物理实验教学改革的研究

魏佳　李福祥

[摘要]本文结合当前高等院校所面临的问题和遇到的困难，分析了目前大学物理实验教学的特点，提出了一些切实可行的改革方案。激发学生对科学研究的兴趣和创新意识，增强自信心和成就感，培养综合素质。从根本上提高大学生发现、观察、分析、研究和解决相关实际问题的能力，培养学生的实践能力和创新能力。同时缓解大学物理实验教师的教学压力，提高教学能力。

[关键词]大学物理实验 教学模式 实验能力

随着科学技术的迅猛发展，社会对创新型人才的要求越来越高，革新大学物理实验的教学模式，提高物理实验课的教学质量显得尤为重要。传统的大学物理实验教学模式处于教学方法过于单一、教学手段较为落后的状态，这样的实验教学模式不能有效调动学生的主观能动性，束缚学生科学思维能力的发展，不利于对学生进行科研素质和创新能力的培养[1]。现今全国大部分高校采取建立分级别的大学物理实验教学示范中心，硬件水平得到很大提高，然而在教学质量方面还有很多问题亟待解决。在此，本文结合教学实践中的体会，浅析物理实验教学过程中存在的各个方面的问题，并就关于如何解决这些问题提出建议。

一、大学物理实验教学过程中的问题

多方面的因素造成我国高校物理实验教学存在许多问题[2]，下面将从四个方面展开分析：

1.学时分配不合理

高校为物理实验教学分配的课时一般为两个课时，教师需要在较短的时间内，为学生讲解实验原理，并介绍相关器材，学生需要撰写实验原理，两个课时的时间对实验教学来说捉襟见肘，学生自主学习和思考的时间非常少。学生在试验中遇到问题，大部分都是向教师请教，得到答案就万事大吉，虽然这样能够解决学生在学习中遇到的障碍，但是自主思考和解决问题的能力没有得到培养，何谈思维发散和创新能力的提高。

2.没有认识到实验的重要性

一方面，目前在很多理工科院校中大学物理实验为考查课，考核制度不严谨。又因为在大学里课程繁多，为了考得好成绩拿奖学金，很多学生自然而然就把考查课放在一边，在这部分学生眼里，大学物理实验课程的学分是比较容易获得的。另一方面，普通高校的大学生认为自己的学校只是普通的一所学校，平凡得就像大海里的一滴水，自己的将来根本不能与名震寰宇学府中的学生相比，这种念头导致学生缺乏上进心，学习也没有积极性，得过且过。个别学生做实验时自己不动手，请人代劳，趁老师不注意抄袭别人的实验结果，或着编造实验数据。因此，课堂教学效果极差，不能达到培养和锻炼学生动手能力的基本要求。

大学生认为学习物理只要背会定理和定律，能够在考试中得到好成绩就足够了，忽视了物理实验的重要作用。这种现象的出现一方面是由于现在社会就业形势严峻，学生认为只有掌握足够的理论知识，才能在竞争中立于不败之地，物理实验对自己的就業和未来没有什么帮助；另一方面是因为高校缺乏完善的物理实验教学体系，在实验器材、实验教学改革等方面，不愿投入人力和物力，造成教师和学生以应付的态度对待物理实验。导致当前大学物理实验教学与中学物理实验教学严重脱节[3]。在大学里的实验课中，学生本应该得到必要的引导和充分的自由，在自己动手的过程中发挥本人的主观能动性，开发学生的创新意识和创新能力。然而错误的思想使大部分高校把实验教学当成理论教学的附属环节，认为做实验不过是为了更深刻地掌握理论知识。而且为了达到评估的标准，学校侧重实验设备、环境、场地等的建设，忽略了实验教学的基本规律和创新性教学的研究，这也导致学生误认为大学物理实验课不重要，上课不积极。

3.实验项目不够新颖

传统的物理教学模式根深蒂固，即使在新课程改革和素质教育的大环境下，高校物理教师仍然坚持老旧的教学方法，实验项目也很少更新。学生虽然能够获得足够的实验理论知识，但是创新能力很难提高，部分高校甚至照搬中学的物理实验，毫无新意，项目陈旧。部分院校中，教师依然是实验教学中的“主角”，而学生只是“配角”。实验理论和动手操作上大部分乃至全部都由老师全权代理，实验课教师仍采用传统的教学方法，先对学生介绍实验仪器，讲解实验目的和原理，然后演示实验步骤并强调做实验的注意事项等，接下来学生按老师和教材所讲重复实验，进行简单的测量。学生不知道为什么做这个实验以及做这个实验的相关理论依据是什么。这样教学的直接后果就是学生在做实验的过程中毫无自己的积极思考与积极设计，完全跟着老师的步骤做。学生缺乏个性，缺乏实际操作能力和创造力，不利于启发学生的思维，不能开阔学生的视野，更不利于创新意识和创新能力的培养。

4.实验安排不合理

当今大部分大学师资有限，教学任务繁重，因而在安排实验的先后顺序时，无法遵从实验内容由易到难，由简单到复杂的要求，并且由于条件的限制，也无法根据学生能力的高低和各自专业的特点来合理安排实验。这样使很多学生误认为物理实验技能与自己所学专业无关，觉得物理实验课不重要，致使学生不能深入体会物理实验的奥妙，学习的主动性减退，教学效果下降。另外，大部分实验仍然属于验证性实验，缺乏与当今科学发展和应用相关的热点实验。注重操作能力的实验较多，而培养学生独立思维能力的综合性设计性实验较少，不利于提高学生的独立创新能力。

二、提高大学物理实验教学质量的建议

针对高校物理实验教学中存在的问题，我们需要采取多方面措施，改革教学方法，提高物理实验教学质量。

1.应该将信息技术运用到教学中，合理使用快速发展的网络和计算机

传统的实验教学方式单一，缺乏多变性和趣味性，难以达到“学以致用”的教学目标，学生缺乏用知识解决实际问题的能力。实践表明，通过计算机、多媒体来为学生展示实验器材、实验过程和实验现象，使实验更加生动形象、立体。学生也可以使用计算机网络，了解仪器的正确使用方法以及实验的正确步骤，这样激发了学生学习物理实验的积极性。此外，高校物理实验中有一部分较为抽象，在实验室中难以完成，如光的干涉实验、热量的传导实验等，这种抽象实验的教学可以通过多媒体将实验现象展示给学生，让学生了解实验现象中的科学原理，这就能够弥补实验室的不足。但是必须注意的是，信息技术教学只是一种辅助教学手段，并不能完全替代传统教学，教师应该注意适度，不能顾此失彼。

2.以素质教育为目标，建立物理实验课程新体系

将实验课程的组成部分为：基本实验、综合性实验、设计性实验、科学小实验等，形成从低到高、从基础到前沿、从接授知识到培养综合能力，逐级提高的一、二、三级基础物理实验课程新体系。每一级物理实验大致用一个学期的时间完成，不同的级标志着不同实验技能和科学思维水平。这样，基础物理实验课不再是课堂教学内容的简单重复和验证，也不再是把力、电、光、近代物理等独立学科的实验简单地串联起来构成的实验系列。使学生从较高起点上进入大学物理实验，一个台阶、一个台阶地走向科学的高峰。对不同专业，物理实验教学应有不同的要求，这体现在不同的学时安排上。除此之外，还应该改革教学内容，科学地设置实验项目，优化基础实验的训练，增加应用性、综合性、设计性和研究性实验内容，重视实验的先进性、开放性和将科研成果转化为教学实验的应用。预备性实验是为进入大学但具有不同物理实验基础的同学而准备的，这类实验以开放、课余的形式，由同学根据自身条件、自我需要进行选修，目的是对基础物理实验知识进行填平补齐；另一方面通过基础性实验，让学生掌握基本理论和技能；通过综合性和设计性实验，让学生了解现代物理的发展趋势和新技术的应用，提高学生的科学素质和综合研究能力，激发学生的创新精神；创新提高性实验是以科研实践为主题，提前讓学生了解科研的方法和环节，从而学到更多书本以外的知识，锻炼他们的独立科研能力。

3.改善知识结构，提高教学能力

一名合格的教师，不仅要有精深扎实的专业基础知识，还应具有广博的与本专业相关的各门科学知识。在新课改的形势下，深化教学教法改革，应从教师本身的知识结构和教学能力入手。教师应及时掌握国内外最新实验教学动态，了解最新科学研究进展，在深入掌握所授课程的同时，扩展知识面，并有效地传授给学生，这样的教学才深刻独到，富有启发性。以此引导学生，让他们明白人类对物质世界的认识还不完全，还有大量问题有待解决和发展，从而激发他们的好奇心和创新意识。

4.加强设计性实验的教学，并且为学生设置开放的实验室

传统的物理实验内容陈旧，很难提起学生兴趣，高校可以根据当前教学内容，结合基础性实验，增加一部分设计性实验。这样，学生能够运用自己的物理知识，设计出各种各样的物理实验。例如，学生可以通过力学中的碰撞实验，设计出诸如“匀加速运动物体特性”的设计性实验。高校应该使实验室由封闭转向开放，使学生可以根据自己的兴趣和当前学习内容，自主进行实验，满足其个性化学习的需求。

5.建立科学的考核体系，提出科学合理的实验考核细则

没有压力，就没有动力。所以要适当增加考核的难度，这样可以促进学生学习的积极性。考核时，要根据考核内容在培养学生能力和素质中所起作用大小，分配不同的权重，确定具体可行科学合理的实验考核细则。对学生能力的评定应该包括课堂表现、实验报告、课外自主科研活动以及实验考试。考试内容除了基础实验知识以外，应扩大设计性实验内容。这样，学生才会重视物理实验，提高对物理实验的兴趣，端正学习态度，在做实验时认真思考并尽力掌握实验的精髓，最终真正学有所得。实验考评采取多种考核方式相结合的综合评定方法。普通物理实验共开设四个学期，第一学期主要开设基础类实验，考核方式为平时实验成绩占50%，期末成绩占50%。其中，期末成绩为实验理论综合考试，采取闭卷形式。其余学期的实验成绩考核方式为平时实验成绩占40%，期末操作考试占30%，设计性实验小论文占30%。平时实验成绩包含实验预习、实验过程中的表现和纪律、实验仪器的正确规范使用、实验操作熟练程度、实验报告等各项指标。小论文根据实验方案的可行性和创新性、实验结果的正确性和小论文的规范性等要素进行成绩评定。操作考试让学生以抽签的形式随机抽取实验项目及试卷，考试时间为20分钟。采取上述考核方式的目的在于表明对实验成绩的考评更注重实验过程及创新，消除了以往仅根据实验报告的好坏给成绩的弊端。

三、总结

大学物理实验教学的改革符合时代和科学发展的要求，是刻不容缓的。不管这门课程如何改革，它只能朝着一个方向，那就是培养的学生应该是适应时代发展、具有创新思维能力和实践能力的人才。通过大学物理实验教学的改革并积极实施它，才可真正意义上培养学生坚实的科学实验基础、扎实的科学实验能力以及勇于开拓的创新思维和坚忍不拔的创新精神，极大地促进学生做实验的积极性、主动性。总之，充分利用好物理实验，使学生从感性认识中，通过思考把知识点转化为理性认识，从而利用知识去解决实际问题，这也正符合实践—理论—实践的哲学规律，从而提高学生的整体素质。

[参考文献]

[1]王野， 李海军.浅谈大学物理实验教学[J].长春理工大学学报（社会科学版），2007（1）：89-90，95.

[2]朱双美， 程永光.工科院校大学物理实验教学改革探索[J].河南教育（高校版），2010（6）：29-30.

[3]王嘉宇， 王永顺， 杭玉杰.工科院校大学物理实验教学研究[J].中国现代教育装备，2010（9）：101-102.

（作者单位：哈尔滨理工大学 应用科学学院 黑龙江省哈尔滨市）