工科院校物理实验教学改革的探索*

2012-03-19刘兰君肖海霞

物理通报 2012年9期

刘兰君肖海霞

(河南工程学院数理科学系河南郑州 451191)

大学物理实验课是高校工科学生的一门必修的科学实验课程，该课程内容丰富，覆盖知识面广，是工科学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是培养学生科学实验能力、思维能力、分析解决问题能力和创新精神的基础课程．因此，大学物理实验课程，在与科技发展相适应的综合能力和工程创新能力的培养中具有无法替代的作用．

近年来，各高校对大学物理实验教学进行了全方位、多层次的改革，取得了一定进展，但也存在不足．本文结合教学实践，对大学物理实验课程改革进行了初步探索．

1 大学物理实验教学中存在的问题

1.1 教学内容陈旧实验项目不合理

实验项目过于陈旧，大部分是物理学的发展史上具有重大影响的经典实验和基本物理规律的验证性实验，缺少与现代科技新发展、工程技术相联系的综合性实验和近代实验．大学物理实验课程缺乏创造性和挑战性，使学生认为该课程就是为了验证实验定律和实验规律，不能开阔学生视野，不能激发学习兴趣．

1.2 教学方法单一教学手段落后

受传统教学理念的影响，大学物理实验教学常常是“教师先讲，学生再做”，以教师为主体进行灌输式教育；先进的教学手段、技术设备没有得到广泛应用，学习效率低下．并且，由于担心学生课堂完不成实验或实验仪器损坏，教师讲解尽量详细．教师讲授完实验在实验室内巡回走动，接受学生询问，帮学生解决问题．学生对教师讲授具有依赖性，学习不主动，按教师的讲解做实验，不注重对物理思想、实验方法的认识，不利于动手能力及创新能力的培养．

1.3 考核方式以实验报告为主

实验课考核主要依据实验报告，学生把大部分精力放在实验报告的书写、实验数据的处理上.但是，实验报告不能全部体现学生对实验思想、实验方法和实验技能的掌握情况，不能公平、客观、合理地评价学生的实验成绩，因此，学生的创新能力得不到有效的培养．

2 大学物理实验课程教学改革与实践

2.1 在教学中必须让学生意识到物理实验课程的地位和作用

物理学是工程技术的基础，是一门实验科学，一切物理理论都必须以科学实验为依据．大学物理实验是高校工科学生的第一门科学实验课程，该课程内容丰富，覆盖知识面广，是工科学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端．大学物理实验课程，在与科技发展相适应的综合能力及工程创新能力的培养中有着无法替代的作用．

2.2 加强课程建设合理设置实验内容

(1)合理调整课程体系实行分层次教学

整个课程体系应打破传统的按力、热、光、电、近代物理的分类方法，进行交叉、综合，将实验分为基础性试验、综合性实验、设计性实验三个层次.由浅入深，从基础到前沿，从传授知识到培养综合能力，形成台阶式上升的教学体系．

(2)改革教学内容注重实验的时代性与先进性

实验内容上，应加强基础性实验，减少验证性实验，增加综合性、设计性实验的比重，体现动手能力与动脑能力相结合的实验教学改革思路．剔除内容陈旧的验证性实验、删减与中学重复或相似的实验，增加富含新思想、新方法、新技术的内容，增加源于基础理论又与前沿知识紧密联系的工程专题，实现近、现代实验比重的提升．对不同学科专业可以采用不同的物理教学模块，制定不同的教学大纲．

基础性实验首先要学习基本理论知识，然后安排一些具有代表性的实验，以培养学生的基本实验方法、实验技能和初步的科学实践能力．

综合性实验是一些研究型、技术性较高的实验或现代气息浓厚的近代物理实验，例如声速测定、密立根油滴实验、光电效应、金属逸出功测量、弗兰克-赫兹实验等．其目的在于加强学生对现代物理技术的认识、对基本技能的应用，并激发学生的求知欲望．

设计性实验是学生独立设置实验项目、设计实验方案、选择实验仪器，然后独立进行实验.该实验能够有效地训练学生对所学知识的综合运用，增加科学观察力和判断力，潜移默化中培养自主实践能力和探索精神．

分层次实验教学突出体现了学生的主体地位，使学生在充分理解实验思想、方法的基础上有效地解决实际问题，循序渐进地培养学生的实验技能、综合分析问题和解决实际问题的能力，更有利于启迪学生的创新思维．

2.3 改革教学方法采用以学生为主体的教学模式

教师必须彻底转变教学观念，要在知识的传授过程中更加注重对学生能力的培养，即在教学过程中，启发学生思考，拓宽学生思路，培养学生创新意识．

教学中要采用“以学生为主体，教师为主导”的教学模式，采用启发式、提问式、研讨式等多种教学方法，加强师生互动、生生互动，有意识地鼓励学生发现问题，解决问题，使学生从被动学习转变为主动学习．

(1) 对于原理简单、易于操作的验证性和基础性实验，学生可以在课前预习的基础上，在课堂上直接做实验．

(2) 对于综合性实验可以采用启发式、提问式教学方法．教学中要合理设置疑问，适当地提问学生.学生提出的问题，不要急于回答，启发他们独立思考．实验中发现仪器发生故障，启发学生自己动手维修、调节，以增强动手能力．

(3) 对于设计性实验可以主要采用研讨式教学方法．各实验小组的学生各抒己见，有利于培养团队精神、创新思维能力、严谨的科学态度和坚韧的意志．

实践表明，在教师适时、适度的指导和帮助下，学生能够独立思考、积极探索，学习兴趣、应用基础知识的能力得以提升，课堂教学效果得到提高．

2.4 运用现代化教学手段激发学生学习兴趣

(1)教学中利用现代实验手段，改造传统的实验项目．例如，密立根油滴实验、牛顿环实验可以利用CCD微观图像摄像显示设备代替普通的实验观察系统，增加可视性和精确度，用计算机模拟实验中难以实现的效果，给教师教学和学生实验带来方便．

(2)运用录像、投影、多媒体技术．将仪器介绍、使用方法、实验目的、原理、内容和要求、注意事项等制作成录像、电子课件．多媒体教学把图像、声音、动画、文字有机组合在一起，生动形象，提高了实验教学的表现力，使学生感到了学习的乐趣，改善了教学效果．

(3)建设物理实验中心教学网站．学生可以通过网络查看教学内容、教学课件、演示录像等内容，便于学生预习、复习，使教学内容在时间和空间上得到延伸．网站还可以开通“师生互动平台”，设置“知识园地”．这样，既实现了师生之间的及时交流与沟通，又能为学生介绍物理常识、物理实验科学的新进展及科研成果等，从而开阔学生眼界，激发他们对物理实验的兴趣，提高教学质量和教学效果．

2.5 改革考核方式

在考核方式上，以“重视知识与能力的综合，兼顾实验过程与实验结果”的原则，对学生进行综合考核．大学物理实验课程考核，既要体现在对实验理论的掌握上，更要体现在实验思想和方法，仪器的操作和使用，现象的观察、分析和数据处理等环节组成的综合能力上．所以，要注重平时实验中每一教学环节的全面考核．每一个实验可以按预习情况、实验操作、实验报告等给出成绩．每个实验成绩的综合构成平时成绩，占实验课总成绩的70%，期末考试成绩占30%．这种考核方式，既能考查知识的掌握，又能考查实验技能，促使学生重视实验教学，积极主动地去学习，收到了良好的教学效果．