時陽光 張廣斌 南京航空航天大學應用物理系 江蘇南京 210016

重視開放式實驗教學 提高學生綜合能力

時陽光 張廣斌 南京航空航天大學應用物理系 江蘇南京 210016

大學物理實驗對于培養(yǎng)學生科學實驗能力，提高學生科學實驗素質(zhì)具有舉足輕重的作用。文章介紹了當前實驗教學的開放式模式，重點強調(diào)了開放型物理實驗教學對學生綜合能力的培養(yǎng)和提高。

physics experiment；opening experiment teaching；synthetical abilities

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，從物理學發(fā)展的歷史來看物理實驗不僅是物理學理論的重要基礎(chǔ)，也是物理學發(fā)展的基本動力。在物理學的產(chǎn)生、建立和發(fā)展的過程中,物理實驗是歸納物理規(guī)律,產(chǎn)生物理假說的實踐基礎(chǔ),是驗證理論預言和假說的主要依據(jù),并提供了確定物理科學理論體系的根本手段[1]。物理實驗教學對于學生學習大學物理具有事半功倍的效果，同時作為理工科學生必修的一門重要基礎(chǔ)實驗課程，物理實驗在培養(yǎng)學生科學實驗能力，提高學生科學實驗素質(zhì)方面具有舉足輕重的作用。

1 物理實驗教學

1.1 物理實驗分類

根據(jù)高等學?！昂窕A(chǔ),強能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)目標,新的實驗體系既要吸收專業(yè)實驗的精華,又要突出現(xiàn)代實驗的特點,在強調(diào)基本技能的同時,將各類實驗有機結(jié)合,積極研發(fā)并且適當開設(shè)綜合性、設(shè)計性、研究性實驗項目。根據(jù)物理實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)性,難易程度以及學生的物理知識水平將力、熱、電、光實驗重新組合,將課程體系分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性和設(shè)計性實驗、研究性實驗三類。

基礎(chǔ)實驗內(nèi)容相對固定，通過基礎(chǔ)實驗的訓練，使學生掌握物理實驗的基本知識、基本方法和基本技能，提高課前預習準備能力、實驗操作能力、數(shù)據(jù)處理和誤差分析能力以及撰寫實驗報告能力等，加深對基本物理學原理的理解，培養(yǎng)與提高學生的科學實驗素質(zhì)，開設(shè)的實驗項目一般效果較好、具有代表性。綜合性與設(shè)計性實驗，強調(diào)綜合應用實驗方法和技能，系統(tǒng)研究力、熱、電、光等物理量的測量，使學生逐步掌握實驗設(shè)計能力，掌握科學實驗的方法和技巧，提高分析、歸納、綜合的能力。大學研究性物理實驗是從給定的一些物理實驗題目中進行選題,通過題目和問題來組織課程。發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題是學生研究性學習的基本活動,教師圍繞問題提供相關(guān)的信息[2]。由于該教學方式提高了學生的自主性,從而增強了大學生對物理實驗的興趣,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識,激發(fā)了他們的創(chuàng)新動機,培養(yǎng)開發(fā)了他們的創(chuàng)新能力。

隨著計算機技術(shù)的日益成熟和各類編程軟件的不斷完善，計算機在物理實驗室的應用愈加廣泛。計算機技術(shù)與物理實驗相結(jié)合，進一步拓廣了綜合性、設(shè)計性實驗和研究性實驗的范圍。

1.2 開放式物理實驗教學模式

目前，大部分理工科高校的物理實驗中心實施基于網(wǎng)絡教學管理的開放式教學模式。開放式教學模式為學生提供了廣闊的學習空間, 滿足了學生個性化的需求,同時也合理地利用了實驗室資源,實現(xiàn)了教學管理的自動化，真正意義上達到了教師與學生的雙贏。很多高校充分發(fā)揮網(wǎng)絡資源的強大作用,除了提供學生網(wǎng)上預約實驗、下載多媒體課件等服務外，還實施在線視頻教學、在線仿真模擬實驗以及在線練習服務等，在一定程度上方便了學生實驗預習和知識儲備，既節(jié)約了時間，又激發(fā)了實驗熱情。

在這種教學模式下，學生進行物理實驗的過程一般包括以下幾個環(huán)節(jié)：

1）.實驗中心根據(jù)本校學生知識儲備和大學物理學習進度網(wǎng)上排課；

2）.學生以有效身份登錄開放式實驗教學管理系統(tǒng)，根據(jù)自己時間和興趣預約實驗；

3）.實驗者通過閱讀教材、查閱資料等途徑預習實驗；

4）.在實驗老師的指導下，實驗操作與理論知識相結(jié)合，完成實驗，并在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題；

5）.實驗者根據(jù)實驗要求，自行組織材料，撰寫實驗報告，進行實驗總結(jié)和實驗探索。

由物理實驗的分類和教學流程可以看出，開放式物理實驗教學與傳統(tǒng)整班實驗教學相比，更加突出學生在學習過程中的主動性和趣味性。這種開放，不僅包括實驗項目、實驗時間的開放，還包括實驗場地、組織形式、自學方式的開放，在一定程度上滿足了絕大部分學生的要求。興趣是影響學習積極性的最直接因素，開放式管理模式下的實驗教學，對于學生而言，已不是先前的“要我做實驗”，而是現(xiàn)在的“我要做實驗”，它不僅使趣味性、知識性有機結(jié)合在一起，更重要的是激發(fā)了學生掌握知識的主觀能動性，進而促進了學生各方面能力的提高。

2 物理實驗中對學生綜合能力的培養(yǎng)

實驗者進行物理實驗的過程本身就是綜合素質(zhì)不斷提高的過程，物理實驗不僅能幫助學生形成正確的物理概念、提高觀察能力和動手操作能力，而且通過理論聯(lián)系實際，還能增強他們分析問題、解決問題的能力，更重要的是能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維。

2.1 自學能力

眾所周知學習能力是通向知識經(jīng)濟時代的護照，而自學能力是掌握知識的最重要的途徑。 新的實驗教學體系要求教師在物理實驗教學中實施“教為主導,學為主體”的教學原則。在整個實驗過程中，學生的“學”始終處于主體地位，包括物理知識的儲備、實驗內(nèi)容的預習、相關(guān)資料的查詢、網(wǎng)絡資源的利用、實際操作與理論知識的聯(lián)系以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題后的創(chuàng)新型思路和實現(xiàn)等。這一系列過程離不開學生自己獨立思考、刻苦鉆研，對學生自學習慣的培養(yǎng)具有一定的促進作用。

2.2 理論與實踐相結(jié)合能力

物理實驗教學的根本目的是培養(yǎng)學生科學的實驗能力，提高學生科學的實驗素質(zhì)[3]。學生在物理實驗中通過實際操作，提高的不是機械的動手能力，而是在理論指導下的、有直觀形象的科學實驗能力。物理知識是物理實驗的理論基礎(chǔ)，物理實驗是對物理知識的驗證和應用，甚至能衍生出新的理論。對于實驗中出現(xiàn)的問題，學生要結(jié)合理論進行判斷、分析和解釋，最終排除故障。綜合性的理論學習與直觀形象下的動手有機結(jié)合，對學生科學實驗素質(zhì)的提高具有積極的推進作用。

2.3 組織能力

開放式實驗教學給大學生提供了一個展示自己組織才能的舞臺。在這個過程中，學習安排的計劃性、設(shè)計方案擬定的合理性、實驗操作的條理性以及實驗報告或研究性論文撰寫的翔實性等，都離不開學生自己有序的組織安排，對學生組織能力的培養(yǎng)具有極大的推動作用。

2.4 創(chuàng)新能力

學生自主的開放式實驗教學不僅能幫助學生形成概念、總結(jié)規(guī)律、驗證理論，而且對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維具有十分重要的作用。開放式教學模式下，學生可以根據(jù)自己興趣愛好和所學知識選擇一些設(shè)計性、研究性實驗，在分析問題、解決問題中歸納總結(jié)、勇于探索。實驗教師在教學過程中耐心啟發(fā)、積極引導學生擬定不同的設(shè)計方案和解決途徑，使學生在過程中發(fā)現(xiàn)問題，同時，在教師的鼓勵下，學生可以將計算機應用到實驗當中，進行編程開發(fā)、數(shù)據(jù)處理、成果展示等?？梢姡F(xiàn)代物理實驗教學對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高學生的創(chuàng)新能力具有深遠的影響。

開放式物理實驗教學注重學生潛能的開發(fā)，給學生提供了一個寬松、愉快的學習環(huán)境，這種教學模式突出學生自主，引導學生積極參與、獨立思考、動手實踐、自主探索，有利于促進他們各方面能力和素質(zhì)的提高。

[1]宓子宏.物理教育學[M].浙江：浙江教育出版社.1999，101－108

[2]孫世志,余虹.研究性物理實驗與大學生創(chuàng)新心理品質(zhì)培養(yǎng)[J].大學物理實驗.2006,19（2）

[3]劉小廷.大學物理實驗[M].江蘇：蘇州大學出版社.2006，1

EMPHASIZE OPENING EXPERIMENT TEACHING, ADVANCESYNTHETICAL ABILITIES OF STUDENTS

Shi Yangguang and Zhang Guangbin
(Department of Applied Physics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics; Nanjing; 210016)

physics experiment performs an important function on cultivating the scientific experiment abilities and advancing the scientific experiment qualities of the students in college.The article introduced the opening physics experiment teaching model and especially emphasized the cultivation and advance of the students’ synthetical abilities because of opening physics experiment teaching.

G421

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.093

本論文得到了南京航空航天大學教改項目“物理實驗中心特色化教學體系與內(nèi)容的研究與實踐（V0968-083）”的資助

時陽光，男，博士，從事物理教學工作；

張廣斌，男，碩士，從事物理實驗教學和實驗室管理工作。

物理實驗；開放式實驗教學；綜合能力