大学物理实验中的存在问题及改进方案

元冰

摘 要：基于对目前高校大学物理实验教学中的课程设计、实验设备、实验步骤、评分标准等方面存在问题的调研与探讨，本文有针对性的提出了几点建议，包括改革课程设计，培养学生创新意识，加强实验设备管理，建立开放性实验和创新评分标准等，以帮助提高学生对实验内容和技术方法的兴趣，从而愿意投入更多的时间和精力去钻研学习，进而更加有效的提高自身实验能力和科学素质。

关键词：大学物理实验；课程设计；仪器管理；实验创新；开放性实验

大学物理实验作为基础的实验课程，既要让学生通过实际操作和数据分析学习到科学实验的基础知识，又要让学生在实验方法的考虑、测量仪器的选择、实验误差的分析中受到训练，为学生进行后续科学研究打下基础[1]。在实验设计的过程中，一方面可以巩固学生已经学到的理论知识；另一方面，可以培养学生分析问题、解决问题的能力以及严谨、认真的科学态度和实事求是的精神[2]。同时更能够启发学生的创新性思维，提高动手能力，激发学生参与实验、设计实验的兴趣。结合实际教学经历和大量调查研究，作者认为在当前高校的大学物理实验的教学工作中存在以下几个方面的问题：

一、课程设计陈旧，没有跟上时代发展

当前的大学物理实验课程安排都十分基础，涵盖了各个学科的基本实验技能，可谓非常经典。但是正是因为这些所谓“经典”的实验内容，十几年没有大的变化，甚至，当前的实验题目和作者当年读大学时的实验题目几乎完全相同。科学技术不断进步，社会也不断发展，然而我们的大学物理实验课程却更新缓慢，这显然是不合适的。在保证学生理解相关知识点的情况下，利用当前较为先进的测量理念和测量手段，达到同原课程设计相同测量目的是课程发展的必然趋势，就好比当年计算机逐渐取代珠算成为财会行业的主流工具一样。

二、实验设备维护不力，学生实验误差过大

学生实验过程中发现很多时候造成实验数据不理想，长时间无法得到预期结果的原因是实验设备本身的“故障”。这使得学生大量的时间、精力都花在与实验目的不太相关的方向上，甚至为了应付实验过关，编造虚假数据，抄袭他人结论。这样的问题由于本科学生实验室实验设备较多，每天各个班级多批次的操作，一旦学生操作不当，经常造成设备故障、仪表不精准等问题。而实验室老师数量有限，想要及时维护往往来不及。另外，实验室中的很多器材过于陈旧，维修次数过多，已经很难保证实验测量精度了。在这样的情况下，学生的实验热情会被很快消磨殆尽，做实验也就变成了应付差事，走过场了。

三、实验步骤惰性较大，无法提高学生创新能力

实验教学往往是老师把实验步骤发给学生，强调按照步骤操作；学生机械的按照步骤照做，得到“预期”的数据；老师在数据结论上签字，实验结束[3]。这种模式固然可以提高学生实验的成功率，却无法真正把学生带入到实验思考中来，学生成了一个个实验台上的操作工，比赛谁更快完成任务。学生没有任何机会和欲望去思考为什么实验要这样设计？为什么实验步骤要这样安排？如果不这样做会带来什么问题？其实考虑并解决这些问题对学生的培养要比所谓的“实验成功”有意义得多。甚至可以猜测，这种“惰性”培养方式与我们国家尽管人口基数庞大、却无法在诺贝尔奖上取得与我国人口比例相称的成就不无关联。

四、评分方式不科学，不能调动学生积极性

当前大学物理实验课程的评分方式也较为单一，通常采用期末笔试的方法，和理论课差不多，这其实是一种极不科学的评价方式[4]。实验课主要培养的是学生动手、动脑的能力。如何解决实验过程中出现的各种问题，必须理论与实际相结合，靠背书本是没用的。而以单一刻板的评价方式作为指挥棒只能把学生推向死记硬背的一面，实验课程的真谛无法得到体现。

针对大学物理实验教学中的各种问题，基于多年实验教学的经验积累和分析思考，作者认为应该从如下几个方面作出努力以改变现状：

（一）对课程设计进行改革，充分利用现有资源[4]

当前社会已经是信息化社会，网络、电脑甚至有处理器功能的手机已经走进大众的生活中，利用这些信息化产品辅助传统的物理实验测量工具可以大大提高测量效率并激发学生的实验兴趣。例如，在测量普朗克常数的实验中，完全可以利用数据采集卡和电脑，让学生通过程序设计完成对实验过程的控制和数据处理。虽然现在也有现成的普朗克常数测试仪，但是全集成化的教具并不利于学生对实验内容的理解和动手能力的锻炼。

（二）注重培养学生的创新意识

创新是我们社会向前发展的动力，而本科生是未来推动社会进步的主力军。因此课程实验的安排应该更加注重对学生创新意识的培养，在完成对力学、热学、电磁学等基础知识点的理解的同时，更多使用学生自己的想法，有创造性的完成实验目的，用较为丰富多样的实验手段去论证。鼓励学生用不同的实验方法实现相同的实验目的，更加注重实验过程，启发学生的一些新想法并通过实验小组讨论的方式加以完善。

（三）加强实验设备管理

实验设备是完成实验必不可少的工具，必须加强管理[5]。首先，应该建立完善的使用记录，随时跟踪仪器的状况。如开发手机app软件，专门描述和传递每台设备的工作状态，由学生上传仪器状态，实验室维护老师随时通过手机获得第一手情况并迅速完成维修并更新仪器状态，以便之后安排的实验顺利进行。其次，安排专门的实验室仪器操作培训。由于学生大多是新手，基本的实验操作技能较差，很多的仪器破坏都有一定的共性。由实验室老师总结出现仪器设备的故障的原因并做成课件向全体学生宣讲，可以有效降低仪器的故障率，大大减少维修老师的工作量。最后，可以培养学生参加实验室老师组织的维修小组。一方面可以帮助老师完成较多的仪器维修，迅速保证后续实验的顺利进行；另一方面也可以锻炼学生的动手动脑能力，更加深刻地理解实验仪器的构造。

（四）设计开放性实验课题，由学生构建实验步骤

建立少量的开放性实验课题，老师只提出实验目的和方向，由学生们自己完成实验设计，选择相应的实验材料和仪器，这样的实验难度较高，但是实验过程较为自由，学生有更多的时间去调研、思考和讨论。学生可以通过组队的方式共同完成一个个不同的题目，在团队内各自分工，共同协作，完善实验原理、实验设备、实验步骤和实验结论，最后通过宣讲的方式展示自己的成果。这种较为开放的实验方式一方面有助于老师完成本课程的改革探索，另一方面也大大调动学生参与实验的积极性；由被动的按照步骤操作，转为主动地设计实验，完成角色转换，同时也充分培养和锻炼了学生的团队协作的精神和能力。

（五）创新评分标准

规范、公平的成绩评定办法是学生认真上课的重要因素。相较于以前注重期末笔试考核的方式，大学物理实验应该更加注重平时的成绩，甚至平时成绩应该占到总评成绩的80%。不过对于平时成绩的包含项分配应该更加科学，可以按照实验次数分配平时成绩，在每次实验过程中按照是否理解实验目的、是否能够自如无误的操作仪器、是否能够达到预期的实验结论、实验中是否有自己的创意、在团队中是否是主要角色等因素给予评分。本着提高学生综合能力的目的进行评分可以促使学生做出更多有创造性的实验。

总之，当下大学物理实验教学中还存在着相当多的问题，如硬件设施较为落后，师资短缺等都不是短时间内可以解决的，但是我们有信心发挥主观能动性，进一步改革课程，为了学生的学有所思、学有所得、培养创新能力和全面提高素质而努力。

参考文献：

[1]程衍富.大学物理实验讲义[M].北京：北京邮电大学出版社，2011.

[2]宋心琦.有关化学实验改革的想法与建[J].化学教育，2001，（3）：37-39.

[3]杨秋波.大学物理实验教学方法探索[J].实验室研究与探索，2003，（5）：30-32.

[4]许济金，郑林，邱祖强.大学物理实验教学改革的研究与实践[J].福建师范大学福清分校学报，2009，（96）：10-12.

[5]曹春香.管好用好仪器，服务教学科研[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2015，（32）：131-132.

（作者单位：苏州大学物理与光电·能源学部）