大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的思考論文
摘要：本文通過對國內(nèi)外大學(xué)物理實驗現(xiàn)狀的分析，比較國內(nèi)外教學(xué)模式，針對我國大學(xué)物理實驗具體現(xiàn)狀，在教學(xué)模式、教學(xué)方法以及最后成績的評估等方面提出了改進(jìn)意見，以具體實驗為例進(jìn)行具體分析，并且給出具體解決辦法，通過把學(xué)習(xí)主動權(quán)交還給學(xué)生來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，以達(dá)到提高大學(xué)物理實驗課程質(zhì)量的目的。
關(guān)鍵詞：物理實驗；教學(xué)模式；傳統(tǒng)教學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)方法；評估模式
一、概述
物理學(xué)是自然科學(xué)中最重要，最活躍的帶頭學(xué)科之一，也是許多新興學(xué)科、交叉學(xué)科和新技術(shù)學(xué)科產(chǎn)生、成長、發(fā)展的基礎(chǔ)和前導(dǎo)。大學(xué)物理實驗是對理工科專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門基礎(chǔ)必修課，是理工科大學(xué)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一個系統(tǒng)的實驗訓(xùn)練，是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的開端。該課旨在使學(xué)生獲得基本的實驗知識、方法和技能方面的訓(xùn)練，是后續(xù)課程的實驗基礎(chǔ)，是提高實驗?zāi)芰途C合素質(zhì)培養(yǎng)的重要起點。
二、國內(nèi)外現(xiàn)狀
國外對于物理實驗非常重視，鼓勵學(xué)生有自己的見解和思考，所以國外的大學(xué)物理實驗在教學(xué)內(nèi)容上，基本屬于設(shè)計性實驗，且與實踐緊密結(jié)合。注重為學(xué)生提供足夠的條件，由學(xué)生選擇實驗題目，查閱資料，查找實驗原理，確定實驗步驟和實驗方法，再測量數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果。國內(nèi)越來越多的高校把大學(xué)物理實驗課作為獨立課程開設(shè)，對大學(xué)物理實驗課的重視也日益得到加強(qiáng)。無論從教學(xué)理念、實驗內(nèi)容還是教學(xué)形式、實驗手段，都在進(jìn)行全方位的改革。近年來，由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步所帶來的實驗儀器進(jìn)步以及教育部開展的精品課程建設(shè)，實驗室示范中心建設(shè)，使我國許多高校的大學(xué)物理實驗課程的整體水平提高較快，與發(fā)達(dá)國家大學(xué)的差距日益縮短。國內(nèi)目前主流的實驗教學(xué)模式是：老師講解，學(xué)生做實驗，再完成報告。這種方式的優(yōu)點是能提高實驗效率，保證絕大部分學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗，但卻容易使學(xué)生養(yǎng)成課前不認(rèn)真預(yù)習(xí)（甚至不預(yù)習(xí)），聽老師講完后一邊看書一邊做實驗的習(xí)慣，所謂做實驗就是測數(shù)據(jù)，至于實驗的真正目的是什么，為什么要這么做，學(xué)生根本不愿去思考；另一方面，老師對實驗成績的評定也主要是以數(shù)據(jù)或報告為主，缺乏對實驗過程的評價，這也是導(dǎo)致學(xué)生重結(jié)果、輕過程、甚至為了成績而去偽造數(shù)據(jù)的重要因素。
三、大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的一些建議
（一）教學(xué)模式的改革
由于我校的現(xiàn)狀特殊，每學(xué)期上課學(xué)生人數(shù)都很多，現(xiàn)在上課采取模式是，學(xué)生自由選課，老師負(fù)責(zé)固定的實驗室，這樣有利于儀器維護(hù)和維修，但因為學(xué)生不固定，老師沒辦法進(jìn)行教學(xué)改革和學(xué)習(xí)效果跟蹤。如果實驗教學(xué)也可以和理論教學(xué)一樣，讓老師負(fù)責(zé)固定的`教學(xué)班，并且?guī)赀@個教學(xué)班所有的實驗，這樣老師就可以認(rèn)識每一個學(xué)生，也可以根據(jù)每堂課每個學(xué)生的表現(xiàn)，深入了解他們對大學(xué)物理實驗這么課的認(rèn)知程度，也可以了解他們的學(xué)習(xí)習(xí)慣和能力，從而可以給出相應(yīng)的教學(xué)方法。例如，在“示波器調(diào)整與使用”這個實驗中，我們在教學(xué)的時候，按照實驗?zāi)康模寣W(xué)生掌物示波器的基本調(diào)整方法、工作模式、掌物用示波器觀察信號的方法以及示波器各功能和按鈕。從課堂教學(xué)效果來看，學(xué)生都可以掌物，但是下課以后他們只會完成實驗報告，過一度時間以后，就有可能忘記。因為示波器不光在大學(xué)物理實驗中應(yīng)用非常廣泛，在各個專業(yè)實驗方面也是常常涉及，所以如果跟班教學(xué)，老師可以細(xì)細(xì)觀眾每個孩子掌物情況，對于那些稍有欠缺的同學(xué)，在以后每次講到關(guān)于示波器的實驗中，重點提醒和指導(dǎo)，以達(dá)到鞏固的目的，以便在以后的實驗中熟練使用示波器。
（二）教學(xué)方法的改革
現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，老師講解實驗原理、實驗儀器和步驟，最后學(xué)生按照固定模式和方式一步一步完成實驗，記錄原始數(shù)據(jù)，再計算數(shù)據(jù)和誤差分析。整個過程，學(xué)生都在按照老師的要求按部就班地完成實驗，否則就有可能在規(guī)定時間里完成不了實驗，這樣的傳統(tǒng)教學(xué)根本不可能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，更不要說激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新了。采取跟班教學(xué)后，老師可以根據(jù)本班學(xué)生實際情況采取多樣化的教學(xué)方法，如，給出實驗題目，學(xué)生自己查資料，自己設(shè)計實驗步驟和方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；也可以把學(xué)生分成多個小組，進(jìn)行小組討論，交流學(xué)習(xí)，發(fā)揮同伴學(xué)習(xí)的效果；也可以把學(xué)生分成兩個大組，給出實驗現(xiàn)象，讓他們進(jìn)行正反方辯論；還可以翻轉(zhuǎn)課堂，給出教學(xué)視頻，課前通過教學(xué)視頻自學(xué)，課堂提問解決問題，諸如此類的教學(xué)方法，可以根據(jù)本班學(xué)生的實際情況不斷改革和創(chuàng)新，在吸引學(xué)生自主學(xué)習(xí)的同時，可以從中發(fā)掘?qū)W生的才能，還可以為每年的大學(xué)物理實驗競賽提前選拔人才。例如，在“重力加速度測量”這個實驗中，給出設(shè)計要求：要求重力加速度的相對不確定度小于0.5%，即/g0.5%，然后要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求，通過查詢資料，確定出實驗方法，推導(dǎo)出測量需要的公式，然后根據(jù)提供的測量工具進(jìn)行儀器選擇和比較。最后給出一套完整的測量方法，并且驗證所采取的方法是否符合設(shè)計要求，如果不符合又該怎么改進(jìn)。在這個實驗中，我們不僅是可以讓學(xué)生自己動手查資料，設(shè)計測量方法，還可以根據(jù)實驗過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行討論。比如重力加速度的測量方法有很多，單擺法、復(fù)擺法、自由落體法等，在我們的實驗中用的哪種方法，為什么；儀器選擇也可以討論，鋼卷尺，鋼直尺等，每一種儀器也有多種最小分度值的，我們究竟該選擇哪種儀器。通過學(xué)生之間的討論，發(fā)揮相互學(xué)習(xí)相互幫助的優(yōu)勢，互相促進(jìn)。又比如在“楊氏彈性模量的測量”這個實驗中，無論老師如何細(xì)心耐心講解，最后在儀器調(diào)整過程中，很多同學(xué)還是花很多時間才能找到標(biāo)尺的像，這樣課堂時間也不夠，很多同學(xué)都不可能在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗，最后就變成惡性循環(huán)，編數(shù)據(jù)，抄數(shù)據(jù)。鑒于這樣的情況，老師可以事先錄制一個簡短視頻，把調(diào)整儀器的方法、要點，步驟等，以及如果某一步未調(diào)好，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等，都一一反應(yīng)在視頻中。學(xué)生課前預(yù)習(xí)時，除了預(yù)習(xí)書本上的理論知識，還要觀看視頻，這樣在課堂，學(xué)生調(diào)節(jié)儀器的過程時，對儀器調(diào)節(jié)已經(jīng)有一個基本的了解了，在實際操作中，才可以做的又快又準(zhǔn)。
（三）多元化的評估模式
傳統(tǒng)教學(xué)之后就是期末考試，我們的實驗教學(xué)現(xiàn)有考試模式就是筆試和操作。采取多元化教學(xué)模式之后，我們與之對應(yīng)的就應(yīng)該是多元化的評估模式。除了筆試和操作，老師還可以根據(jù)學(xué)生平時學(xué)習(xí)的情況，給出多樣化的評估方法。如第一學(xué)期結(jié)束時，由于學(xué)生還處在從高中學(xué)習(xí)過度到大學(xué)學(xué)習(xí)的過程，老師可以給出一個新的實驗題目，讓學(xué)生通過查資料完成一份完整的報告，包括原理、方法、步驟和數(shù)據(jù)處理、誤差分析；也可以讓學(xué)生寫出本學(xué)期的學(xué)習(xí)心得體會；也可以讓學(xué)生寫調(diào)研報告，對教學(xué)的改革建議。第二學(xué)期結(jié)束時，學(xué)生已經(jīng)適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)，也已經(jīng)掌物了大學(xué)物理實驗的基本技能和方法，所以這個學(xué)期的期末考試，老師可以適當(dāng)增加難度，可以給出一個實驗現(xiàn)象，讓學(xué)生自己通過現(xiàn)象判斷對錯，并且給出理由以及相關(guān)報告，也可以讓學(xué)生自己擬定題目，進(jìn)行創(chuàng)新實驗，從實驗方法、原理、儀器改進(jìn)和實驗構(gòu)建等方面給出完整的報告，老師再從中選擇一些可行的方案，進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗的創(chuàng)新和改革。以上方案并不是孤立的，老師在教學(xué)過程中，可以根據(jù)學(xué)生的具體情況，把多種評估方式結(jié)合使用。
四、結(jié)束語
科學(xué)實驗在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著關(guān)鍵的作用，在人們認(rèn)識自然、開拓和探索新的科技領(lǐng)域中，實驗是一種不可缺少的方式。作為研究自然界物質(zhì)運動最基本最普遍形式的物理學(xué)，其形成和發(fā)展是以實驗為基礎(chǔ)的，由此可見物理實驗的重要性。所以我們要打破傳統(tǒng)的固定教學(xué)模式，通過對大學(xué)物理實驗教學(xué)模式和方法以及最后成績評估的改革，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給學(xué)生，讓每一個學(xué)生都可以積極地投入到學(xué)習(xí)中，這樣不僅可以調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，同樣可以調(diào)動老師的積極性，老師也不再墨守成規(guī)按照老規(guī)矩教學(xué)，而是可以接收國內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)理念和模式，最大限度地發(fā)揮自己專長的同時，調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，在教與學(xué)的過程中達(dá)到雙贏的效果。
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