物理实验一体化教学模式的探索与实践

唐金龙，谢英英，罗晓琴，周自刚

(西南科技大学 理学院，四川 绵阳 621010)

物理实验一体化教学模式的探索与实践

唐金龙，谢英英，罗晓琴，周自刚

(西南科技大学 理学院，四川 绵阳 621010)

西南科技大学理学院采取将演示和仿真实验与基础性物理实验有机结合的教学模式, 实践表明在学生进入实验前，发挥学生主观能动性积极参与仿真实验后比直接进入基础性实验效果要明显提高。而且结束实验后，学生参加演示实验进入实战练习，要比单一用实验报告效果更明显，学生也明显感觉每个实验对其帮助较大。

仿真；演示；辅助；综合；开放

大学物理实验是一门实践性和应用性很强的课程,是理工科学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端[1-2]。但是，国内很多高校的学生对实验存应付心理，实验兴趣不高，创新意识不强，从而使大学物理实验教学在预习、操作和数据处理三个环节都出现诸多问题，主要问题包括三个方面：(1)学生预习形式化，以完成预习报告为目的，因而大多数学生在预习时盲目照抄书本上的内容，预习报告写了一大篇，成效却很小。造成的结果是学生对实验原理、实验过程一知半解，正式实验时就无从下手。(2)学生实验时间不充足。由于学生的预习成效不大，教师详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理等[3]，因此在规定的学时中学生的实验操作时间就少了。结果使得一部分学生不能在规定的学时内完成实验，而另一部分学生为了抢时间虽然得出了数据，但不按要求完成仪器的调节和使用，忽视实验的科学性和严谨性。另外，很多仪器设备都集成化，外观都是一个黑箱子，从而掩盖了实验原理。(3)实验总结形式单一，内容片面，学生课后的数据处理单一，以完成实验报告为主。这种格式化的报告基本上大同小异，从中很难看出学生对待实验的态度，更难见到有特色、有创新、有一定水平的实验报告[4-5]。

针对上述物理实验教学的不足，西南科技大学大学物理示范中心在试点班的教学中采用集仿真-实验-演示一体的大学物理实验教学模式，全面开放仿真演示实验室从而有效地将仿真演示实验融入基础实验教学的教学过程中。通过仿真软件将实验设备、教学内容、教师指导和学生的思考、操作有机地融为一体。同时打破实验教学的课堂、课时限制，使实验教学内容在时间和空间上得到延伸。

1 仿真实验衔接基础实验前

1.1 仿真实验使课前预习实质化

近年我校物理实验示范中心在学校、学院的支持下完善了仿真实验室条件，配置了64台电脑以及相应的网络版仿真实验系统。利用网络版的仿真软件，学生可自主在线学习，加深了学生对实验仪器、实验原理和实验过程的理解，节省了教学时间，营造了多样化的教学模式，使实验教学内容在时间和空间上得到延伸[6]。

在对试点班的教学中充分将仿真实验融入基础实验教学过程，以仿真实验作为实验教学的开端，要求学生在完成每一个基础实验之前必须先利用仿真实验完成相应的实验预习[7]，通过计算机以及仿真软件模拟该物理实验流程，从而熟悉实验的原理、操作以及实验现象。再进入仿真实验室完成对应的基础性实验的模拟考试，并且由系统当场根据学生的操作情况给出预习成绩，合格后才能进入实验室完成相应的基础实验。这种实验教学模式有效地杜绝了学生预习实验走形式和抄袭，提高学生完成基础性实验的实验效率。

1.2 仿真实验使课堂操作自主化

学生在通过上述的仿真演示实验的预习后，已经理解了实验原理，熟悉了实验仪器的使用和注意事项。因此，在实验课堂上教师可不必对此再做讲解，从而使学生在三个学时的时间内有充分的时间来完成实验操作，有效地解决了时间不足，不能完成实验的现象，也避免了学生为了抢时间得出数据而忽略仪器操作的规范性。在实验前教师可针对学生在实验中会遇到的实验现象，或者针对学生的专业讲解本实验在其专业领域的其他应用方向，给学生提出问题。例如：本实验中为什么会出现某些现象，针对这些现象如何解释，或者让学生思考本实验在其专业方面有哪些应用。让学生带着这些问题去做实验，学生在实验中就会考虑这个实验中会出现什么现象，为什么会出现这种现象，出现这种现象怎样解决，这个实验还可以怎么拓展。这样有利于培养学生发现问题、解决问题的能力。例如，在硅压式阻力敏传感器测表面张力系数的实验中，针对会出现的现象提问：为什么在电压会出现先增大后减小的现象？要求学生通过实验观察现象，课后以小论文的形式分析产生这种现象的原因及处理意见，并对此提出对实验的改进方案。鼓励学生对自拟实验方案进行探索性、研究性、创造性实践[8]。

1.3 通过实验仪器功能拓展使实验报告形式、内容多样化

以演示实验室为平台，建立多功能的开放实验室[9]。将演示实验室分成三个区域：演示实验区、基础实验区、综合设计实验区。在该实验室配置演示实验设备、力、热、电、光及近代物理实验仪器各1～2套以及一些综合性实验设备，学生可独立完成演示实验，基础实验、综合设计性实验以及部分创新实验。其作用主要表现在两个方面：

(1)学生完成基础实验后，为进一步巩固知识点，要求学生课后在演示实验室完成与该实验同一模块的其他实验内容[10]。例如：学生在完成了共振干涉法和相位比较法测声速后，利用课余时间在演示实验室完成驻波的形成、示波器观察李萨如图形等同一功能模块的演示实验，观察现象，进一步理解该知识点。

(2)教师通过课堂提问方式提出实验项目，由学生课后提交设计方案，对有兴趣的学生可通过师生讨论后在演示实验室完成实验，课后以论文形式提交报告。通过开放实验室，为学生提供灵活机动的自主学习，个性发展的空间和时间[11]。

2 学生实验流程及实验效果

对试点班学生采用仿真、演示、基础实验相结合的教学方式，具体实验流程如图1所示。

图1 物理实验的一体化模式示意图

均以材料科学与工程专业学生为例我们对普通班和试点班学生在预习效果、操作效果和实验拓展效果方面进行了综合的比较，具体比较如下：

3 结束语

我校物理实验示范中心首先在教学试点班上实施本方案，实践表明，上述教学模式的改革有利于调动学习的主动性，培养学生自主学习的能力，对提高学生的学习成绩和科学素养，培养学生发现问题、解决问题的能力以及学生的创新意识方面都起到了明显的作用。为此，我们下一步将逐步把这一教学模式在试点班的基础上推广实施。

[1]姚列明. 结构化大学物理实验[M]. 北京: 高等教育出版社，2012.

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[3]陈语林,童键，刘卫国. 改革实验教学方法培养学生创新能力[J]. 实验室研究与探索, 2003，22( 4): 234-235.

[4]温建平. 地方高校大学物理实验报告新模式探讨[J]. 物理通报, 2011(5): 57-58.

[5]陈中钧，俞眉孙. 大学物理实验教学的思考与建议[J]. 实验技术与管理, 2014，31(4): 186-188.

[6]王晓蒲,霍剑青，杨旭，等. 大学物理仿真实验和教学实践[J].物理实验，2001(1): 28-29.

[7]宁锌,庞玮，陈峻，等. 大学物理仿真实验在教学实践中的应用[J]. 大学物理实验, 2012(3): 113-114.

[8]明兴祖,唐川林，周静，等. 机械类专业应用型本科实践教学模式改革与建设的探讨[J]. 实验技术与管理,2011,28(9):18-21.

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[10]毛祥庆. 工科物理实验功能模块化教学探索[J]. 实验技术与管理,1998，15(2):53-55.

[11]蒋雅琴. 大学物理演示实验室开放教学初探[J]. 物理与工程,2011(2):23-26.

Exproration and Practice of Integration Teaching Mode of Physics Experiment

TANG Jinong, XIE Yinging, LUO Xiaoin, ZHOU Ziang

(School of Science, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010,China)

Southwest University of Science and Technology adopts the combination with demonstrating and simulating experiment into basic physical experiment teaching mode. The results show that students can exert the conscious activity and participate in the simulation experiment. By adopting this mode, the experiment effect has been significantly improved. Obviously, after finishing physics experiments, their experiment reports are better than those who had not adapted demonstrating and simulating experiment mode, and most of them feel that learning a lot from the basic physics experiments.

simulation; presentation; auxiliary; comprehensive; opening

2014-11-18；修改日期: 2014-12-11

唐金龙(1978-)，男，博士，讲师。主要从事实验与实践教学与研究方面的工作。

G642.423；O4-33

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.036