大学物理实验课程教学的探索与研究

（滁州职业技术学院 安徽 滁州 239000）

大学物理实验是高等院校理工类学生必修的一门实验基础课程，也是学生进入大学后掌握科学实验方法及受到实验技能训练的良好开端[1]，在实验中不仅培养学生的操作实践能力，也为学生后续专业课程的学习打下良好的实验基础，对推动高校素质教育的发展发挥了很大的作用。因此，对多数理工类的学生来说，物理实验的技能在其物理学教学中占有非常重要的地位[2]，即大学物理实验课程的开设是很有必要的。

1．高校大学物理实验与传统大学物理教学的差异

大学物理实验是以实验仪器、计算机仿真实验及Proteus、NB仿真软件等相结合并应用到教学中进行学习和实践应用的一门课改的实验性基础课程。它是以日常生活案例及现代科技项目的应用为背景引入，以物理学为后续专业服务的内容教学为中心，强调教师以引导启发式教学为辅，学生亲自动手操作实验为主，再借助物理实验仪器和仿真软件为实践应用。新课程改革强调的是物理学实践的应用，突出它的实用性，并为后续专业课程的学习做好铺垫，从而避免了传统大学物理知识的枯燥及公式的繁琐推导过程。

传统的大学物理教学采用“黑板+粉笔”满堂灌输式的教学方法，教师在课堂上“一言堂”一味地讲授理论知识及公式的推导过程，忽略了学生的练习及知识间的衔接应用，学生完全被束缚了课堂上的“主导”作用，更谈不上物理知识应用到后续专业课程的学习。教学过程单一、枯燥，一节课就围绕着“理论知识-定理定律--公式—推导—例题分析”教学，这种教学过程已然不适应目前各高校对复合型人才培养的教育方式，并且这种教学过程也达不到物理为后续专业课服务的预期效果。

2.高中物理实验教学未与大学物理实验教学接轨上

近几年来，受我国高考制度改革的影响，高考忽略了学生实验操作的能力而只注重实验语言叙述表达理解能力，使大一新生缺乏动手操作的创新能力。在高中，有些教师一味让学生考高分，仅仅讲授高考物理大纲要考的实验题型，进行机械式的授课、讲题做题。也有的高中物理实验室只是摆设，实验设备落后，实验器材不足、教师不重视等外因内因，高中生三年期间没到过实验室做过实验，只知道实验原理、步骤去应付下高考，没有实验实操能力。导致理工类学生进入大学阶段涉及的实验课的动手操作能力欠缺，更谈不上学生去提升自身的实操创新能力了。

3.大学物理实验课程开设的必要性

目前高校的物理实验软件和多媒体的结合只是局限于大学物理纯理论教学的辅助手段，远远达不到在学习大学物理知识的时候应用计算机仿真实验所预期的程度，而大学物理实验教学正好弥补了上边这些不足点，在确保大学物理教学质量被提高的前提下，教师在课堂教学过程中融入一定的物理实验就显得很有必要。一方面学生借助实验仪器、计算机仿真实验和Proteus、NB等仿真软件相结合观察物理现象，解决日常生活实际应用性问题，让学生去解释和验证一些物理规律，激发出学生对物理学习兴趣的提高。另一方面培养了学生有意识的用物理知识去解决实际问题的能力，从而拓展了学生动手能力的操作。

高校开设大学物理实验的做法不仅能缓解高校普遍存在的大学物理课时不足的矛盾，也大大加强了高校大学物理实践课教学的环节，符合现阶段课程改革的要求。开设的实验课程要本着“以教师为引导，以问题为导向、学生为主体”式教学，选做的实验题材也要与现代科技前沿项目及各专业后续专业课程的知识点衔接好，要具有开放发展性，培养出当今时代所需求的高素质技能型人才。

4.大学物理实验课程教学的策略性

大学物理实验课教学不同于一般的理论课教学，其中重要的一点就是实验课程内容不仅贴近科技前沿，还贴近人们的日常生活，很好地提高了学生的动手操作能力，对于学生搞不懂的实验，可以重复操作实验，减轻了教师讲解的遍数，学生反而加深对实验的理解。高等院校存在部分理工类的学生物理基础相对薄弱，对物理公式的应用、定理定律的理解困难，因此，大学物理教师在课堂教学时，尽量避免一些公式、定理的繁琐推导、证明，而要多注重物理公式、定理的融合应用。而大学物理实验却能很好地解决此类问题，但还需要教学策略性。

4.1 选择合适的物理实验软件

大学物理实验的操作主要依赖于物理实验仪器、计算机仿真实验和仿真软件等相互结合的应用。物理问题和计算机的使用就是以实验软件作为桥梁连通起来，所以，选择合适的软件对物理实验操作显得非常重要。大学里物理实验要选择相对成熟并通用的物理软件，比如Proteus、NB-Elect rical Lab、Excel、Origin 等软件，这些物理实验软件具有强大的数据可视化功能、实现最小二乘法实验数据处理能力及编辑统计数据运算的能力，学生易于掌握理解，不但能计算出精确的实验数值，还具有精细的图形绘制、实验数据的曲线拟合等功能。大学物理教师可以采用3-5课时介绍物理实验数据处理软件的功能、操作原理步骤、应用、曲线拟合、拟合数据分析、误差处理等，根据学生的情况因材施教，让学生逐步掌握并灵活运用这些软件进行物理实验，锻炼他们的动手操作能力，提升创新意识。

4.2 融入“慕课”的教学模式到大学物理实验课程中

随着现代化信息化时代的飞速发展及互联网+的普及，慕课（MOOCS）的教学模式已被各高校及教育界所关注采纳，其优势课程时间短，重难点突出，学生可以在智能手机上下载app移动客户端，只要有网络，可不受时间地点限制，随时随地想学就学，完全异于传统的课堂教学模式。大学物理教师如果把慕课的教学模式融入到实验课程中去，与传统的课堂教学模式互补优缺点，把实验课的理论部分和实验操作步鄹放在慕课中，课堂上教师强调学生注意实验操作事项，这样学生就可以自由支配时间、地点通过“慕课”学习实验课的理论知识和实验步鄹，课堂上再分小组进行实验操作以及实验数据记录、处理，讨论有无误差等过程。这样的实验课程创新大大节省了课堂上理论知识和实验操作步鄹的讲授时间，反而增加了学生实验课的自主设计实验的方案、组装实验仪器实验时间及研讨结论等环节。大大培养了学生的亲力动手操作能力和创新意识，提升了学习实验的兴趣，更有效地提高了大学物理实验课的教学效果[3]。

4.3 结合各专业人才培养方案需求特点，处理好大学物理实验课与理论课之间的融合关系

大学物理实验中所用到的物理实验数据处理软件包具有多方面的实用功能，比如在求变力做功、刚体的转动、小球碰撞、声速的测量、金属丝应力特征及系数的测量，压力传感器表面的张力系数的测定等方面的内容就有很多用处。即在物理实验教学安排过程中，结合各系部专业人才培养方案需求的特点，合理安排物理实验，使实验课程的设置更趋于合理化[4]，为后续专业课的学习提供帮助，并让学生利用已掌握的物理知识和专业知识融合在一起的实验、计算及编程设计等能力。这种有针对性的大学物理实验对学生的学习是非常有用的，能极大地满足不同专业层次学生的需求，是对学生的动手操作、创新意识、课程融合解决实际问题能力的培养，更是对传统的教学内容和教学方法及方式的尝试改革，对传统大学物理教学模式的补充。物理理论教学是进行物理实验的基础，只有在学生熟练掌握物理理论基础的前提下，才可以对所学专业遇到的问题采用相对应的物理知识，所以说，理论课教学是基础，实验实践是补充科学，与专业理论课融合是培养提升学生综合能力的最终目的。

4.4 积极开展物理发明创作竞赛活动，进而培养学生的创新能力

利用计算机仿真软件和物理实验仪器解决学生的动手操作能力，学校可以多开展物理实验技能竞赛或“我爱发明创作”为主题活动，鼓励学生多参加此类型活动以提升自身的创新实验能力和拓宽自己的视野。物理实验技能竞赛的内容主要是对实验的基本知识和步鄹操作及创新的技能两部分[5]，特别是实验创新技能这部分，学生要自己或团队协作设计方案，再通过实验反复证明结果。学生亲自体验发明创新的过程，更好地提高他们的综合素质和学习物理的兴趣。

总之，高校开设大学物理实验课程对培养学生的综合素质起了很大的作用，虽然目前很多高校对实验课程没有引起高度重视，实验学时数很少。但物理工作者要不断探索和实践大学物理实验，逐步完善课程体系，让物理实验这种教学模式焕发出更强大的生命力，真正为培养技能应用型人才奠定坚实的基础[6]。