大学物理实验研究综述

刘 鹏

（宿州学院 机械与电子工程学院，安徽 宿州 234000）

大学物理实验研究综述

刘 鹏

（宿州学院 机械与电子工程学院，安徽 宿州 234000）

大学物理实验课作为理工农医等科大学生进校后的第一门基础实验课，是大学生进入学校后所接受系统实验技能和实验方法的开始，不仅应让学生受到严格的训练，培养大学生综合分析问题和解决问题的能力，更重要的是要培养与科学技术发展相适应的能力.本文通过对国内外大学物理实验教学的分析，阐述了国内外大学物理实验教学的现状与特点，并结合我国大学物理实验教学相对落后的实际情况，提出了我国大学物理实验教学改革方向及对策.

大学物理实验；教学方法；教学手段；综述

物理是一门实验科学.大学物理实验作为理工农医等科大学生进校后的第一门基础实验课，是大学生进入学校后所接受系统实验技能和实验方法的开始，是大学生接受科学实验训练的重要基础，不仅应让学生受到严格的训练，掌握科学实验的方法，更为重要的是要培养学生的观察能力，科学的思维能力和科学的创新能力，培养大学生综合分析问题和解决问题的能力，特别是要培养与科学技术发展相适应的能力.如何才能达到上述目的，如何才能在最大程度上发挥物理实验课的作用，并不是一个简单的问题.下面通过对国内外大学物理实验教学情况进行分析，以便找到解决问题的方法.

1 国外大学物理实验教学分析

经过几十年的改革和探索，国外著名大学形成了各具特色、比较完善和先进的物理实验教学模式.通过查阅国外文献资料和我国专家的实地考察，可以发现，国外大学物理实验教学模式有以下一些主要特点：

1.1 教学主体的开放性

国外许多著名大学都实行彻底的学分制，只要修满学分就可以毕业.凡是对大学物理实验感兴趣的同学都可以选择这门课.像美国南加州大学对文科生开放物理实验这门选修课[1].麻省理工学院物理实验面向本地区中学生开放，邀请他们进入实验室，从事一些研究性的实验，以达到充分利用仪器设备，服务社区的目的[2].

1.2 教学方法，教学手段的灵活多样性

在教学方法上，国外许多著名大学在教学方法和教学手段上都是非常灵活多样的.像哈佛大学的Home Lab很有特色.他们为学生准备了一批“Kit”，里面有各种电池，电容，电阻，透镜，弹簧，半导体激光器，小球，万用电表，烙铁，五金工具等.作为家庭作业可带回家去完成.另外，有专门的教材供学生参考，还专门设有一个约40平方米的Help Lab每天开放，有专人在那里帮助学生解决这种“回家实验”中遇到的问题.[1]这种教学方法非常灵活，也十分受学生欢迎.英国兰开夏大学有一个“小型设计”的实验教学模式.该实验要求二年级学生在5到6周完成，两人一组.对学生动手能力要求非常高.日本，美国，加拿大等在上大学物理实验课时非常重视学生的讨论，他们鼓励学生发表自己的见解，进行双向交流，教学效果非常好.另外，计算机在大学物理实验中得到广泛运用.在实验之前学生可以通过仿真实验系统来很好地预习相关的实验内容和步骤，不清楚的东西可以通过网络向有关教师提出疑问或进行网上查询.在实验过程中用计算机进行数据采集，使实验变得更加有趣和方便.[3]

1.3 教学内容的时代性

时代飞速发展，科技进步日新月异，科学技术既可以是物理实验研究的对象也可以成为物理实验研究的手段，使物理实验不再只是重现已知的现象，从而更加贴近现实，更加接近生活.德国，美国，英国等学校，他们的大学物理实验教学内容不断进行更新，最新的科技进展在实验中得到反映.他们没有统一的教材，像英国兰开夏大学的教学内容是通过自编教材（实验手册）来体现的.自编教材中的实验步骤被有意的简单化，但是留给许多学生结合实验的思考题，目的是促使学生在实验前，实验中和实验后进行思考和创造.实验过程中有不清楚的地方，可以随时查阅实验室中仪器资料和实验设备说明书等.

1.4 教学考核的灵活性

在国外，实验教学的考核灵活多样，没有统一的模式.像美国有的大学没有考试，有的则是笔试口试或操作考试.德国有的大学在实验结束时要对所有的学生进行口试.在评分标准上，有的是操作与报告各占一半，有的要根据报告给分.

1.5 突出物理实验“设计性，研究性，操作性”的教育功能

国外许多著名大学像英国兰开夏大学，美国的哥伦比亚大学，哈佛大学，德国的凯择斯劳滕大学等都非常重视学生的设计性，探索性的培养，他们为学生提供条件，由学生自己选择实验问题，拟定实验方案，自组实验设备，测量实验数据和分析实验结果，完成实验报告，对实验的时间和最后结果不作具体规定，学生可以根据自己的时间，能力及兴趣爱好来安排实验.许多学生有时要在实验室中呆上三十多个小时，一个实验项目要花费十几周的时间，总计300个小时以上.这种教学模式不仅提高了学生的兴趣和创新能力，而且培养了学生的科研能力.[4]这类实验强调的是创新、研究、探索的精神，这是物理实验的根本任务和最终目的.

国外的大学物理实验教学方式可以说是真正意义上的开放式教学，物理实验的教学目标由单一向多元发展，物理实验的教学过程由封闭向开放发展，开放层次由一维向多维发展.给予我们很大的启示.

2 我国大学物理实验教学分析

近年来，随着高校加大对大学物理实验教学的重视和资金的投入，实验条件有了很大的改善和提高，同时，实验教师为了取得好的实验效果，做了大量的工作，他们不断探索新的方法，包括把许多新的教学手段引入实验教学中来.这些都为大学物理实验教学提供了有利的条件，大大提高了物理实验教学效果.但是，在全国大部分高校大学物理实验教学过程中，当今科技发展的知识和技术很少得到充分反映，陈旧的教学体系和教学内容与当今飞速发展的前沿科技严重脱节.突出的问题有以下几方面：

2.1 实验内容陈旧，全国大多数高等院校所开设的物理实验大多数都是以经典实验为主，实验内容长期不变，新的实验内容和实验方法得不到体现，与当代最新科技发展和应用有关的实验内容不多或基本没有.实验指导书上的内容几十年从来不变.

2.2 绝大部分实验只是简单的验证性，认知性的实验内容，学生只是跟着老师或实验书上的内容机械地去练习.综合性，设计性实验内容很少甚至根本没有，学生动脑和动手能力得不到提高.

2.3 忽视和没有充分认识大学物理在整个自然科学中的重要地位.随着大学课时的压缩，一些高等院校在课程设置和课时安排上，把大学物理实验课纳入了选修课行列，甚至取消该课程，这完全违背了教育部所规定的“大学物理是理工类专业必须开设的一门必修课”这一原则.

2.4 教学方法落后.各高校大学物理实验课程大多采用传统的授课方式，学生只要按照实验讲义上的内容和步骤一步步做下去就能完成实验，得到实验结果.忽视了教学活动中学生的主体地位，限制了学生的思考能力，束缚和防碍了学生思维能力和创新能力的发展.教学方法的陈旧、呆板，实验过程的程序化，简单化，把有趣的物理实验变得枯燥无味，忽视学生创新能力的培养.

2.5 成绩考核方式单一.大多数高校大学物理实验课程成绩的评定方法分为两种，一种是以平时的实验报告作为学生成绩评定依据，根据学生写出的实验报告的好坏来评定一个实验项目的成绩，一学期把所有实验项目的综合评定作为该学生的实验成绩.另一种是采用笔试的方法.两种考核方法弊端都很大，学生只要写好实验报告或最后把试卷做好就行了，就能得到很好的成绩，这样学生更多地把心思放在实验报告上和书本上，而忽视了动手能力的培养，难以激发学生的创造性思维，不能真正体现学生的实验水平.

鉴于上面对大学物理实验教学现状及存在问题的分析，为了提高大学物理实验的教学质量，培养学生各方面的能力，我们对大学物理实验教学提出以下几点改革建议.

3 大学物理实验教学改革方向及对策

3.1 努力构建大学物理实验课程教学新体系

课程内容改革是大学物理实验课程改革的重要环节.根据学生认知结构的发展规律，由易到难，遵循循序渐进的原则，并着眼于使学生掌握，运用知识和提高学生实验能力及创新素质.我们对实验教学内容应进行有层次的编排，打破力学、热学、电学、光学的界限，将大学物理实验设置成基础性实验、综合性实验、设计性实验、创新与研究性实验类别.按实验层次，形式从低到高、从基础到综合，逐级提高的大学物理实验新体系.[5]

3.2 不断革新教学手段，提高教学质量

教学手段现代化.建立仿真实验局域网，引进或自制有关课件.教学中配合使用其它现代化的教学手段，以增强教学效果.在大学物理实验教学中施以计算机局域网为主的多种现代化教学于段，充分发挥仿真实验局域网的功能.对有些不易用常规方法解决的问题，鼓励引导学生尝试用计算机技术来解决，采用现代化计算机技术，革新教学手段.如有的实验项目，数据处理和作图都非常困难，利用计算机就比较容易做到.对一些因客观条件限制而暂时无法开设的实验项目，学生可以在计算机上进行仿真.这些做法改变了传统的黑板加粉笔的教学模式，利用计算机等现代教学手段，使学生由被动接受变成主动自学，培养学生主动获取知识和拓宽知识面的能力.[5]

3.3 加强实验教师自身建设，适应时代发展

提高实验教学质量的关键靠实验教学队伍整体素质的提高.因此，建设一流水平的实验教学队伍是提高实验教学质量的基本保障.时代的飞速发展，对实验教师自身的素质提出了更高的要求.每个实验教师都要更加勤奋学习，不断更新知识储备，注意引入现代测试技术以及目前在科学、工程技术上已较普遍使用的更新换代仪器，改变物理实验教学与当代科学、技术严重脱节的现象，让学生能够更多的接触到现代物理学及工程技术的新知识，拓展知识面.在实验教学过程中，教师要注意多种教学方法的配合使用，利用开放式的教学模式，给予学生更多的自由性和选择性，使大学物理实验课成为大学生学习知识，培养动手能力和创新思维的课堂.积极培养学生严谨的思维能力和创新精神.[5]为培养出高素质的社会主义现代化人才贡献自己的力量.

3.4 改革大学物理实验考核方式

物理实验成绩评定是检测学生学习效果的一种手段，为提高大学物理实验教学效果，我们应该改变传统的考核方式，加大平时成绩在整个实验成绩中的比例，并且，平时成绩中要加入实际动手操作的成绩，实际动手操作的成绩应该是实验老师根据学生对实验的操作情况当堂打分.这样可避免学生通过抄袭别人的数据和实验报告也能得到好成绩的弊端.这种考核方式虽然加大了教师的工作量，但增强了学生学习大学物理实验的学习兴趣，提高了学生实际动手操作的能力，有利于提高实验教学效果.

4 结束语

通过对国内外大学物理实验教学的分析，我们应该借鉴国外的先进经验，结合我们自身的办学水平，师资力量，学生素质，资金支持等各种因素，创造性地改变传统的物理实验教学体系、评价制度、教学模式，更好的体现以学生为本、知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念，真正培养出适合当代社会发展的高素质应用型人才.

〔1〕沈元华.美国大学物理实验教学考察报告[J].实验室研究与探索，2001，20(1):89-92.

〔2〕RebeccaM Slayton and Keith A Nelson.Opening lab doors tohigh school students:key to a successful engagement[J].PHYSICS EDUCATION，2005，40(4):347.

〔3〕金恩培.浅谈美国、加拿大儿所大学物理实验教学情况[J].物理实验，2002，22(1):45-48.

〔4〕王小力.美国大学物理实验教学特色的分析[J].大学物理实验，2000，13(2):71-73.

〔5〕范士民.大学物理实验研究综述[J].科技信息，2010，9(1):521.

G642.423

A

1673-260X（2012）11-0019-03

自旋电子与纳米材料安徽省重点实验室培育基地开放课题（2012YKF09）资助项目、电子设计与创新实训中心(NO.szxysfzx200804)、电气信息类与培养模式创新实验区（NO.szxypycx200903）