针对本校物理专业学生物理实验的改革与探索

丁星星　王秀杰　戚辉

【摘要】文章以本校物理专业学生为研究对象，分析了物理专业学生课内实验以及近代物理实验的开设情况，以此从教学方式、考核方式、仪器管理等方面提出了几点建议，更好地推进了实验室的发展。

【关键词】课内实验 近代物理实验 教学方式 考核方式 仪器管理

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）11-0193-02

中原工学院物理实验中心从1955年建校开始一直为工科学生服务，在2004年建立数理系时才接收了第一届物理专业学生，2005年开设了近代物理实验，从第一届物理专业学生到如今，物理实验室的发展取得了快速的成就，其中也存在许多可改进之处。

物理实验中心在承担普通理工科大学物理实验的基础上，一并承担了物理专业学生的课内实验和近代物理实验。课内实验是随着大学物理课的进度及内容开设的与理论知识相配套的实验项目，是基础实验，是对理论知识的再现；近代物理实验则是学生在修完大学物理后开设的和专业知识、专业思想相联系的理论起点更高，综合性、科研性、技术性及前沿性更强的一门实验[1]，两者在对学生的培养计划中性质不同，但地位同等重要，怎样在有限的课时里更好的利用实验室资源，调动老师和学生的激情，以提高学生的实践能力和创新意识，提高学生的培养质量，我们做了以下的教学改革与实验探索，并获得了一定的成效。

1.课内实验

物理专业学生做的课内实验为分力、热、光、电四个方面的基础实验，学生在学完相关理论知识后到实验室所做的验证、综合性实验。其中实验仪器和实验环境都是和工科学生一样的，但怎样开设更贴近专业，更好的开发学生们的潜能呢？思索如下：

1.1 教学方式

（1）项目式教学

物理学生在上完理论课后，他们应该对理论知识有个连贯的认识，而不能仅仅局限于这章这节的某一个知识点，但大多数学生都是这种碎片式学习，如果专业知识掌握不成体系，则培养学生的科学思维、创新思维基本上就是空谈。为了强迫学生去学习或者说给他们一个思维发展的空间，在实验课上我们则采取打包教学模式，把主动权交给学生，由学生来讲解实验的相关原理，并互动提问、补充，老师则只需讲解仪器的设计原理，用到的相关技术、思想，并在学生做完实验以后，回去要求实验报告中写出自己的心得和对实验仪器改进的建议。

（2）演示性实验

教具在教学过程中起到了直观、生动、形象、易于理解的教学效果，在中学的物理教学中被物理老师所青睐，但到了大学里，由于课时有限，课堂内容多且抽象难懂，公式推导计算多，教学课堂不固定等特点，基本上教学过程中不再出现教具，但教具所达到的直观效果和对教学气氛的调节作用确是多媒体教学不可替代的。

在2005年本校教学评估期间，物理实验中心投资购买了一批演示实验仪，构建了演示实验室。演示实验室是开放实验室，有专门老师负责看管，但由于不是强迫实验，学生去的次数不多，而且大都是走马观花，看个表面，这在一定程度上就浪费了实验室的人力和物力。针对这种现象，建议将部分演示实验仪搬移到内容相关联的必做实验室，以此起到更好的补充利用作用。通过对知识点的演示和应用来丰富学生的眼界，打开学生的创新意识，提高学生对专业学习的兴趣及实践动手能力。

（3）自己当老师

物理学生在上完实验课以后，只是完成了实验的一半，我们要求每个物理学生要在做的基础实验中选一个来给工科学生讲解实验。不仅要讲清实验内容，还要讲实验操作，解决实验过程中工科学生出现的各种问题，并批改实验数据。

会做不一定会说，好多同学第一次上讲台讲课，紧张的说不出话，该说的关键内容也都忘掉了。为了能上好课，有的同学会来听两三回，有的则做了精美，内容丰富的PPT。整个流程下来，锻炼了学生的思维能力，自我学习能力，语言表达能力，解决问题的能力，动手操作能力以及和同学们的交流互动能力，多角度体现了素质教育。

1.2 考核方式

对每一个基础物理实验的考核分为四部分：（1）预习部分（包括预习思考题、实验原理、数据表格的绘制、课堂讲述、随机提问）；（2）课堂操作（操作过程、数据记录）；（3）实验报告（实验仪器、实验步骤、数据处理、思考题、实验素养）；（4）给工科学生上实验课，因此针对某个实验，学生的最后得分为这四部分按一定系数的加权。

2.近代物理實验

近代物理实验是物理专业学生在大二下学期开设的，所需专业知识更深层的实验。此时学生在经过课内实验的训练，已对实验室环境、实验操作程序、基本仪器使用方法都已很熟悉。

2.1 教学队伍的重建

近代物理实验相对普通物理实验理论性更强，但现在主要是由物理实验中心的专职老师任讲，其中存在的问题有：（1）老师对专业学生不熟悉，很难课后追踪，补差补短，或是发挥学生的优势，进一步提高；（2）实验老师精力有限，还要面对全校工科生的大学物理实验，很难有时间把近代物理方面的理论知识吃透，并随时把握科技的前沿，做到知识与仪器的及时更新。针对上面师资方面的问题，迫切需要成立近代物理实验教研室，成建一支稳定的、高水平的近代物理课程教学团队，也可以像其它专业实验一样由专业老师代课，物理实验中心的老师做些辅助教学工作，要打破长期以来基础实验性质课程实验由物理实验中心承包的制度。

2.2 仪器的优化整合

响应国家号召，重视实践能力，创新能力，随着资金的投入，近代物理实验项目也越来越多，旧的仪器也慢慢淘汰，但是有些项目内容是类似的，仪器也只是在技术上做部分改造，如果旧的仪器淘汰太可惜，如实验中电子荷质比测量仪、测定螺线管磁场装置、电子束实验仪，这三种实验仪器的实验目的、实验原理基本相同，我们可以这些实验项目做系统的归类、整理，让学生有更多的选择余地，对新旧仪器及实验方法、技术上进行对比，写出更好的设计思路。

2.3 研究性教学方式

近代物理实验多为验证性实验，其范围包括核物理、原子物理、粒子物理、现代光学等，这些实验大都是获得诺贝尔奖的经典物理实验，通过这些验证性实验的学习，使得物理专业学生无论从实验背景、实验理论、思想起源、设备的选取、实验结论各方面都得到一定的启发，丰富了学生的物理思想，端正了学生的实验态度，缩短了基础物理实验与科学研究之间的距离[2]。

在近代物理实验中，一些教师又根据自己的科研项目、工作经历、专业特长发展了研究实验。其中比较有特色的研究性实验为：赫尔槽实验、金属-固体微粒复合膜电铸工艺研究、颗粒材料外部杂质的检测。这些实验由于可操作性强、与工业生产联系紧密、实用技术检测手段等特点被融入到了近代物理实验中，为专业物理学生和一些相关专业的学生如应用化学专业、高分子专业所开设。赫尔槽实验和复合膜电铸工艺研究同属于化学电铸实验，其中第一个是第二个的预备实验。在赫尔槽实验中，学生先熟悉仪器，准备材料，在铜阴极上镀镍，确定出合适的镀液电流密度，在复合膜电铸实验中再根据上个实验的结果给铜板镀镍和金刚石微粉的复合膜。由于第一次接触偏于材料化学的实验，学生都很感兴趣，在实验过程中，教师不给学生任何说明，把涉及到的仪器、操作说明书全部复印给学生，学生严格按照仪器操作说明，根据要测数据，同组人商量更好的测量方式。每组学生测得的数据，镀膜状况各不相同，最后把电子显微镜观察的图片存到电脑桌面，并拷回去进行实验结果分析。

研究性实验的环节，加强了学生对知识的综合应用能力、科学的探究能力，强化了科学与实际生产、生活的密切联系，起到了普通实验所达不到的效果。

在理论课老师和实验课老师的共同合作努力下，物理专业学生的实验条件和实验资源越来越优越，同时也加强了老师和学生间的交流，推动了个人的发展和专业质量的提高。物理学是一门不断发展的科学，不断开拓新领域，它向着物质世界的深度和广度进军，探索着物质世界及其运动的规律[3]，渗透生产、生活各个领域。

参考文献：

[1]杨玮枫.近代物理实验教学改革的探索与实践[D].上海：上海师范大学，2004.

[2]祖小涛，方丽梅，霍中生.加强基础、培养能力、提高素质、突出创新[J].实验技术与管理，2006，23（1）：13-14.+

[3]郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京：清華大学出版社，1993.1-492.

作者简介：

丁星星（1982-），女，河南省郑州市人，中原工学院物理实验中心实验师，主要从事理工科物理实验教学和实验室的管理研究。