大學物理實驗教學改革初探

關于大學物理實驗教學改革初探

　　論文摘要：大學里的教學活動涉及到學校，教師和學生各個層面，全面提高大學物理實驗教學質量，需要學校、教師和學生共同來努力。只有做到學校重視、教師熱愛、學生喜歡，才能培養出新時代的創新性人才。

　　論文關鍵詞：大學教學；物理實驗；教學質量 　　
　　
　　物理是科學先驅，高新技術之源泉，探索宇宙之武器。物理學是一門實驗性科學，在整個物理學的發展過程中，實驗起著決定性的作用。實驗是驗證理論的唯一途徑，而實踐則是檢驗實驗結果的唯一標準。著名物理學家丁肇中教授也曾說過：“做實驗確實非常重要，因為任何理論缺少實驗證明是沒有用的，實驗可以推翻理論，理論絕對不能推翻實驗”。大學物理實驗是理工院校大學生必修的公共基礎課，在全面提高學生科學素質，培養學生的創新能力方面具有其他學科不可替代的重要作用。傳統的大學物理實驗教學模式處于教學方法過于單一、教學手段較為落后的狀態，這樣的實驗教學模式不能有效調動學生的主觀能動性，束縛學生科學思維能力的發展，不利于對學生進行科研素質和創新能力的培養。隨著科學技術的迅猛發展，社會對創新型人才的要求越來越高，革新大學物理實驗的教學模式，提高物理實驗課的教學質量顯得尤為重要�，F今全國大部分高校采取建立分級別的大學物理實驗教學示范中心，硬件水平得到很大提高，然而在教學質量方面還有很多問題亟待解決。在此，筆者結合自己教學實踐中的體會，淺析物理實驗教學過程中存在的各個方面的問題，并就關于如何解決這些問題提出個人建議。

　　一、大學物理實驗教學過程中的問題

　　1.學校對大學物理實驗課程重視不夠
　　長期以來，傳統的應試教育“一張試卷定終身”不僅影響著萬千考生，也影響著學校的辦學模式。高中階段，為了提高學校的升學率，大部分學校把實驗課上成理論課。在大學里的實驗課中，學生本應該得到必要的引導和充分的自由，在自己動手的過程中發揮本人的主觀能動性，開發學生的創新意識和創新能力。然而錯誤的思想使大部分高校把實驗教學當成理論教學的附屬環節，認為做實驗不過是為了更深刻地掌握理論知識。另一方面為了達到評估的標準，學校側重實驗設備、環境、場地等的建設，忽略了實驗教學的基本規律和創新性教學的研究。而且學校把實驗課定為考查課，在課程設置和學時安排等方面也往往把大學物理實驗課程排到其他課程的后面，這也導致學生誤認為大學物理實驗課不重要，上課不積極。
　　2.學生對大學物理實驗的學習興趣不夠，態度不端正
　　一方面，目前在很多理工科院校中大學物理實驗為考查課，考核制度不嚴謹。又因為在大學里課程繁多，為了考得好成績拿獎學金，很多學生自然而然就把考查課放在一邊，在這部分學生眼里，大學物理實驗課程的學分是比較容易獲得的。另一方面，普通高校的大學生認為自己的學校只是普通的一所學校，平凡得就像大海里的一滴水，自己的將來根本不能與名震寰宇學府中的學生相比，這種念頭導致學生缺乏上進心，學習也沒有積極性，得過且過。于是在課堂上出現學生上課懶散，課前不預習，臨時抱佛腳的不好現象。個別學生做實驗時自己不動手，請人代勞，趁老師不注意抄襲別人的實驗結果，或著編造實驗數據。因此，課堂教學效果極差，不能達到培養和鍛煉學生動手能力的基本要求。
　　3.教師自身觀念和素質有待提高
　　教師是教學活動中的一個基本要素，教師自身素質直接影響著教學質量。然而目前我國許多大學物理實驗課教師仍采用傳統的教學方法，先對學生介紹實驗儀器，講解實驗目的和原理，然后演示實驗步驟并強調做實驗的注意事項等，接下來學生按老師和教材所講重復實驗，進行簡單的測量。實驗結束后，老師檢驗實驗數據是否合理，并簽字。學生將老師簽過字的實驗數據帶回，課后進行數據處理和分析并撰寫實驗報告，寫好的實驗報告于下次實驗課前上交。整個實驗過程缺乏與學生的溝通和交流。另一方面，教師自身知識水平有限，不能很好地引導學生深入理解實驗中所體現的科學的研究方法。這樣教學的直接后果就是學生在做實驗的過程中毫無自己的積極思考與積極設計，完全跟著老師的步驟做。學生缺乏個性，缺乏實際操作能力和創造力，不利于啟發學生的思維，不能開闊學生的視野，更不利于創新意識和創新能力的培養。
　　4.實驗安排不合理
　　當今大部分大學師資有限，教學任務繁重，因而在安排實驗的先后順序時，無法遵從實驗內容由易到難，由簡單到復雜的要求，并且由于條件的限制，也無法根據學生能力的高低和各自專業的特點來合理安排實驗。這樣使很多學生誤認為物理實驗技能與自己所學專業無關，覺得物理實驗課不重要，反正以后也用不到，致使學生不能深入體會物理實驗的奧妙，學習的主動性減退，教學效果下降。
　　另外，雖然目前大部分學校進行了大學物理實驗改革，但是實驗內容仍有待改善，大部分實驗仍然屬于驗證性實驗，而與當今科學發展和應用相關的熱點實驗缺乏。注重操作能力的實驗較多，而培養學生獨立思維能力的綜合性設計性實驗較少，不利于提高學生的獨立創新能力。更重要的是，學校和教師對先進的實驗內容和實驗教學發展趨勢的跟蹤和學習不夠，在相當程度上限制了實驗教學的發展。
　　5.考核制度不合理
　　目前，很多學校把大學物理實驗定為考查課目，僅僅通過實驗操作和實驗報告兩部分綜合成績來評定學生的能力，這顯然是不全面的。大部分學生遇到問題不認真思考，按照教師示范步驟比葫蘆畫瓢，取得數據草率了事，不好好預習也能馬虎將實驗完成，致使學生認為物理實驗考核很容易蒙混過關，所以應付實驗的學生不在少數。

　　二、提高大學物理實驗教學質量的建議

　　1.制定嚴格規范的管理制度
　　長期以來，大學物理實驗教學管理比較松散，這也是學生做實驗態度不認真的原因之一。因此制定嚴格規范的管理制度，對提高大學物理實驗教學質量會起到積極作用。首先從學校層次上重視大學物理實驗，給實驗課安排足夠的學時，并嚴格考核制度。其次，對教師進行定期培訓，使教師在思想上重視物理實驗教學，嚴謹教學態度，積極進行教學研究。鼓勵教師在教學內容、方法和手段等方面進行不斷的探索和嘗試。再次，嚴格把握好實驗教學的各個環節，這包括課前預習。老師在上課前要對與本次試驗相關的問題進行抽查，并檢查預習報告，然后根據學生回答問題的情況及預習報告的好壞給出預習分數；在實驗操作過程中，教師不能擅自脫崗，應嚴格監控學生做實驗過程中的關鍵步驟和要點，培養學生的科學實驗能力和科學素養；最后是實驗報告的撰寫，實驗報告要體現出數據處理的全過程，主要包括：根據測量數據計算實驗結果、估算不確定度、正確表達實驗結果，然后分析產生誤差的原因以及注意事項（儀器使用的注意事項和測量過程的注意事項）等。[5]另外，加強實驗室環境建設，在實驗室懸掛知名科學家和相關實驗的展板，營造科學文化氛圍，使學生走進實驗室，就能感受到科學藝術的熏陶，激發學生的學習興趣。
　　2.建立分層次物理實驗課程新體系
　　隨著高考制度的改革，大批普通高校的學生實驗基礎差異較大，為了保證教學的順利開展，并照顧到學生個體發展的需要，建立分層次物理實驗教學很有必要。新的實驗框架體系按照加強基礎、重視應用、培養能力、提高素質的層次，遵循認知規律，兼顧力學、熱學、電磁學、光學和近代物理學等有關實驗內容，形成預備實驗、基本實驗、綜合性實驗、設計性實驗和創新提高性實驗等幾個層次。[6]然后在每個層次里再設兩個小層次，分為“必做”和“選做”兩部分。選做部分由學生根據自己的愛好和專業需要自由選擇。對不同專業，物理實驗教學應有不同的要求，這體現在不同的學時安排上。這種分層次教學模式實現了從基礎到前沿、從被動接受知識到積極主動思考逐階段提高綜合能力的實驗教學目的。除此之外，還應該改革教學內容，科學地設置實驗項目，優化基礎實驗的訓練，增加應用性、綜合性、設計性和研究性實驗內容，重視實驗的先進性、開放性和將科研成果轉化為教學實驗的應用。預備性實驗是為進入大學但具有不同物理實驗基礎的同學而準備的，這類實驗以開放、課余的形式，由同學根據自身條件、自我需要進行選修，目的是對基礎物理實驗知識進行填平補齊；另一方面通過基礎性實驗，讓學生掌握基本理論和技能；通過綜合性和設計性實驗，讓學生了解現代物理的發展趨勢和新技術的應用，提高學生的科學素質和綜合研究能力，激發學生的創新精神；創新提高性實驗是以科研實踐為主題，提前讓學生了解科研的方法和環節，從而學到更多書本以外的知識，鍛煉他們的獨立科研能力。層次化教學使學生知識由淺入深、由基礎到綜合、應用、研究，激發學生的學習興趣，提高學生的實驗能力。另外，教師應該根據實驗教學層次的遞進，應采取不同的實驗指導方法，這樣才能最大程度的提高教學質量。
　　3.進一步提高教師素質，改善知識結構，提高教學能力
　　柯瓦列夫說：教師知道的東西，要大大超過他要教給學生的范圍，要具有更寬的科學視野，否則，他就不能喚起和發展學生對本門學科的興趣，就不能滿足他們的需要。一名合格的教師，不僅要有精深扎實的專業基礎知識，還應具有廣博的與本專業相關的各門科學知識。在新課改的形勢下，深化教學教法改革，應從教師本身的知識結構和教學能力入手。教師應及時掌握國內外最新實驗教學動態，了解最新科學研究進展，在深入掌握所授課程的同時，擴展知識面，并有效地傳授給學生，這樣的教學才深刻獨到，富有啟發性。俗話說“給學生一杯水，自己要有一桶水”，作為現時代的教師，只有通過勤奮刻苦的學習，不斷提高自己的知識層次和思維能力，加強自身修養，才能使自己的一桶水始終具有源源不斷的營養，才能使學生深感“聽君一席話，勝讀十年書”。以此引導學生，讓他們明白人類對物質世界的認識還不完全，還有大量問題有待解決和發展，從而激發他們的好奇心和創新意識。一個教師，如果自身知識儲備不夠，講課就會捉襟見肘。只有掌握豐富科學知識，具有較高科學素質的老師，才能作為一名合格的物理教師，才能更好地引導學生去領略物理世界的神奇之處。
　　4.建立科學的考核體系，提出科學合理的實驗考核細則
　　在大學里課程繁重，學生自然而然就把考核要求低的課程放到一邊。沒有壓力，就沒有動力。所以要適當增加考核的難度，這樣可以促進學生學習的積極性�？己藭r，要根據考核內容在培養學生能力和素質中所起作用大小，分配不同的權重，確定具體可行科學合理的實驗考核細則。對學生能力的評定應該包括課堂表現、實驗報告、課外自主科研活動以及實驗考試。考試內容除了基礎實驗知識以外，應擴大設計性實驗內容。只有這樣，學生才會重視物理實驗，提高對物理實驗的興趣，端正學習態度，在做實驗時認真思考并盡力掌握每個實驗的精髓，最終真正學有所得。

　　三、總結

　　學校是教學活動的管理者，教師是教學活動的執行者，學生是教學活動的主體。全面提高大學物理實驗教學的質量，需要從學校到教師到學生各個環節都積極行動起來。只有做到學校重視，教師熱愛，學生喜歡，建立起一種適合當代科技發展的“教”與“學”新體系，才能培養出知識扎實、視野開闊、思維敏捷、富有創新精神和創新能力且符合當今社會發展要求的高素質人才。

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