桑芝芳

(蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇 蘇州 215006)

彭玉華

(北京市海淀外國(guó)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 北京 100195)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為理工科學(xué)生一門(mén)必修的重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,是學(xué)生在大學(xué)階段接觸到的第一門(mén)系統(tǒng)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、掌握實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法的課程．物理實(shí)驗(yàn)課不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，培養(yǎng)大學(xué)生的觀察能力、操作能力、分析和推理能力，而且還可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)其他學(xué)科的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成勇于創(chuàng)新、善于交流、樂(lè)于合作、勤于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)．因此，如何上好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程、提高教學(xué)效果一直是廣大實(shí)驗(yàn)教師所關(guān)注的問(wèn)題．要想解決這些問(wèn)題，必須先了解目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，為此，筆者設(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷對(duì)幾所高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀做了調(diào)查分析．

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)

和高中物理課程不同，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程沒(méi)有統(tǒng)一的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)于不同學(xué)校、不同專業(yè)學(xué)生有不同的要求．各高校在教學(xué)中具有充分的自主性、選擇性，有助于彰顯各高校的教學(xué)特色．本文在分析幾所211高校理工科專業(yè)學(xué)生教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了理工科專業(yè)本科學(xué)生大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)如下.

(1)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析，研究物理現(xiàn)象、驗(yàn)證物理規(guī)律和對(duì)物理量進(jìn)行測(cè)量，掌握常用的物理實(shí)驗(yàn)方法和基本物理量的測(cè)量方法．

(2)掌握常用基本物理實(shí)驗(yàn)儀器的原理和性能，掌握常用的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，能夠正確使用、調(diào)節(jié)和讀數(shù)；能夠?qū)ΤＲ?jiàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析、判斷和排除等．

(3)能夠在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并學(xué)習(xí)解決問(wèn)題的科學(xué)方法,逐步提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力．

(4)掌握誤差分析理論和不確定度評(píng)定的基本方法，培養(yǎng)正確分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力．

(5)能夠融合實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法及相關(guān)的理論知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、歸納與綜合，提高學(xué)生的分析與研究能力．

(6)能夠完成符合規(guī)范要求的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),或具有研究性、創(chuàng)意性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn),逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力．

(7)培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，使學(xué)生具有理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度、主動(dòng)研究的探索精神和遵守紀(jì)律、愛(ài)護(hù)公共財(cái)物的優(yōu)良品德．

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系內(nèi)容和教學(xué)方式

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系一般為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、拓展性實(shí)驗(yàn)等．內(nèi)容主要包括物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)等．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程和大學(xué)物理課程同時(shí)開(kāi)設(shè)，教學(xué)方式為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生分成2～4人一組，按實(shí)驗(yàn)安排表循環(huán)實(shí)驗(yàn)．基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)時(shí)間一般為2課時(shí)，共90分鐘．

3 大學(xué)物理基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查研究

為了了解大學(xué)物理基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，筆者對(duì)幾所211高校已完成大學(xué)物理基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)部分學(xué)習(xí)的110名學(xué)生做了問(wèn)卷調(diào)查，并隨機(jī)抽取了100份實(shí)驗(yàn)報(bào)告做了分析．調(diào)查內(nèi)容主要包括學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣、態(tài)度、實(shí)驗(yàn)完成情況等方面．

3.1 學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣態(tài)度的調(diào)查

調(diào)查表明，有81%的學(xué)生認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)很重要，并有61%的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)較感興趣，能夠獨(dú)立完成每一個(gè)實(shí)驗(yàn)；有8%的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)非常感興趣，除了完成要求的實(shí)驗(yàn)之外，還會(huì)在課外自己去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn).有31%的學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)不感興趣，認(rèn)為做實(shí)驗(yàn)就是在浪費(fèi)時(shí)間．通過(guò)大學(xué)物理基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，只有27%的學(xué)生認(rèn)為自己對(duì)物理實(shí)驗(yàn)興趣提高了，有35%的學(xué)生認(rèn)為自己對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣沒(méi)什么變化，甚至有38%的學(xué)生認(rèn)為自己對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣降低了．由此可知，大部分學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的重要性，并對(duì)實(shí)驗(yàn)較感興趣；但仍有不少學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏興趣，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣的培養(yǎng)有待加強(qiáng)．

3.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況的調(diào)查

筆者主要從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)、課后反思這三個(gè)方面做了調(diào)查分析．

(1)預(yù)習(xí)階段

在預(yù)習(xí)階段，主要調(diào)查了學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)重要性的認(rèn)識(shí)、預(yù)習(xí)的內(nèi)容、方式及預(yù)習(xí)效果．調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有86%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)非常重要，預(yù)習(xí)有助于實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展；但仍有14%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)不重要，也不愿浪費(fèi)時(shí)間去預(yù)習(xí)．預(yù)習(xí)內(nèi)容基本都是實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)步驟．預(yù)習(xí)方式上，91%的學(xué)生是通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)課本進(jìn)行預(yù)習(xí)；值得關(guān)注的是有9%的學(xué)生除了看課本之外還自己去查相關(guān)資料、書(shū)籍進(jìn)行預(yù)習(xí)．預(yù)習(xí)效果方面，只有3%的學(xué)生通過(guò)自己的預(yù)習(xí)能全部掌握實(shí)驗(yàn)原理、步驟等內(nèi)容；41%的學(xué)生能理解大部分；45%的學(xué)生掌握很少；還有11%的學(xué)生根本不理解，完全應(yīng)付預(yù)習(xí)．由此可知，雖然大部分的學(xué)生認(rèn)識(shí)到了預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的重要性，但預(yù)習(xí)的方法比較單一，預(yù)習(xí)效果較差．

(2)實(shí)驗(yàn)階段

在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式方面，有40%的學(xué)生反映教師的做法就是“先講解實(shí)驗(yàn)原理，然后演示一下實(shí)驗(yàn)過(guò)程，最后讓學(xué)生自己做”.有56%的學(xué)生反映教師的做法是“先講解實(shí)驗(yàn)原理，然后講一下實(shí)驗(yàn)的主要步驟和注意事項(xiàng)，最后讓學(xué)生自己做”．在教師講解和演示過(guò)程中，有73%的學(xué)生能認(rèn)真聽(tīng)教師的講解，積極思考教師提出的問(wèn)題；但仍有27%的學(xué)生沒(méi)聽(tīng)教師的講解，或不理解教師的講授內(nèi)容．在實(shí)驗(yàn)操作方面，有78%的學(xué)生能按照教師講解的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟等通過(guò)小組內(nèi)合作完成實(shí)驗(yàn)，有22%的學(xué)生需在教師的指導(dǎo)或其他組同學(xué)的幫助下完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容．在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)遇到困難或遇到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)故障時(shí)，有94%的學(xué)生是和其他同學(xué)商量或是請(qǐng)教教師幫助解決；只有6%的學(xué)生是通過(guò)自己思考、分析，從而排除實(shí)驗(yàn)故障．學(xué)生在實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)，有46%的學(xué)生會(huì)重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，尋找失敗的原因；但仍有46%的學(xué)生是湊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，來(lái)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論；有6%的學(xué)生直接將失敗的結(jié)果寫(xiě)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，不去思考失敗的原因；還有2%的學(xué)生干脆抄寫(xiě)別人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)付了事．當(dāng)學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)還有剩余時(shí)間時(shí)，只有10%的學(xué)生會(huì)繼續(xù)研究、思考實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)問(wèn)題；有13%的學(xué)生會(huì)幫助其他同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)；有22%的學(xué)生留下來(lái)只是完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告在課后他們不愿花太多時(shí)間在寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告上.其余學(xué)生則選擇馬上離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，覺(jué)得在實(shí)驗(yàn)室呆著也沒(méi)事干．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)教師的依賴性方面，有21%的學(xué)生認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)教師的依賴性很大；有50%的學(xué)生認(rèn)為對(duì)教師的依賴性比較大；還有18%的學(xué)生認(rèn)為對(duì)教師的依賴性一般；僅有11%的學(xué)生對(duì)教師的依賴性很小或沒(méi)有依賴性．

由于課前預(yù)習(xí)效果較差，課上有很多學(xué)生不理解教師的講授內(nèi)容，從而在實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)教師的依賴性很強(qiáng)；在實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)，絕大部分學(xué)生不能通過(guò)自己的思考來(lái)解決，而是需要同學(xué)或教師的幫助，有的甚至通過(guò)湊數(shù)據(jù)、抄寫(xiě)他人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)；學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后只有很少學(xué)生會(huì)再去思考實(shí)驗(yàn)，熟悉儀器．

(3)課后反思階段

在課后反思階段，筆者主要是從學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況、數(shù)據(jù)處理情況、是否對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思等方面來(lái)調(diào)查的．對(duì)于在課上沒(méi)有很好完成的實(shí)驗(yàn)，只有11%的學(xué)生會(huì)利用業(yè)余時(shí)間主動(dòng)去實(shí)驗(yàn)室重做：其余學(xué)生在教師沒(méi)有要求的情況下，不會(huì)去做．在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告方面，有82%的學(xué)生每次都能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其余學(xué)生都存在參考別人的或抄寫(xiě)別人的情況，應(yīng)付完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告．在數(shù)據(jù)處理方面，只有47%的學(xué)生能應(yīng)用誤差理論，正確分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論， 37%的學(xué)生能基本掌握數(shù)據(jù)處理方法，其余的學(xué)生只是部分掌握．關(guān)于實(shí)驗(yàn)思考題的完成情況，有70%的學(xué)生能認(rèn)真思考，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)思考題；18%的學(xué)生會(huì)和其他同學(xué)討論完成；但有12%的學(xué)生自己不思考，完全照抄別人的結(jié)論．在實(shí)驗(yàn)反思方面，只有2%的學(xué)生積極思考本次實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)和不足；有80%的學(xué)生有時(shí)候會(huì)思考；還有18%的學(xué)生從來(lái)都不會(huì)去思考．

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生不能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，存在抄寫(xiě)的情況.學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力還有待加強(qiáng)．

4 大學(xué)物理基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)建議

4.1 更新觀念提高大學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的重視程度激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣

興趣是最好的教師，它是推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的最實(shí)際的內(nèi)部動(dòng)力；具有強(qiáng)烈學(xué)習(xí)興趣或求知欲的學(xué)生，常常會(huì)津津有味地學(xué)習(xí)，并得到很大的滿足感．在實(shí)驗(yàn)緒論課上可以結(jié)合物理學(xué)史上一些著名的實(shí)驗(yàn)介紹物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步中的重要作用.實(shí)驗(yàn)課程是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾n程．在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要重視實(shí)驗(yàn)與理論的銜接，啟發(fā)學(xué)生用所學(xué)的理論知識(shí)去觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，使學(xué)生意識(shí)到實(shí)驗(yàn)和理論一樣是物理學(xué)的重要內(nèi)容，不存在孰重孰輕的問(wèn)題，從而有利于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度，激發(fā)他們對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣．

4.2 合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提高實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排要注意盡可能與理論課程進(jìn)度相匹配.若在具有相應(yīng)理論知識(shí)儲(chǔ)備的情況下預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就較容易理解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容．要充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中可介紹實(shí)驗(yàn)原理，介紹主要實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)、原理、性能以及儀器的調(diào)整方法，甚至可以使學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)儀器，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，開(kāi)展虛擬、仿真實(shí)驗(yàn)，從而使學(xué)生得到充分的預(yù)習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果．

4.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)由“教師為中心”向“學(xué)生為中心”的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要突出學(xué)生的主體地位.在學(xué)生充分預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，采用提問(wèn)或?qū)W生講解的方式明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法，了解實(shí)驗(yàn)儀器的性能和注意事項(xiàng).學(xué)生操作時(shí)教師巡視于各組之間，指導(dǎo)學(xué)生正確使用、調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)儀器，正確選擇實(shí)驗(yàn)條件，正確讀數(shù)；引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察和思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，尤其是反?，F(xiàn)象或偶然現(xiàn)象更要仔細(xì)分析，實(shí)驗(yàn)中的偶然現(xiàn)象有時(shí)并非偶然，它常能暴露我們的思維缺陷和實(shí)驗(yàn)不足；鼓勵(lì)學(xué)生自行分析和解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，排除簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)故障，減少對(duì)教師的依賴性．

4.4 重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)能力

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合反映.通過(guò)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)理論及方法對(duì)所測(cè)的物理量進(jìn)行定量分析、計(jì)算和描述的能力；從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)出發(fā)，通過(guò)分析、判斷、概括等一系列的思維過(guò)程得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力、誤差分析能力等．因此要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)，尤其是誤差理論的教學(xué)，介紹分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法等，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思，提出問(wèn)題或建議，嚴(yán)把實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量關(guān)，杜絕抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告．

總之，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，改進(jìn)教學(xué)方式，盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生充分預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、正確操作實(shí)驗(yàn)、正確分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果．

參考文獻(xiàn)

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