徐峰

（安徽大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230039）

淺談大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)

徐峰

（安徽大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230039）

通過(guò)對(duì)大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容和要求，教學(xué)儀器特點(diǎn)及學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的差異分析，討論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的差異化教學(xué)的幾點(diǎn)改進(jìn).

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)；素質(zhì)培養(yǎng)

1 前言

目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)院校的理工科專(zhuān)業(yè)都會(huì)開(kāi)設(shè)大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，作為理工科的公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)和訓(xùn)練理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能[1-3].實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，為了提高學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握和實(shí)際動(dòng)手能力，各高校在開(kāi)設(shè)大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之外，還根據(jù)教學(xué)要求開(kāi)設(shè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程.在課程教學(xué)中理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義已為廣大教學(xué)一線(xiàn)師生廣泛認(rèn)同，也取得了良好的教學(xué)效果.但作為實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)卻存在不同的特點(diǎn)，其教學(xué)內(nèi)容和形式可能值得探討，以便使實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法得以改進(jìn)[4-5].

2 大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)差異

大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)差異主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，兩者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和要求上有著明顯的差別.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容具有多、廣、全的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及的知識(shí)范圍廣，要涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)等內(nèi)容，因此配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需要的相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器多，為了能把實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)相配套，必須建立規(guī)模相對(duì)較大的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和與之相配套的師資隊(duì)伍.在很多大學(xué)中已經(jīng)將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)劃為單獨(dú)的教學(xué)單位或?qū)嶒?yàn)教學(xué)中心，足以見(jiàn)得大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的地位和重要性.而作為專(zhuān)業(yè)課程配套的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從教學(xué)內(nèi)容上來(lái)看其具有少、專(zhuān)、精的特點(diǎn).由于專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程是服務(wù)于專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)，每一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程其教學(xué)內(nèi)容上來(lái)看，較大學(xué)物理課程所涵蓋的范圍要少得多，一般專(zhuān)業(yè)課程理論教學(xué)只有54學(xué)時(shí)甚至更少.而與之配套的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量和內(nèi)容要小得多，但作為專(zhuān)業(yè)課程的配套實(shí)驗(yàn)，由于其教學(xué)要求的不同，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更需要精心設(shè)計(jì).

另一方面，兩者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求上也存在比較大的差異.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多是通過(guò)對(duì)基本原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示來(lái)加深和促進(jìn)學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的形象化理解和認(rèn)知.很多大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)已有經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器和方法，如：力學(xué)中的速度與加速度實(shí)驗(yàn)，電磁學(xué)中的伏安原理，光學(xué)中的雙縫衍射實(shí)驗(yàn)等.因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且髮W(xué)生認(rèn)識(shí)和理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所反映出的潛在物理本質(zhì)，從而達(dá)到對(duì)基本理論更深刻的理解.而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)一般需和所配套的專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容相配合，由于不同層次的高?；虿煌瑢?zhuān)業(yè)所開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容和要求存在差異，因而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有相對(duì)一致的教學(xué)內(nèi)容.從專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容來(lái)看，由于專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)涉及到一些大型專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備的學(xué)習(xí)和使用，而這些儀器設(shè)備價(jià)值較高，因而不同院校儀器設(shè)備的配置差異更大，因此專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容只能更具特色.而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，往往需要學(xué)生掌握較高的實(shí)驗(yàn)技能，有些專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)甚至需要比較熟練的實(shí)驗(yàn)技巧，如激光鎖模以及倍頻等激光技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能掌握一定的光路調(diào)試技巧，否則實(shí)驗(yàn)可能無(wú)法完成.此外，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力，這些要求都明顯高于大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求.

其次，大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備也存在比較大的差異，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備因?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容比較經(jīng)典，實(shí)驗(yàn)所用儀器均為較傳統(tǒng)的儀器設(shè)備，對(duì)于普通物理教學(xué)相適應(yīng)的基本大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，一般很少有大型儀器設(shè)備.相反，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備則更復(fù)雜，例如很多專(zhuān)業(yè)課程的配套是專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)都需要一些大型儀器設(shè)備，如：激光實(shí)驗(yàn)中的鎖模激光器、光纖通信中的光譜分析儀、光纖技術(shù)中的熔接機(jī)、近代物理實(shí)驗(yàn)中需要一些大型鍍膜機(jī)、高低溫箱等等，這些專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要學(xué)生首先要對(duì)其這些大型儀器的使用方法熟悉，才能順利進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.此外，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備一般價(jià)值不高，一般院校均可成套的購(gòu)買(mǎi)多套，而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備多數(shù)院校沒(méi)有財(cái)力去購(gòu)買(mǎi)多套教學(xué)儀器設(shè)備，但大型儀器設(shè)備一般都是大型專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備廠(chǎng)商生產(chǎn)，質(zhì)量一般比較穩(wěn)定，但使用環(huán)境也更加苛刻.

最后，作為課程相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生的基礎(chǔ)課程，并且對(duì)大多數(shù)院校而言，開(kāi)設(shè)這類(lèi)課程一般在第一學(xué)年，從學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)來(lái)看，這一時(shí)期學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)投入相比于高年級(jí)學(xué)生要更多，對(duì)知識(shí)的渴望更加強(qiáng)烈.因此，學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的掌握也更好.而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形勢(shì)則相對(duì)來(lái)說(shuō)不容樂(lè)觀(guān)，一般專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的階段均為三、四年級(jí)，這一階段的學(xué)生由于有更多的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)以及考驗(yàn)、工作的壓力，往往在專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)不積極，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的參與熱情也更少，這些都對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果產(chǎn)生實(shí)際不可忽視的影響.在今天這樣一個(gè)時(shí)代，學(xué)生對(duì)知識(shí)的價(jià)值認(rèn)識(shí)各不相同，存在這樣一種不利的觀(guān)點(diǎn)，即將來(lái)可能用不上的知識(shí)就是無(wú)用的知識(shí)，這一觀(guān)點(diǎn)也在一定程度上影響了學(xué)生對(duì)大學(xué)物理和專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)態(tài)度，很多學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)僅僅局限于將來(lái)將從事或者考研需要的幾門(mén)課程，這也直接導(dǎo)致專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困難.在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中我們也發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容非常陌生，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)方法和原理無(wú)法理解，以至于對(duì)于專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程只知道操作不知道原理，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)要求更高的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則根本無(wú)從下手.

3 關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)建議

基于以上物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，為使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)都取得良好的教學(xué)效果，可能需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和考核等方面針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行有針對(duì)性的改進(jìn).

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)首先在教學(xué)目標(biāo)上要和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行明確區(qū)分.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)抽象物理概念的理解，掌握和了解基本的物理原理及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為目的，實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性和演示性為主，因此，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和儀器設(shè)備的選擇上可選擇具有良好的可觀(guān)察性和現(xiàn)象表現(xiàn)明顯的實(shí)驗(yàn)為教學(xué)內(nèi)容.而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)因其具有專(zhuān)門(mén)性和基本理論的加深，需要學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程熟練掌握和運(yùn)用相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中如果能存在多種可能結(jié)果或者不可預(yù)知現(xiàn)象有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲望和獨(dú)立思考.

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)儀器設(shè)備投入上要與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有所區(qū)別.對(duì)于大多數(shù)院校而言，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的投入是較其它教育投入要高得多，因此，如果學(xué)校財(cái)力有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展就很難，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就更難.大部分院校都建有比較完善的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，相對(duì)來(lái)說(shuō)大學(xué)物理教學(xué)作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其建設(shè)和投入相對(duì)較為充足，實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備也比較完善.但專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件就要差很多，一方面部分大型專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備價(jià)格較高，另一方面也有對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)不足因而導(dǎo)致對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)投入不夠.其實(shí)，在學(xué)生能力的培養(yǎng)上二者都是不可或缺.沒(méi)有大學(xué)物理等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力就無(wú)法培養(yǎng)，而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生較高實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力鍛煉則是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)無(wú)法取代的.

最后，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面更應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容，尤其是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)存在較大的差異.由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，給學(xué)生自由發(fā)揮的空間和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)估空間有限，很難在這些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之外發(fā)現(xiàn)新奇現(xiàn)象.而專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)則顯然不同，首先實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要比基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)豐富，尤其是專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)所涉及的專(zhuān)業(yè)課程門(mén)類(lèi)多，每一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程能設(shè)計(jì)和開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)則豐富.在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和搭建過(guò)程中，往往可以通過(guò)不同的路線(xiàn)實(shí)現(xiàn)同一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也可通過(guò)同一儀器設(shè)備設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比如半導(dǎo)體激光器的光譜實(shí)驗(yàn)中，在不同大小的工作電流下，可明顯觀(guān)察到其發(fā)射光譜的變化和區(qū)別，同時(shí)可以搭建不同選頻器件來(lái)實(shí)現(xiàn)單縱模的輸出.這些基本原理都可以為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供廣闊的空間，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以充分利用自己掌握的知識(shí)來(lái)選擇實(shí)驗(yàn)方案.因此，精心巧妙的選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)于專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果將更為重要[6].

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)是具有不同的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的投入、教學(xué)目的和要求、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上都應(yīng)該有針對(duì)性的考慮，只有通過(guò)不斷的摸索和完善才能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到應(yīng)有的效果.也希望能通過(guò)以上幾點(diǎn)，與各位同行探討以便在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有所收獲.

〔1〕謝莉莎，肖蘇，鄧小玖.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考與實(shí)踐[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2009，23(1): 19-22.

〔2〕黃炎，何松林，戴祖誠(chéng).大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，13（1）：85-89.

〔3〕楊春華，劉勁松，王英.建設(shè)光電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008，6（4）：165-167.

〔4〕陳宏偉.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及方式探析.理工，2010，1（3）：90-91

〔5〕郭彥青.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的突出問(wèn)題和解決策略.中國(guó)校外教育，2009：236.

〔6〕唐志軍，席在芳，吳新開(kāi).光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐.2008，27（5）：101-104.

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