丁 俊 文黎巍

（河南工程学院，河南 郑州 451191）

1 大学物理设计性实验的重要意义

在传统的物理实验课程中，学生只是按照已有的实验步骤进行操作，这在一定程度上限制了学生的主动性和创造性，实验本身也只是简单的数据测量和理论验证，导致了培养出来的学生缺乏创造性。因此，设计性实验被提了出来。

1.1 设计性实验的内涵和特点

设计性实验是介于基础实验和实际科研之间，对基础知识、技能与方法可以灵活运用，并有所创新的一种实验。是在学生经过传统实验有了一定的基础之后，为进一步锻炼学生的科学素质，为学生日后独立进行科学研究奠定基础而开设的具有创新性的实验。其核心是实验方案设计的自主性，及实验方案的正确性与合理性。在整个设计性实验的过程当中，学生要充分发挥出自身的实际能力，并尽力做的有所创新。设计性实验的教学目的是提升学生的科研能力和科学素质，挖掘和培养学生的创新能力。

设计性实验是大学物理实验教学改革的一个重要方面，它突破了传统实验的 辅助的教学模式[1-3]。设计性实验的特点是教师给出实验题目，学生在充分理解基本原理的基础上，综合运用所掌握的基础理论知识、实验技能以及各种测量手段和实验方法，根据给定的实验任务，自己查阅相关资料、确定实验方案，合理选择实验室所有的仪器设备，甚至可以改进或自己制作实验仪器，自主拟订实验流程及注意事项等，并自己进行实验验证，最终对实验结果进行科学分析并撰写实验论文。

1.2 设计性实验的意义

近年来，随着科学与社会的快速发展，社会对人才的要求不断提高，传统实验已无法满足社会的需要。高等学校背负着培育人才的使命，如何培养出具备实践能力与创新能力的综合高素质人才，已成为一个很大的现实问题。而设计性实验的内容比较综合，有一定的探究性，不仅能强化学生对所学理论和实验基础知识的有机融合，而且使学生了解和掌握多种科研方法和思维方式的运用，有利于学生严谨务实的实验作风的养成，有助于激发学生思考的主动性与深入性，增强自我判断能力、创造能力、科研能力。同时设计性实验还具有一定的难度，学生在自己探索设计实验过程中还能增强自己的心理素质与探索精神，在自我拓展的乐趣中锻炼分析和解决问题的能力，促进学生学习的积极性[4]。因此，设计性实验是科学素质培养的有效途径。

2 大学物理设计性实验教学现状调查与分析

2.1 调查问卷的设计

由于大学物理设计性实验对综合型、创新型人才培养的重要作用，大学物理设计性试验越来越受重视，设计性实验的开设也越来越多，但还存在很多需要改进的地方。为了对大学物理设计性实验教学有全面细致的了解，笔者以河南工程学院理学院2012级和2013级应用物理的学生为研究对象，主要从设计性实验的数目，难易程度，教学过程与模式，教学评价，教师与学生对设计性实验的认识与态度，学生能力的提升状况等方面进行了问卷调查。

2.2 调查问卷的结果

从问卷调查的结果可以看出，有68.65%的学生对大学物理设计性实验有一些基本的了解，只有 4.48%的学生对大学物理设计性实验有比较全面正确的认识，对大学物理设计性实验几乎完全不了解的学生居然高达26.87%。32.84%的学生认为开设大学物理设计性实验根本没有必要，完全是浪费时间，53.73%的学生认为大学物理设计性实验对学生能力的提升虽有所帮助，但由于种种原因，导致教学效果并不理想，无法达到其应有的教学效果。有很多学生对做过的设计性实验甚至没什么印象。可见，学生对大学物理设计性实验的认识很有限。

表1 大学物理设计性实验的数目及难度

对于大学物理设计性实验的数目及难度,不同程度的学生有不同的感受，具体数据如上表1所示。

由表中数据可以看出，大学物理设计性实验的题目数量基本适中，也可以根据学生的具体情况酌情增加。课题难易程度太过相近，没有层次感，不利于不同学习程度的学生能力的提升。很多学生还表示自己的基础实验都没掌握好，很多仪器都不会使用。因此，教师在帮助学生选定实验题目时，要综合考虑到各种程度的学生，使每位学生在实验的过程中，既能巩固所学过的知识，又能锻炼和提升自己的各种能力。

王 颖 女,1979年8月出生,天津人,硕士,讲师,毕业于燕山大学,主要研究方向为无线传感器网络,优化算法.

学生在设计性实验过程中的表现和态度如表2所示：

表2 学生在设计性实验过程中的表现和态度

由表2中数据可以看出，学生对待设计性实验不够认真踏实，没有充分认识到设计性实验的重要性，真正体会到设计性的重要意义并认真对待的学生只占所有学生的1/4。因此，老师在进行设计性实验教学之前，应该对学生说明设计性实验对学生能力提升的重要作用，并向学生强调设计性实验对学生以后进行实际科学研究的重要意义。在设计性实验的教学过程中，要对学生严格要求，使学生严格规范的进行实验。

老师是学生学习之路的指引者和引路人，是学生学习和模仿的榜样，老师在实验教学中的表现，对设计性实验的态度和对学生的具体要求直接影响着学生对设计性实验的态度和学生在实验过程中的表现。因此老师在学生心目中的形象十分重要，下面表3为学生眼中老师在实验中的表现、对设计性实验的态度和对学生的要求：

表3 教师的表现、要求及态度

由调查结果可以看出，教师在教学过程中，教师采用的教学模式比较单一，没有根据学生学习程度和能力的不同选择适合学生的教学方法。教师对设计性实验不够重视，没有把握好对学生的“放任度”。对设计性实验的要求不够严格。

设计性实验仪器是实验设计与实验操作成败的重要因素之一，表4所示为学生反映的实验仪器的使用情况：

表4 设计性实验仪器使用情况

由调查结果可以看出，实验室开放时间太短，学生有时不能完成实验任务。实验设备许多已经损坏或精度不够，许多学生都建议延长实验室开放时间，增加实验设备，完善硬件设施。

调查结果显示，教师对学生进行考核的内容主要是书面作业与实验方法，对学生的评价不够全面科学。许多学生建议老师不要只看结果，轻视过程。

2.3 问卷反映出的问题的总结与分析

由以上内容可见，目前大学物理设计性实验虽已开设，但老师对设计性实验不够重视，没有让学生充分认识到设计性实验与一般实验的区别，设计性实验的重要作用和意义，没有结合学生的认知情况和兴趣选题，对学生的指导没有掌握好“度”，没有注重培养学生的科学素质和创新意识。教学的基本环节不够规范，实验仪器不够完善，实验室开放时间太短，评价不够科学全面。

3 对大学物理设计性实验教学的建议

基于以上对问卷调查结果的分析，结合笔者对设计性实验的认识与思考，对设计性实验教学提出了以下几点建议：

3.1 正确认识大学物理设计性实验

实验是物理这门学科的基础，大学物理实验按性质可分为基础性试验，综合性试验和设计性实验，设计性实验作为大学实验的一个种类，必然有其区别于其他实验的方面。只有对设计性实验有正确的认识，才能更好的进行教学，学生能力才能得到提升，才能达到教学目标。

首先，教师必须认识到设计性实验的重要性。老师的言行举止和态度都会对学生产生潜移默化的影响。老师如果不重视设计性实验，学生也会敷衍对待，即使有的学生认识到了设计性实验的一些作用，但老师和同学无所谓的态度也会严重打击学生的积极性。只有老师在思想上重视设计性实验，在开课前向学生讲解设计性实验的重要作用和意义，在教学过程中认真指导学生进行设计性实验，对学生严格要求，学生才会真正认识到设计性实验的重要性，才会认真努力地完成实验，学生能力才能得到提升。其次对设计性实验要有正确的定位。设计性实验与传统实验相比，教师的角色发生了根本性的转变，从以往的传授者转变成指导者[5]。在实验中，教师对学生采取了参谋、鼓励和指导、辅助的作用，将实验的主动权放心大胆的放置到学生手中，让学生有足够的动手空间和思考空间。

3.2 做好基础实验教学

由于设计性实验要求学生对所学过的基本知识、技能与方法能够灵活运用。因此必须扎实做好基础实验的教学工作，不仅让学生在常规训练中熟练掌握常用的基本知识与技能，更要有意识的对实验内容进行一些拓展，如要求学生改进实验，提高测量精度等[6]。同时让学生注重不同实验，甚至是不同科目之间的物理原理(或测量技巧)的内在关联性，为学生之后进行设计性实验奠定坚实的理论基础；再者，在基础实验中，学生没有认识到实验精度的重要性，对于实验结果的误差分析一般是实验中存在的测量误差，对影响实验精度的其它因素很少思考。因此教师在基础实验中就应该多鼓励学生进行全方面的误差分析，并思考如何消除一些可避免的误差，为设计性实验做好铺垫。

3.3 规范设计性实验教学程序

设计性实验的一般流程是：选定课题——查阅文献——确定实验与测量的方法——选择（或改进或制作）实验仪器——拟定实验流程——验证实验可行性——完善实验方案——实施实验方案，采集实验数据——分析实验数据——完成实验报告——进行实验答辩——老师进行评价。科学规范的教学程序是课堂得以顺利高效进行的有力保障。然而，在实际的设计性实验教学中，许多教师都是给定实验题目后，让学生自己查阅资料，制定出实验方案，然后让学生直接进行实验操作，之后上交实验报告，教师根据学生撰写的实验报告进行打分。整个教学过程与学生的交流，对学生的指导很少。而实际上，学生自己制定的实验方案往往有很多疏漏自己却很难发现，有的学生甚至感觉无从下手，需要老师进行点拨指导。在与学生进行交流后，不合格的实验方案要进行完善，直到合格。在实验操作过程中，有些学生会遇到自己无法解决的困难，但不愿向老师请教，这就要求老师留心观察，特别是那些基础较差，比较内向的学生，教师要特别注意，以便及时发现问题并给予指导，并多加鼓励增强学生的自信心。还有学生不注意操作的规范性，老师发现后要及时纠正，并向学生讲解规范操作的必要性，培养学生一丝不苟的实验态度。对实验操作认真，具有创新性的实验方案要给以充分的肯定，使学生得到一种积极的内心体验[7]。这不仅能提高学生的学习兴趣，培养学生的创新意识，更是学生展示自我，超越自我的动力，能够很大程度的激发学生的潜能[8]。对实验数据的处理与实验报告的填写，教师要严格要求，这不仅能帮学生理清思路，顺利推出实验结论，更有利于培养学生的逻辑思维能力，为以后科学报告的撰写打好基础。之后安排学生进行答辩，教师对学生实验的相关内容进行提问。这样的模式可以帮助老师以学生的回答为依据，进一步的了解学生对实验思考和理解的深度，教师的提问也可以加深学生对实验的理解，使学生能够更加全面深入的思考问题，对学生分析解决问题的能力有很大提升。

3.4 科学全面进行教学评价

现在许多老师对实验的评价依据主要是学生的书面作业，而忽视了学生的课堂表现。这种重结果，轻过程的评价方法会让追求高分的学生也只重视结果，轻视过程，不利于学生各种能力的提升。在这样的评价标准下，那些注重提升能力的学生，学习的积极性也会受到严重的打击。因此，教师在课堂上要注意观察学生，对学生的动手能力，创新意识，探究精神，实验态度，书面作业，答辩中的表现等按照科学的比重进行综合性评价。这样不仅能够公正公平的给学生打分，更能让学生掌握学习的重心，不断提升自己的综合能力与素质，保证课堂的高效进行。此外，教师应把评价结果及这样评价的原因反馈给学生，使学生明白自身还有哪些缺陷与不足，并在以后的学习中加强锻炼，继续提升自己。有很多学生比较注重理论知识，不喜欢实验操作，教师可以加大实验在科目总分中的比重，让学生不得不重视实验。之后再加以适当引导，使学生能力得到全面发展。为了提高基础较差的学生学习的积极性，还可以给出一定的进步分，让能力差的学生也有得高分的可能，鼓励不同层次的学生不断努力，形成你追我赶的学习氛围。

3.5 开放实验室

许多同学反映实验室开放时间短，经常实验时间结束时，实验还没有完成。学校应该增加实验室的开放时间，或是实行预约制[9]。需要用实验室的学生可以提前一周提出申请，既方便学校管理，又能使学生切实完成教学任务，能力得到提升。

实验室的仪器设备许多已损坏或不够精确，导致学生实验数据误差过大，有的甚至得出与课本相悖的结论。学校应视情况增加仪器设备，尤其是一些先进的仪器设备，可以增加实验准确性，降低一些实验的危险性，节约学生实验数据处理的时间[10,11]。同时对已有的设备应经常进行检修，保证实验仪器的正常使用。

4 结语

设计性实验对于综合型，创造型人才的培养有重要的作用和意义。因此，设计性实验已经，并且必将越来越受重视。如何开设好设计性实验将是一个重要课题，还有赖于教育者的共同研究。笔者以河南工程学院为对象，对设计性实验的教学现状进行了调查。通过对问卷调查结果进行分析与总结，并结合实际情况，对所存在的问题提出了一些建议和看法。希望笔者对设计性实验的顺利开设，对创新型人才的培养能有所帮助。

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