提高大学物理实验教学质量的措施

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一、授课方式的创新

传统的授课方式普遍采用讲授法，教师演示，学生模仿。该授课方式严重限制了学生的学习兴趣与创新思维，导致学生不思考只做机械的重复；实验过后，不知如何处理数据，如何写实验报告，对物理实验思想与方法的理解更是难上加难。为了改变这种状况，教师应充分调动学生的积极性，让学生可以积极主动的思考与学习，为此我们对授课方式进行了创新。

1.讲述实验的历史渊源。物理实验的历史背景与历史故事可以充分激发学生们的听课兴趣。例如，以“迈克尔逊干涉仪”实验为例。众所周知，迈克尔逊干涉仪在测量技术领域有着广泛的应用，可测量微小的长度、光波波长等。但实际上迈克尔逊在设计该实验时并不是为测量长度，而是为了寻找神秘的“以太”物质。19世纪，科学家逐渐意识到光是一种波，而生活中的波，如声波、水波等大多需要媒介才能传播。在这种思想的影响下，人们认为光波是在“以太”中传播的。1887年，美国物理学家迈克尔逊和莫雷一起设计一个实验，企图测量出两垂直方向上光速的差值。因为如果“以太”真的存在，那么由于地球自转的影响，光在两个相互垂直方向上的速度应该是不一样的。但实验结果显示光在不同方向上及不同惯性系的传播速度没有差别，该实验结果也就否定了“以太”的存在。但是，由于该实验装置可以测量出微小的长度，而且非常精确，于是被人们广泛地应用起来。如果仅依照教材上的内容来讲，学生感觉枯燥没兴趣。但在讲课的同时，把设计实验的历史故事告诉学生，使学生体会物理学家解决问题的思想和方法，可以明显的提高教学质量。

2.突出实验的物理精髓。大学物理实验中的经典类实验是学生最该深入理解的一类实验。譬如“光电效应法测量普朗克常数”实验。当一束频率为ν且大于截止频率的光束照射阴极时，光电子就会逸出，只要验证出截止电压U0与入射光频率ν满足线性关系，就可以间接地验证爱因斯坦方程。这一转化的思想，实际上为测量一些微观物理量提供了很好的思路，是值得学生借鉴与学习的。因此，在讲解该实验时必须要突出这一显著的物理思想。学习物理过程中的一些公式，学生可能很快就会忘记，但是物理中的某些方法和思路，是学生应该学习并掌握，以备将来之用的。

3.强调实验的应用特性。大学物理实验中有许多实验与我们的生活密切相关，具有实际的应用价值。比如“磁阻效应”实验。讲解该实验时，以现代的硬盘存储原理作为引子来激发学生的兴趣。学生与电脑天天接触，对此问题都特别感兴趣，听课效果明显变好。传感器作为现代自动化测量与控制的标志，与我们的生活又是密切相关的，对生活中一些传感器的介绍势必引起学生们的兴趣。学生接触最多的就是手机。接听电话时，手机放在耳边屏幕会变黑，是距离传感器的作用；在不同明暗环境下，手机会自动调节亮度，是光线传感器的作用；手机的屏幕可以自由的倒转，是重力传感器的作用。以这些具体的传感器实例能够引导学生思考问题，发现身边生活中的问题，并灵活应用已有的知识和方法解决问题。该方法从实际的教学来看，效果显著。

二、教学内容的维新

现代科学技术迅猛发展，一批新类型的学科随之而来。大学物理实验课应该与现代科学技术的成果相结合，如此才能保持该学科的活力与生命力，才能培养出适应社会发展需要的应用型人才。物理实验课的教学内容必须紧跟时代的潮流，表现出科技时代的特点。

1.开设自主设计性实验。为了激发学生自主学习的兴趣，并培养学生独立思考、创新与科研意识，除了完成基础的实验以外，我们还开设了自主设计性实验。这些设计性实验不要求在短时间内完成，学期结束时提交成果与报告即可。电子元器件的普遍使用是当代科技发展的大势所趋，加之我校的学生大多数为应用型工科专业，对这方面学习显得尤为重要。所以，我们开设了许多基于新兴电子元器件的设计性实验，供学生设计完成。比如，利用光敏传感器设计一款可随周围环境亮度变化的灯泡；利用Pt电阻或者NTC热敏电阻，设计一款人体温度计；利用光纤传感器，设计装置实现对电动机转速的测量；等等。另外，学生也可以根据自己的兴趣，自行设计某种小实验装置，写明实验原理、设计思路及功能等。设计性实验主要培养学生的自主学习能力、自我解决问题的能力等，对于学生思考问题、解决问题的能力培养具有重要的作用。

2.大学生物理实验竞赛成果的利用。北京市每年都会举行大学生物理实验竞赛，我校每年参加并且成绩优异。这些成果中，有对基本物理量的测量装置，有对经典物理实验的改进与创新，也有自行设计的实验装置。为提高学生对物理实验的兴趣，激励学生的求知欲望，我们将物理实验竞赛的作品嫁接到大学物理实验当中，这一措施使得学生对该物理实验的兴趣大大提高。比如，人体温度计的设计实验中，我们会为其提供一个标准的温度计，而该温度计是由学生参加竞赛时的一部分测量模块改装而成；在开设的光敏开关实验中，为测量光照的变化，我们为其提供了可测量光照的装置，该装置也是学生参加竞赛时一个测量模块；测量刚体转动惯量的实验中，我们以转动惯量仪作为我们主要的实验仪器，而且还给学生们提供了一台自制的转动惯量测试装置，该装置是学生参加物理实验竞赛自行设计的。这些实验装置的引入对学生提高学习物理实验的兴趣有很大的帮助，使得学生很积极地对待实验课，教学效果明显。

三、教学手段的更新

目前在校大学生大多在丰富的网络环境中长大的，提高其积极性的一个重要举措就是采用现代教学方式。为迎合学生兴趣，在每个实验室里都配有多媒体教学设施，教师可根据自己的需要灵活选择教学方式。尤其是在讲解一些抽象的实验原理时，多采用多媒体教学的方式，将难以用语言描述的物理过程用PPT课件的方式形象地表示出来。实验数据处理与分析是培养学生分析能力的重要一环。陈旧的数据处理方式是将数据在坐标纸上描出并作图，费时费力误差大。学者研究发现，将计算机软件应用到实验数据处理中效果显著。其中，Origin软件在数据处理方面有着不可比拟的优势，操作简单容易掌握。而且Origin软件是目前科学研究前沿常用软件，可以为学生将来的继续深造打下基础。为使学生意识到作图软件的优点，教师会进行一些简单的实例讲解，如Origin的基本作图方法、线性拟合过程、曲线上某点的斜率计算等。学生对此软件非常感兴趣，学习积极性大大提高，实验教学效果显著。

四、考核方式的出新

物理实验课属于过程教学课，其实验过程往往比实验结果更重要。为了体现对实验过程性的考察，总成绩分为平时考核成绩和期末考核成绩。平时考核成绩所占比例为50%，具体标准为：预习10%，操作40%，实验报告50%。考虑到考核成绩的公正性，要求学生每次实验课前签名，提交检查学生的预习报告，并提问对相关实验是否了解，给出预习成绩。这样可以督促学生自觉地预习，教学效果显著提高。实验操作的成绩，教师需要根据学生的实际操作以及实验完成的情况进行打分。实验报告部分的成绩主要根据学生的课后数据处理情况、作业完成情况等进行打分。期末考核主要是通过操作考试和卷面考试两种方式进行考核，各占50%。另外，为调动学生积极性，设立加分项。如对某些实验过程提出问题、对实验有改进建议、设计性实验完成出色、参加大学生物理实验竞赛获奖等，教师会根据情况酌情加分。这些环节使得对学生的考察更全面，更突出学生创新能力与实践能力的培养，使我校大学物理实验教学质量得到显著提高。

五、结语

大学物理实验可以培养理工科学生的实验技能与方法，同时可以培养他们的动手能力、创新能力等，是其他课程无法比拟的。提高物理实验课程的教学质量是一个长期的过程，教师应该不断提高自己的教学水平，改进自己的教学方式，使学生能真正喜欢该课程，进而使得该课程的作用发挥到极致。

作者:谢亮 张进治 铁小匀 安艳伟 单位:北方工业大学