而导致创新能力不高。我们在实验技能竞赛内容的设计上力争将各学科的相关知识联系起来，恰好可以克服传统教学的这一弊端。如用给定的电学原件设计测量未知电源电压和内阻实验设计题目就将电学、数学等课程的内容联系到了一起，因此通过实验技能竞赛，可以促使教学改革，提高学生的综合运用能力知识和创新能力，适应现代社会发展的需要。

2.4 存在的问题

通过竞赛锻炼了学生的实验技能，增强了创新思维。但是从参加技能竞赛学生试卷和操作现场表现来看，存在以下不足。1）实验技能不扎实、动手能力有待加强。有的学生在调节仪器时，操作不熟练、不规范甚至错误。例如，不知道正确的三棱镜放置方式、望远镜和载物平台调平不彻底，不能很好地理解实验指导导致找不到最小偏转角等。2）理论知识联系实际能力较差。有些学生不能运用所学知识分析问题、解决问题，例如不能根据数学方程知识对电路进行设计、组合，很难正确地设计出电路，不能很好的应用理论指导。

虽然由于各种原因例如调节仪器达不到实验要求，实验技能差；设计方案不合理导致实验失败、数据处理不正确等导致大部分学生被逐步的淘汰，但是他们从失败中获取了经验与教训，思维获得了启发，仍旧获益匪浅，更重要的是使广大学生明白了一个道理：就是创新的思维还要和扎实的理论知识、正确的科学态度、规范化的实验技能本领结合起来，才能取得成功[8]。

3 结束语

大学生物理实验技能大赛不仅能够提升大学生自己的实践能力、综合运用知识的能力和培养大学生创新意识精神，而且将会对于实验教学改革有所促进，是培养现代人才的一个有力途经。同时高等学校应该以竞赛为龙头，坚持以培养大学生创新能力为重点，逐渐强化教学实践，提高大学生的实际动手能力和实践技能，实现从科学知识型向科学知识应用技能型转化[9-10]。因此，应该大力提倡高校组织大学生物理实验技能大赛，无疑是具有重要意义的。

［1］吴樟荣，章明卓，章旭健.以结构设计竞赛为载体培养大学生创新能力[J].实验室科学，2010，13(2):6－8.

［2］郭英，刘洁，伍百奇.有机化学实验技能大赛的教学实践与思考[J].石家庄职业技术学院学报，2006，18(2):49－50.

［3］李孟源，尚振东，郭爱芳，等.强化测试技术实践教学 培养学生综合应用能力[J].中国现代教育装备，2007(11):115－116.

［4］林志崎，李套主，白文峰，等.电子设计竞赛对学生综合素质的培养[J].吉林工学院学报，200，22(4):53－54.

［5］杨瑾，季宜敬，崔锐博.实验技能大赛是培养学生创新能力的新途径[J].实验室研究与探索，2009，28(6):19－21.

［6］覃毅.高校实验室管理新思路[J].农业与技术，2011，31:115-117.

［7］王敏，袁文才，王青峰.农业高校重点实验室管理现状与对策研究[J].文教资料，2011，21:178-179.

［8］马强，郑志雯.浅论高校重点实验室的实体化[J].科技管理研究，2006(6):116-118.

［9］刘国胜，肖放，毕云晴，等.建立创新实践教学体系培养创新技术应用人才[J].实验室科学，2009（6）：10-11.

［10］胡国军，胡方.实验教学改革与培养学生创新能力的探索[J].绍兴文理学院报，2009,29（10）：99-101.