浅析大学物理实验的实践与创新教育功能

罗晓琴，谢英英，罗 浩

(西南科技大学，四川绵阳 621010)

1 物理实验在高校教学中的功能与地位

物理实验是理工科学生必修的一门独立的公共基础课程，它在培养学生动手能力，分析问题与解决问题的能力，培养学生的探索精神与科学研究的基本素养方面起到重要作用，也为学生的理论学习提供强有力的保障［1-3］。但其最终目的是培养和提高学生的创新能力，科学思维与科学方法，提高学生解决实际问题的能力，为将来的发展打好基础。

物理实验不仅在物理学的发展中占有重要的地位，而且在推动其他自然科学、工程技术的发展中也起着重要作用。特别在不少交叉学科中，物理实验的构思、方法和技术与化学、生物学、天文学等学科的相互结合已取得丰硕的成果。此外，物理实验还是众多高技术发展的源泉，原子能、半导体、激光、超导和空间技术等最新成果，都是与物理实验密切相关的。所以物理实验是理工科院校的基础实践课程，也是培养学生实践技能与创新能力的最基础和最有效的窗口。

2 物理实验教学的现状

(1)高校普遍对物理实验重视不够，尤其疏忽其实践和创新教育功能。

物理实验是所有理工科院校都开设的一门实践教学课程，也是最基本与最普遍的实验课程，更是其他所有的实验的基础。所有高校都顺应时代的发展与要求，大力提倡如何提高学生的实践技能，放眼社会，投入大量人力物力去挖掘各种实践基地。却忽略了自己校内的各种实验场所，更忽略了这些最基础的平台上潜藏着无限的实践教育功能。终其原因在于对物理实验课程不够重视，终究把它放在理论课程的辅助功效上。

(2)物理实验课程体系与实验平台的陈旧，达不到实践技能的提升。

物理实验在各个理工科院校是资历最老的一门课程，因此所有设备也都基本“老龄化”，一般都只能满足简单的验证与测试。即使学校高度重视后有所投入，新购置的设备也大都是黑匣子一类，一端输入，另一端输出，学生见不到实验的中间过程，导致原本在理论上囫囵吞枣的物理知识在实验中也得不到认证，逐渐失去对物理实验的兴趣与喜好，更谈不上提升实践技能与培养创新思维了［4-5］。

(3)物理实验的师资队伍参差不齐，导致传授实践技能受阻。

高校里似乎有一种默认:实验教师似乎都是因为理论上不过硬的才不得已到实验教学一线。这种不置可否的认识导致物理实验的师资队伍严重的不稳定与实践技能的严重缺乏。大家似乎卯足劲头学习和提升理论知识以此证明“默认”的错误，却本末倒置地舍弃了物理实验的根本功效——提升学生实践技能，培养学生在分析问题与解决问题中得到创新思维的训练与创新能力的提高。

3 物理实验对提升大学生实践技能与创新能力的作用

(1)物理实验的基础性为学生实践技能的培养提供了良好的技术保障［6。快节奏的生活，让如今的大学生在学习中大都有些浮躁，都喜欢速成或立竿见影的学习功效。而物理实验，既不像物理理论那么枯燥与高深，又没有其他专业或工程实验那么繁杂，部分验证性的内容或许还是中学物理实验的延伸，这让多数学生熟悉又好奇。所以在高校中选择物理实验学习的同学很多，充分表明学生对物理实验的兴趣与喜好，同时也表明学生对物理实验的期待，如果我们的教学模式依然是中学的灌输式教育，依然停留在最基础的内容上，失望的不仅是学生本人，估计老师连自己的工作也索然无味了吧。反之，如果我们紧紧抓住学生的“胃口”进行启发式教学，分层次分专业教学，根据不同专业特征对同一个实验内容进行不同的拓展，不仅让学生把物理知识与自己的专业相结合，更丰富了物理实验的内涵。兴趣是最好的老师，只要学生愿意花时间与精力去探究与摸索，实践技能的提高就在这些细节中潜移默化地得到了实现。

(2)物理实验内容的经典与传统性，给学生实践技能的提升和创新能力的培养提供了挑战性［7-8。大学生虽有些许浮躁，但又都是富有创造力的新生力量，心中总有一股不服输的韧劲，也力求在平凡中寻找非凡之处，更期待能够挑战这些经典与传统的知识。就比如电阻的测定，中学都用伏安法，但都知道无论电表外接或内接有系统误差的存在。那么如何在设计方案中不带这些系统误差呢，有没有别的方法测电阻呢?于是电桥的比较法测电阻，电位差计的补偿法测电阻得到引进，一般电阻的测量没问题了。但是特别小的电阻又怎么测——引入双臂电桥;不能直接测量的特殊场所的电阻又如何测量——引入传感器等等。由一个简单的物理量的测量就可以引入各种测量思路与方法的探索，既突破了传统的实验体系的约束，又有意识地培养学生的科学思维与科学方法，更让学生在小有成就的自豪感中找到物理实验的乐趣，创新就是这些普通思索火花的碰撞产物。

(3)物理实验的严谨与科学性，是锻炼学生实践技能和培养创新能力的最好练习［9-10］。科学的理论来源于科学的实验，并受到科学实验的检验。物理学的理论，就是通过观察、实验、抽象、假说等研究方法，并通过实验的检验而建立起来的。观察和实验是物理学中的重要研究方法。观察就是对自然界中发生的某现象，在不改变自然条件的情况下，按照原来的样子加以观察研究。而实验则是人们按照一定的研究目的，借助按规定的仪器设备，人为地控制或模拟自然现象，是自然现象以比较纯粹或典型的形式表现出来，进而对其进行反复地观察和测试，探索其内部规律的一种方法。在物理实验的过程要求学生必须实事求是，认真观察与思考实验过程的所有现象，尤其是某些异常现象的出现，不能想当然地认为是偶然事件，也不能夸大其词地以此否决实验结果，而应本着科学的态度分析这些异常现象产生的原因，探究这些异常是否具有特殊的价值，或者如何避免一些损伤性异常现象的出现。如此经常地从细微处着手，认真踏实做好物理实验的每个环节，科学素养的养成，创新能力的提升也就指日可待了。

4 发挥物理实验的实践和创新教育功效的途径

(1)学校在思想上重视物理实验，政策上支持实践与创新教育。

世界高等教育人才培养理念正在由以往的“学历本位”转向“能力本位”［11-12］。我国高校也应该高度重视大学生的实践能力与创新能力的培养，尤其是理工科院校的学生大都就业到各个生产领域，近年来的人才招聘大都要求学生具有一定的社会经验与生产实践能力，这些都不是几堂课可以解决的问题，而是一个长期的过程积累。因此也不可能指望学生在为期两三周的毕业实习中一蹴而就。那么所有高校就应该充分利用高校自身的特点，在大学四年的教学过程中都伴随有各种实验教学，而物理实验教学又是所有其他实验教学的基础，如果在物理实验教学过程能够很好地培养学生的实践进技能与创新的科学思维，那么就为学生后续的专业实验学习，更高实践的提升打开了良好的开端。

(2)整合教学资源，优化教学内容与方法

每个高校随着学校自身的成长，都积攒有大量的物理实验教学资源，如何合理分配和利用好这些教学资源，是实现实践技能培训的关键［13-14］。越是年代久远的设备，越是接近物理实验过程的真实再现，越能训练学生的动手能力;而现在越是新的教学设备，其智能化程度越高，反而减少了学生的操作机会，所有的实验过程好比傻瓜相机照相一样，大家都是一个模式的操作，一个个雷同的结果，这样不仅让学生对实验索然无味，更大大地限制了学生创新思维的发挥。

在物理实验课的教学改革都是以提高素质和培养能力为目的的，物理实验教学内容的更新都必须符合时代科技的发展才能好与时俱进地达到人才培养的要求，因此在教学过程中不仅要革新实验内容，与当下的科技发展向结合，更要更新教学手段，并充分发挥旧仪器的原始性和新设备的先进性，有机组合，达到既有过程的再现也有测试精度的提高。让学生在期望中有所收获就会大大激发学生的自主学习，主动思考问题解决问题，从而奠定创新意识地基础。

(3)培养一支稳定又专业的实验师资队伍

如今的实验教师队伍大都是刚从学校毕业的研究生或本科生，满腹经纶也只是纯理论，真正在指导学生实验教学时依然缺乏专业的操作技能［1-5］。因此加大对实验教师队伍的培训力度，甚至让实验老师深入到企业的生产一线，尝试理论联系实际的真正结合，才能在各个传统又经典的物理实验中有所突破，否则老师都仅仅是理论上的巨人，却是实践技能的矮子，谈何培养学生的实践技能与创新能力呢。

(4)全方位开放物理实验，为学生锻炼实践技能和创新能力提供充足的平台。

我校物理示范中心实行全开放式选课的运行模式，让学生有充足的时间到物理实验学习与探索。尤其是近几年对我院在校本科生开设物理实验开放项目，让学生三五个人以团队的方式申报，让学生在课余时间里充分融入物理实验室，大大地提高理科学生的实践技能。部分学生参加西南地区物理实验竞赛荣获一等奖三等奖各一项，参加全国光电设计大赛也获得过优异的成绩，个别小组的实验结果还发表了科研论文等。这些成效都极大地鼓舞了各届学生主动申请加入开放实验，积极开展各种科技活动。

学院物理示范中心先后三次更新实验教材，引进多媒体实物投影等现代化教学手段，以物理实验教学改革为切入点，以学生科技兴趣小组为平台，坚持“两开放”即教师科研课题和物理实验室向学生开放，突出培养学生的实践能力、创新意识、创新精神和创新能力，使学生们自觉融入科技创新这个大课堂，逐渐摸索出了一条培养学生的实践技能与创新能力的特色之路。

5 结束语

高校在现有的教育模式下，可以充分利用已有的教学资源，发挥物理实验的实践与创新教育功能，为培养实践型和创新型人才奠定坚实的基础。

［1］ 刘海霞．物理实验与培养学生创新能力的思考与实践［J］．实验室研究与探索，2009，28(7):12-14．

［2］ 周爱国．大学生实践能力培养存在的问题及对策［J］．教育探索，2009(1):74-75．

［3］ 付庆玖，韩振．高等教育创新性实验教学体系的探讨［J］．实验室研究与探索，2009，28(6):14-16．

［4］ 李潮锐，吴深尚．物理实验创新教育的探索与实践［J］．物理实验，2005(4):25-27，31．

［5］ 毛范海，朱林剑，孙守林，等．改革实验教学内容和教学方式培养学生创新能力［J］．实验技术与管理，2005，24(4):88-90．

［6］ 辛旭平．创新能力的培养与物理实验教学［J］．大学物理实验，2004(2):81-84．

［7］ 陈光军，常江，张连军．测试技术实验教学改革与学生创新能力的培养［J］．实验技术与管理，2007(2):129-131．

［8］ 钱蕙春，郑玉丽，张骋，等．改革实验教学，培养学生综合能力的探索与研究［J］．实验技术与管理，2011(6):251-253．

［9］ 孙世志．研究性物理实验与大学生创新素质培养［D］．大连:大连理工大学，2006．

［10］陈强．加强教育教学改革 培养高素质创新型人才［N］．中国教育报，2006．

［11］李陈续．创新培养模式 培育高素质人才［N］．光明日报，2007．

［12］李莉．大学理工科实验室教育功能及其实现途径［D］．湖南大学，2011．

［13］杨党强．加强基础物理实验教学培养技术应用型人才［C］．第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(上册)，2010．

［14］朱宏．高校创新人才培养模式的探索与实践［J］．高校教育管理，2008，2(3):6-10．

［15］李红亚．论高校教师创新的特点与要求［J］．教育理论与实践，2013，33(18):29-31．