大学物理实验研究型实验报告的设计与实践

汤国富　曹旭乐　罗　勇　黄奕昱　李发永　范　婷（石河子大学理学院，新疆石河子 832000）

大学物理实验研究型实验报告的设计与实践

汤国富曹旭乐罗勇黄奕昱李发永范婷
（石河子大学理学院，新疆石河子 832000）

通过对石河子大学大学物理实验课程实验报告书写现状的调研，发现学生存在书写格式僵化、抄袭教材、疲于应付、学习缺乏主动性，缺乏独立思考，教师不能科学评分等一系列问题.为此，革新传统实验报告书写的内容和形式，将科学研究的思维理念融入到实验报告的书写中，设计出一套新型研究型实验报告模板.以科学研究的思维逻辑引导学生独立思考、总结，学习科学研究的思维方式，培养学生发现、分析、解决问题的能力.与实际生活相结合，激发学生的学习兴趣.以不同类型的研究性、拓展问题，基于学生兴趣及能力，培养学生发散性思维和创造力.后期使用效果调研结果表明，新型实验报告模板在解决现状问题及学生综合素质的培养上，具有很大的提升效果.在高中新课标下，研究性教学在对中学实验与大学实验课程的衔接上，具有一定的传承和提升作用.

大学物理实验；实验报告；研究性学习；科学研究思维；独立思考；人文素养；教学衔接

大学物理实验是理工科大学生进入大学后接受系统科学实验方法和实验技能训练的开始，是一门量大面广、实践性、应用性很强的课程［1］.它在培养学生科学素养，独立思考、发现、分析、解决问题的能力以及提高学生综合素质等方面具有重要的作用［2，3］.对学生后期的任何课程的学习，都会有很大裨益.大学物理实验报告的书写，是大学物理实验课程教学中的一重要组成部分.而传统的实验报告的书写，具有很多弊端［4，5］.为此，很多文献做过一些改革及实践的论述［4，6］.但少有探讨采用“研究型实验报告”，这一综合性版式的相关文献.本文通过对石河子大学大学物理实验课程，传统实验报告书写现状的调研（调研对象分为学生和教师），分析存在的问题，将科学研究的思维理念融入到实验报告的书写内容中，设计出一套新型研究型实验报告模板.在后期使用效果的调研中发现，新型实验报告在解决现状问题及学生综合素质的培养上，具有很大的提升效果.

在高中新课标下，中学实施的是“探究性教学”.如果在大学实验课程上采用“研究性教学”，这对中学实验与大学实验课程的衔接，具有一定的传承和提升作用［7］.

1　大学物理实验传统实验报告书写现状调研结果

采用不记名的方式发放、回收有效问卷数467 份.学生版问卷455份，教师版问卷12份.

1.1学生版问卷反映存在的主要问题

（1）64.62%的学生反映，传统实验报告的书写结构、内容与实验教材基本相似，书写报告时不用过多思考总结，直接照抄实验教材.因此有25.49%的学生曾相互抄袭实验报告.

（2）43.56%的学生认为传统的实验报告书写内容繁多浪费时间，枯燥乏味，格式僵化固定，束缚思想.

（3）25.53%的学生认为实验课程之后，对实验的理解不够深刻，很容易淡忘.

（4）55.45%的学生认为老师评定分数以书写内容完整、书写量大为主要依据.

1.2教师版问卷反映存在主要问题及教师建议

主要问题：

（1）传统实验报告书写内容与教材相似、结构固定，存在抄袭现象.学生不够重视，学习主动性不高.不能有效引导学生独立思考、启发学生的创新思维.

（2）递交的实验报告，内容雷同性大、无新颖.数据处理不够科学、严谨.评分以实验数据处理及报告书写内容完整，书写工整、量大为主要依据.

教师建议：革新实验报告书写内容和形式.在内容上更加科学严谨，能够启发、引导学生独立思考、总结；能够提高学生对实验科学思想的认识和理解；能够与生活实际相结合，激发学生兴趣，提升学生思维能力和创新科学实验素养.在形式上新颖多变，能引导学生有效预习和分析实验，培养学生发散性思维.

2　大学物理实验教学目标与研究性教学

大学物理实验是一门十分基础的实验课程，其首要的教学目标，应是让学生理解、学习实验课程中所反映出来的科学研究的思维方式、实验思想和科学方法，提高学生的思维能力；培养学生独立思考、发现、分析、解决问题的能力；学习科学人文情怀，提升学生人文素养.其次才是，培养学生的动手能力以及在深入理解的基础上引导、启发学生进行进一步的探索研究，创新思考［3，8-13］.研究性教学重在达到首要教学目标［13，14］.

将研究性教学的思想，融入到实验报告的书写中来，设计出一套新型研究型实验报告模板，来尝试减小、解决前面所述问题.

3　新型研究型实验报告模板介绍

新型实验报告模板共分为4大部分.

第一部分为预习部分，学生在实验课前完成，主要由6～8个研究性问题组成.题型的设计与选择不固定，视具体实验稍有不同.命题依据贯穿整个实验教材内容.将科学研究的思维理念融入到研究性问题中，引导学生独立思考、总结，理解、学习实验科学研究的思维方式以及实验精妙的设计思想，提高学生的思维能力；培养学生发现、分析、解决问题的能力［7］.在格式上，又分两侧.左侧研究性问题在实验预习时完成，右侧空白处留为实验完成后的修改与完善.

第二部分为实验数据记录及处理.学生在实验操作课堂完成.附有部分数据处理相关公式，部分实验还附有数据记录表格.重点培养学生对实验数据处理的规范性和分析的科学性.

第三部分为实验思考及自我拓展，主要设置2～3个思考及课外延伸题.课外延伸题涉及与实验相关的实际生活问题.与实际生活相结合，激发学生学习兴趣.这也是开设实验课程意义之所在.

第四部分为研究性、拓展问题集，学生必选一题作答，多做有附加分值.涉及内容丰富（由基础理论到深入探究，由理论论述到生活实际，由表象观察到本质思索）、设计题型广泛.对于不同类型的研究性问题，基于学生个人兴趣及能力，自由选择作答.注入学习乐趣，增加学生知识面和知识储备.引导学生进一步探索研究、创新思考，培养学生发散性思维和创造力.

在实验报告成绩的评定上，共分为5部分：预习自我评分、预习教师评分、操作同伴评分、操作教师评分、报告教师评分，分值比重为1∶2∶1∶2∶4.另外，在“报告教师评分”上，教师还应对报告“预习部分”项右侧留空中，学生实验后，对于自己预习内容的修改与完善情况，做出适当加分.

在传统实验报告模板的书写中，所涉及的主要内容，均融合在研究性问题中.但新型模板省去了“实验内容及步骤”和“实验注意事项”两模块.在前期调研中发现，实验前，学生对于实验仪器根本不了解，约92%的学生在这两模块，均是照抄教材.在学生预习实验时，可将“实验内容及步骤”融合为让学生综叙实验设计的思路，并以此培养学生的思维能力.同时，在实验中，学生可直接依据教材实验内容及步骤，进行实验操作.实验注意事项可由教师在实验课堂上，直接结合实验仪器，重点讲解.此举可减轻学生在预习学习中额外的负担.

表1为所有实验报告模板主要内容及结构形式综述（设计思路）.图1为半导体材料的霍尔效应实验新型实验报告模板简式.

图1　“半导体材料的霍尔效应”新型实验报告模板简式

4　使用效果调研反馈及分析

为此，我们对两个实验班级44名学生，8个实验，进行了小范围、长时间采用新型实验报告模板的应用实践，并在后期进行了使用效果的调研.

4.1学生版使用效果调研问卷反馈结果

（1）对于新型实验报告的书写，68.18%的学生认为提高了学习的主动性，使学习更加轻松、自由；65.91%的学生认为，加深了对实验的认识，拓展了知识面，增加了学习兴趣；75%的学生都认真独立思考并基本完成了所有研究性问题；90.91%的学生认为，新型实验报告在培养学生自主学习，研究性学习，发现、分析、解决问题的能力的培养等方面有很大帮助.

（2）15.91%的学生认为需要作答的问题太多；27.27%的学生认为某些问题太过于抽象，作答思路不明确；31.82%的学生认为，问题设置有些难度，需要认真思考和总结，有些费力.

4.2教师版使用效果调研问卷反馈结果

（1）教师反映，虽然批阅实验报告工作量增加，但报告中反映出很多学生不同的思考，展现出很多新颖的想法，让人耳目一新.抄袭现象减少，学生学习更加认真主动，思维更加广阔活跃，实验课堂氛围更加轻松愉悦，实验评分更容易科学把控，有利于教学质量及学生综合素质的提高，值得更大范围推广.

（2）在某些问题的作答上（特别是在对实验设计思路题的作答上），学生思路不明确，作答困难.在研究性问题的设置上，还有很多可以改进的空间.

4.3反馈分析与总结

总的来说，此种实验报告模板的初步应用实践，是相对成功的.有68.18%的学生认为，此种模板形式，可扩大使用范围及推广至专业实验课程.

近年来，随着高中教改不断的稳步推进，在高中新课标的背景下，高中实验课程实施的是“探究性教学”：侧重于对实验现象的探究性学习.现在，我们的这一板式，采用的是“研究性教学”：侧重的是对实验（本质）思路、科学素养、科学人文情怀的认知，在一定程度上来说，是对高中实验课程教学的传承和提升［7］.

当然，任何事物都有两面性.我们的这一模式，也存在一定的弊端与不足.可能，在报告中对实验数据的规范处理与科学分析，不是很突出（这需要教师在课堂上着重讲解）.从学生和教师的反馈来看：一方面，学生首次接触到这种学习模式，不太适应（对于有些问题的作答思路，不够明确.这需教师加强对学生的引导）.另一方面，报告中研究性问题设置的合理性，还有待深入验证.另外，还需进一步扩充研究性问题库的题型及内容；还可以根据学生专业的不同，在设计问题中更加专业化、更加偏向于与学生专业相关的研究性问题.这一系列问题，都还有待我们继续深入思考、探索实践.

5　结语

大学物理实验作为理工科大学生进入大学学习的第一门实验课程，如果能够很好地培养学生科学的思维方式，独立思考的能力和发散性思维，学习科学人文情怀，那么对学生后期任何课程的学习和综合素质的提高，都会有很大帮助.研究性学习能让学生更加认真主动、更加自由地学习，能引导学生独立思考、创新实践.突破常规，革新传统实验报告书写内容及形式，将科学研究的思维理念融入到实验报告的书写及实验教学中，是对实验课程教学改革的一种很有效的尝试.

［1］ 陈中钧，俞眉孙.大学物理实验教学的思考与建议［J］.实验技术与管理，2014，31（4）：186-188.

［2］ 董汇泽，田春山，李会山.构建新型物理实验教学模式［J］.实验技术与管理，2006，23（2）：11-13.

［3］ 宁长春，索朗桑姆.以科研工作介绍的融入促进大学物理教学［J］.大学物理，2012，31（8）：39-43.

［4］ 凌向虎，杨长铭，江西，等.大学物理实验报告的缺弊及改革探讨［J］.物理与工程，2000，10（6）：52-53，59.

［5］ 管亮，黄知常.从“填”实验报告到“写”实验型论文——大学物理实验写作创新一得［J］.大学物理实验，2004，17（2）：71-73.

［6］ 温建平.地方高校大学物理实验报告新模式探讨［J］.物理通报，2011（5）：55-56，71.

［7］ 李建设.高中新课标背景下大学物理实验课程内容构建的思考［J］.实验技术与管理，2014，31（11）：188-190.

［8］ 胡成华，史玲娜，周平，等.大学物理与大学物理实验课程“三位一体”教学模式的研究与实践［J］.物理与工程，2012，4（22）：55-58.

［9］ 钱锋，熊宏齐.课题型物理实验侧重培养学生创新能力［J］.实验技术与管理，2000，17（5）：95-97.

［10］ 张艳亮.大学物理实验实施探究式教学的探索［J］.大学物理实验，2009，22（3）：104-107.

［11］ 俞熹，王煜.大学物理实验课程中的一些误区及改革［J］.物理实验，2009，29（1）：14-16.

［12］ 何光宏，韩忠.大学物理实验探究式教学的思考［J］.实验室研究与探索，2011，30（7）：292-294.

［13］ 何焰蓝，何彪，丁道一，等.博雅理念在大学物理实验教学中的实践［J］.物理实验，2012，32（4）：13-16.

［14］ 郝福生.大学物理实验研究性教学体系的构建与实践［J］.赤峰学院学报（科学教育版），2011，3（7）：118-119.

［15］ 刘冰，陈厚，倪文莉.以科学本质为基础的研究型教学新思路［J］.高等理科教育，2011，97（3）：74-78.

［16］ 杨嘉，贺秀良，刘文辉，等.大学物理实验课教学模式与教学方法的探索［J］.实验技术与管理，2009，26（4）：206-208.

［17］ 张敏，何龙庆，张波.大学物理实验教学改革的研究［J］.大学物理实验，2009，22（1）：100-102.

DESIGN AND PRACTICE OF THE RESEARCH EXPERIMENT REPORT FOR EXPERIMENT OF COLLEGE PHYSICS

Tang Guofu Cao XuleLuo Yong Huang YiyuLi Fayong Fan Ting
（School of Science，Shihezi University，Shihezi，Xinjiang 832000）

Through the survey of current experiment report writing situation of the college physics experiment course in Shihezi University，we find series of problems for the students，such as the rigid format of writing，copying the materials from handbook，struggling to cope，lack of initiative and independent thinking.Besides，the teachers，grading are not scientific enough.Therefore，to reform the content and form of traditional experiment report writing，and put the scientific research thinking concept into the writing of experiment report，we design a set of new research experiment report template，which can guide the students to think and summary independently，and help them to learn a scientific way of thinking.It is also helpful to cultivate students，abilities of discovery，analysis and solving problems.Combining with the actual life，we stimulate students，interest in learning.Based on the students，interest and ability，we cultivate students，divergent thinking and creativity through different types of research and development problems.Survey results show that the new experimental report greatly promote the effect in solving current problems and cultivating the comprehensive quality of students.The research of teaching has certain inheritance and advance in the convergence between the middle school experiment and the university experiment course，under the new curriculum standard of high school.

experiment of college physics；experiment report；researching study；scientific thinking；independent thinking；humanistic quality；teaching convergence

2015-11-09；

2015-12-7

石河子大学教改项目（JG-2012-028）和石河子大学大学生研究训练计划（SRP2014278）资助.

汤国富，男，石河子大学理学院应用物理学专业2011级学生.1844120070@qq.com