大学物理实验教学改革研究

樊艳

摘要：大学物理实验作为一门基础性的实践课程，不仅可以加深学生对各种物理现象的理解，同时对培养大学生用创新的思维方法观察问题、分析问题和解决问题、动手操作等能力有着极其重要的作用。本文通过对大学物理实验教学存在的问题和解决对策进行分析和探讨，旨在提高物理实验的教学质量。

关键词：大学物理实验；实验内容；教学方法；考核制度；

1.引言

物理学是实验科学，物理学科的研究都是以客观实验为基础的。大学物理实验教学是物理课程和物理教学的一个重要组成部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段，是学生进入大学后接触的第一门比较系统的实验课程，需要培养学生掌握更多的实际操作技巧，形成全面的知识体系和操作能力，其在培养学生动手能力、分析和解决问题能力方面发挥着重要的作用，有利于培养学生的自主探究能力和科研能力，提高其实验素养，形成主动性探究科学问题的能力。因而大学物理课程教学质量的好坏直接影响科技人才培养的质量。然而，长期以来中国大学物理实验教学改革和发展很不平衡，基本上处于一种封闭的状态，多年不变的教学体系和教学内容和当今飞速发展的前沿科学新理论，新技术严重脱节，实验设备更新缓慢，以及多年的传统教学模式、方法和手段更使实验教学远远落后于科学技术进步的步伐。

为提高大学物理实验教学效果，实现高等教育教学目标，本文从分析传统大学物理实验教学存在的问题入手，从教学内容、学生情况、考核办法和硬件设施等方面详细论述了大学物理实验教学改进所采取的具体措施。

2. 大学物理实验教学的现状及存在的问题

2.1实验内容

在实验内容方面，传统大学物理实验的教学内容多数为观察性、验证性及基本物理量的测量，缺少综合性、独立自主的设计性、专业特色性实验和创新性实验。实验内容之间缺乏联系，单个实验项目实验内容不够丰富，操作过程，也只需照着教材一步一步进行，很容易得到实验数据和结果，在难易程度上没有层次性，严重缺乏挑战性，不利于学生的设计能力和创新能力的培养。

此外大学物理实验课程是高校面对大部分的理工类专业开设的，存在涵盖专业广的特点。但各专业学生因其独有的专业特点，其自身已有的知识储备以及后续的专业需求都不相同，统一地按照相同的实验项目开设课程，一方面会让部分学生因其专业知识储备的欠缺，而对实验课程产生畏难情绪；另一方面也会让部分学生因所学内容与其专业关联性不大，而对实验课程缺乏兴趣。

2.2教学方法

在教学方式上，传统大学物理实验教学通常为教师主导下的“课前预习、教师讲解、教师示范、学生模仿、学生课下完成实验报告”的单一教学范式，即便是设计性实验，能够给到学生自主研究探索的时间和空间都非常有限，缺乏学生自由发挥的空间，使得学生独立思考能力、动手能力及创新能力得不到培养，学生对实验的主动性和积极性不高。教学过程收敛有余，发散不足。一方面教学方法较为落后，没有利用现代化教学手段进行教学，实验课不够活泼、生动。这种僵化的实验教学模式就不可避免地使实验教学变得枯燥，使学生缺乏对实验内容的思考，在一定程度上挫败了学生学习的兴趣和激情；整个教学过程以教师为中心，學生主体地位无法体现。

2.3学生情况

大学物理实验课程通常设在大学第二学期和第三学期，上课的对象正是大一和大二的学生，而大一和大二阶段正是学生从高中阶段到本科阶段的转折适应阶段，由于进入大学阶段之后没有了中学阶段的严格的管理，学生放松学习，导致有相当一些学生还未形成主动学习的习惯和观念，因此，学生自制力较差，动手能力较弱。其次，由于中学期间物理学习以分数为导向，导致较多学生重理论，轻实验，甚至有的高中尚未正式开设实验课程，即使有的高中开设了实验课程，但也常流于形式，因此学生对实验课程的重视程度不够，未认识到物理实验是物理学的重要组成部分。另外由于部分学生的基础不一，在教学过程中往往会遇到学生知识层次不一的现象，对教师开展教学有一定的阻碍。

如有的学生在高中时物理基础不好，导致在大学时对大学物理产生抵触情绪，从而将这种情绪带到了大学物理实验课堂中，学生不会主动学习，在课堂上完全依赖教师的讲解和演示，从而占用了大量的课堂时间，导致学生动手时间少，对实验缺乏兴趣。

同时由于大学学科划分细化，专业分类多，很多学生是非物理专业，在学习中意识不到物理实验课程的重要性，就不会产生学习需要，没有需要就不会产生动机.所以在实验教学观察中会发现很多学生表现出懒散的状态，原因就是他们意识不到学习物理实验与自身发展的关系。

2.4考核办法

在大学物理实验评价体系上，实验成绩评定采用实验预习、实验操作、实验报告三段式考核，实验报告的格式相对固定，且偏重实验报告给出最终成绩的方式，考核方式单一，不能充分体现出实验课对实验技能和实践能力的培养，也会错误地引导学生将精力侧重于书写文字报告上，而忽视实验操作过程。导致课下完成实验报告使得学生抄袭现象时有发生，报告成绩不能体现学生数据处理及分析问题的能力。

2.5学校方面

部分高校对物理实验不太重视，投入经费较少，致使实验室建设滞后，各个模块的实验设备不足，实验设备更新换代不及时，实验室管理不当等。目前普遍认为，理论教学才是学校教学的重点，实验只是对理论的补充，学校在压缩实验课时的同时，这些观念和做法都在很大程度上降低了学生对物理实验重要性的认识，使学生重视理论知识学习，轻视动手能力的培养。

3.大学物理实验教学问题的解决措施

3.1实验内容

在实验内容方面，革新大学物理实验内容，按照实验课表充分完成课程进度的同时，鼓励学生以及实验小组，或者对原有的基础性实验进行重复探究，或者结合专业技能需求提出创新的实验方案进行实践，或者在教师的指导下参与新实验项目的拓展设计等。在由教师对其方案可行性进行评估后，利用实验室的无课程开放，在教师的指导下完成验证操作。从而将学生的物理实验课程与科研创新训练进行结合，以研带学，实现学生的分层发展。

这样一方面可以对原来有限的课堂时间进行了无形的延伸扩展，使学生能更充分验证和尝试自己的创新思路；另一方面，在实验室开放的过程中，通过与学生面对面地深入的互动交流，教师能够更全面、更深入、更专业地进行知识和技能支持，实现对学生自主学习能力和探究学习能力的最大激发。

大学物理实验课面向的是非物理专业的学生，针对不同专业的需求不同，提出并对大学物理实验课实验内容的进行重新设置。从实验现象观察、拓展应用、理论推导及数值模拟等方面适度增添研究性、探索性元素，依据学生的专业特点、特长爱好开设具有创新性的实验等内容，使学生在掌握基础性实验技能的基础上，能更多地接触专业相关实验，也可进行多个综合性和设计性实验项目，为后续专业课打好基础，使学生的基本技能得以全面提高。

3.2教学方法

在教学方式上，改变以教师讲解为主、学生按步就班的实验教学方式，建立以学生自学为主、教师指导为辅的教学方式。在实验教学过程中，引导学生理解每一个实验的基本原理，重点介绍实验的设计思想，使学生理解理论和实验之间的联系。实验操作过程中确立以学生自学为主、教师指导为辅的教学方式，突出学生的主体地位。

教师要对学生进行启发式的引导，学生要在老师的引导下自主学习，自主探索和思考。每次实验课结束前预留一定时间，让学生讨论实验中出现的问题、遇到的困难，以及随后如何进行数据处理和分析，因为积极主动的讨论往往可以让很多问题找到答案，加深对一些问题、实验原理、实验操作过程等的理解。同时鼓励学生将实验中的所思所感以及研究性问题的探究过程、结论用研究报告的形式撰写，提高实验报告撰写质量。

3.3学生情况

由于大学物理实验课程是大学阶段开设的第一门实验性课程，因此，在上课之初，学生的好奇心较强，求知欲也比较强，部分学生期望培养自己的动手能力，将理论与实践结合，为将来的习惯养成和个人发展奠定一定的基础。因此，教师应抓住此阶段学生的心理特点，积极引导学生加强对物理实验的兴趣，同时帮助学生建立良好的实验习惯。

针对学生基础不一，专业不同的实际情况，准确定位学生情况，改变教学模式，本着因材施教的原则，应调整实验大纲的某些要求，结合每个学生的实际水平，开设基础性实验再培训课程，基础性实验是后续实验的基础，要求学生先过基础实验关。同时在实验教学过程中，注重对基础薄弱学生的帮助，在实验原理的讲解中，对一些较难的原理实行精简或者变换方式进行讲解，争取用通俗且容易理解的方式让每一位学生都能理解所要做的实验的原理及内容，而对一些原理简单的实验，则对其原理部分进行拓展，并联系其在生活或者生产中的应用，与专业知识建立联系，突出实验的重要性和趣味性。采用灵活的教学方法，培养学生动手能力。

3.4考核办法

大学物理实验的成绩考核方式在教学中有着重要的导向作用，它直接影响了学生进行物理实验的整个过程。对于这种现状，建议对物理实验考试进行改革，打破传统实验考核方式，加大对学生学习态度、学习能力及学习过程的评价，注重学生创新能力考核。可以增加动手操作，建立一套较为完整的实验试题库，每个实验项目设有多套试卷，使每个学生考试内容不同，并采用随机抽题方式进行考试，学生在规定的时间内完成。

通过设置新的考核制度，使学生更加重视实验，从而提高学生的实践操作能力。同时还可以采用科技小论文的形式，通过对本实验过程的方法或者改进意见加工整理，撰写小论文，以此慢慢提高学生的科技论文写作水平。

3.5学校方面

为了提高大学物理实验教学水平，必须为实验教学提供良好的基础和条件。大学物理实验室的建设，是物理实验教学过程中的重要内容。针对当前高校实验室的建设现状，应加强实验室建设的经费支持。一方面，要对各种物理实验器材进行配备，从而为大学物理实验教学提供良好的基础；另一方面，应该加强对大学物理实驗室的管理，设置专门的实验室管理人员，对大学生实验室的各种器材、设备等进行综合管理，防止器材和设备被损坏。

为了激发学生的学习积极性，应该充分利用大学物理实验室，开展各种科研项目，激励学生参与到各种科研项目中，利用实验室现有的资源进行科研，真正利用实验室的各种设施设备以及材料，使得高校实验室可以真正发挥作用。

4.结束语

综上所述，物理实验是大学物理教学过程的一个重要内容，其教学目标是为了提高学生的实践操作能力、逻辑思维能力。它不仅是对物理知识的验证、补充，更是通过学习测量方法、科学思维方法和学科研究方法，来培养学生的实验设计能力、实践探索精神、创新意识和创新能力。

本文从大学物理实验的教学方法、教学内容、考核办法等多方面探讨了大学物理实验的改进方法。旨在通过灵活多变的教学方法、探究式的实验内容，以及重视实验操作过程的评价体系等方面的改进，有效地激发学生学习物理实验的兴趣，掌握科学探究的基本方法，提高学生的学习主动性、动手能力和创新思维能力，进而提高大学物理实验的教学质量。

参考文献

[1]梁文耀，陈武喝.基于创新能力培养的自主性实验教学改革探讨[J].实验室研究与探索，2012，31（8）：289-291.

本论文来源于广州航海学院2018创新强校基金资助（项目批准号：E410723）

（作者单位：广州航海学院基础人文社科部）