大学物理演示实验室建设分析

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大学物理演示实验是物理教学过程中的重要组成部分之一，大学物理演示实验能够将抽象的理论课程教学与生动有趣的实践课程教学相结合，对培养和提高学员的分析能力、解决能力和创新能力具有非常重要的作用。对于高等院校，物理演示实验室的建设必不可少，为使演示实验室的作用得到充分发挥，演示实验要在课程开展模式与演示实验项目上不断改革创新，已适应时代的发展与变化。大学物理是一门培养和提高学员科学思维方法、科学研究能力和创新意识的重要基础课程，随着教学改革的深入，演示实验逐渐受到人们的重视，各大院校纷纷开展物理演示实验室的建设。为更好地配合大学物理教学，我校分两次购买了大学物理演示实验仪器，建设物理演示实验室，充分发挥大学物理演示实验的作用。

一、大学物理演示实验的作用

学员在物理学习过程中常对于一些不常见、复杂的物理现象缺乏感性的认识而难于理解，因此如何把复杂抽象的内容更清晰、更直观地表现出来，让学员更容易理解接受成为每位教师关心的问题。采用演示实验作为理论教学的辅助手段具有其他辅助手段不可替代的作用，主要表现在三个方面:首先是直观性，通过演示实验可以帮助学员更直接、更形象的理解物理现象背后的物理概念及规律；其次，物理学科是一门自然科学，在演示实验过程中恰恰可以把经典知识以趣味性的实验方式进行展现，这种趣味性可以消除学员在学习过程中对抽象及枯燥问题的畏惧之心，提高学员的学习兴趣，培养学员观察和分析问题的能力；当演示实验结束后，可以使学员积极地领会物理概念建立物理思想，增强学员对外界的探索欲和求知欲。物理演示实验项目种类繁多，其中既有海市蜃楼、陀螺仪等经典的演示实验项目，又有超导磁悬浮、全息照相、激光监听等融合多种现代前沿科学技术的演示探索实验项目。这些实验项目能适应不同专业的学员对物理实验的不同要求，并且让学员了解物理学理论与实验在科技发展中起到的推动作用。作为一所医科院校，我校也大力开展物理演示实验室的建设，实验室包含力、热、光、电、声等大学物理演示实验项目70余项，这些实验项目均与自然界中存在的实验现象以及人类的生产实际联系紧密。有些项目是利用物理学基本原理结合创造性思维设计制作出来的，通过生动直观的演示，培养学员观察分析及思维能力，集知识性和趣味性于一体。

二、大学物理演示实验的分类

1.按大学物理课的教学次序分类。可分为力学、热学、电磁学、光学、近代物理，展现基本物理知识和理论在现实生活中的应用。力学有锥体上滚、陀螺进动、飞机升力、看得见的声波等演示仪；热学有空气热机演示仪；电磁学有静电除尘、辉光球、磁混沌摆、电磁炮等演示仪；光学有偏振光、视觉暂留、窥视无穷、莫尔条纹、双折射等演示仪；近代物理有磁悬浮、3D影像、幻影成像等演示仪；还有一些是综合演示仪器，如水滴发电演示仪等。2.按演示内容分类。可分为物理现象的演示、物理概念及规律的演示两部分。物理现象的演示是大学物理演示实验中最为广泛的，主要通过直观简明的实验现象吸引学员的注意，锻炼学员的观察能力，激发学员的探索热情。例如辉光放电实验，原理是低压气体在高频强电场中产生放电现象。玻璃球内为低压气体，球中央为一个黑色球状电极，球底部有一块振荡电路板，通电后振荡电路产生高频强电场，球内低压气体受到高频电场的电离作用产生的辉光放电，当用手触摸球时，手指周围会变得更加明亮。通过这个实验可以使学员了解到分子的电离、碰撞等相关知识。物理概念及规律的演示在大学物理演示实验中也占有一定的比例，物理学中的很多概念都是比较抽象的，物理规律也比较复杂，通过直观的演示实验，学员更容易理解掌握。如电场线和磁感线，在实际中是不存在的，是人们为了方便描述而假想出来的，通过磁铁附近的小磁针我们可以观察到磁感线的方向，观察到其规律。

三、演示实验教学的开展模式

近年来，各院校针对物理演示实验教学的特点，结合院校自身的条件，提出了多种教学模式。很多院校现在采取的是以传统的教学模式为主体，以多媒体、网络平台为辅的教学模式。1.实验展示。实验展示是各院校传统教学模式中应用较多的一种，采用的方式主要为实验展厅和走廊展厅两种方式，这两种方式在实验教学过程中具有较强的灵活性[1]。每个实验项目旁边都写有相应的实验原理及简要的操作步骤，学员可以自行学习，并根据自己的兴趣自主选择实验项目，自主安排实验时间。对于一些现象明显，直接就可以观察实验现象，或者仅仅接通电源就可以观察实验现象的实验设备常常以走廊展厅为主。通过将观察到的实验现象和实验原理进行比较，就可以达到演示物理现象的目的。实验展示可以真正以学员为主体，培养学员的观察能力，增加与理论知识的结合，提高学员对物理学科的兴趣，但这类实验项目不能增强学员的动手操作能力。对于一些易于操作、安全性高、不易损耗的仪器常常以实验展厅为主。学员可以通过阅读相应的实验项目原理步骤后自行对仪器进行操作，观察物理现象。实验展厅里的实验项目给学员提供了一个动手操作的机会，与走廊展厅相比能增强学员的独立思考及动手能力。在实验展示过程中，也可以通过网络平台将演示实验中仪器的简介、原理、操作步骤、实验小视频等内容，通过二维码加移动终端互联网的形式进行展示。学员只需用移动终端互联网扫描实验仪器上粘贴的二维码来获取相关信息，可以使学员更进一步了解掌握实验信息，起到对实验展示的辅助作用。2.课堂教学演示。物理学是一门实验学科，在实验的过程中不断的总结规律。在课堂理论教学过程中存在不易理解、抽象的内容，如果只采取讲授，学员不易理解掌握而失去兴趣。通过课堂上对相关内容的实验演示，不仅可以活跃课堂气氛，学员也易于理解，增加学员兴趣，提高整体教学效果。在课堂教学演示中，也可以增加计算机多媒体辅助教学，运用多媒体制作、计算机模拟等方法来弥补有些实验项目现象不明显或者可观察范围有限的缺陷，起到对课堂教学实物演示的辅助作用[2]。3.开设物理演示实验选修课。由于各院校大学物理学时较为紧张，在理论课上只能展示一部分相关内容的演示实验项目，为了将演示实验尽可能地发挥其作用，越来越多的院校开设了物理演示实验选修课，使演示实验成为一门单独的课程，不受大学物理课程知识的限制，丰富了实验内容，增加对理论知识的理解，给学员一个学习探索的平台，提高学员的动手能力[3]。

四、大学物理演示实验的展望

大学物理演示实验是大学物理教学中的一部分，只有在演示实验教学过程中不断进行改革与创新，才能充分发挥演示实验在物理教学的作用。这种改革与创新应主要围绕演示实验的教学模式与教学项目内容开设这两个方面进行[4]。教学模式上以突出学员为中心，采用开放式教学，使学员能够自主学习、自由安排时间，增强灵活性，充分发挥学员的主观能动性，同时可以结合多媒体演示，可以借助二维码加移动终端互联网来辅助实验教学。项目内容开设上要多增加探索性创新性的实验内容，紧跟科技发展的步伐，让学员了解掌握最新、最先进的理论知识，开阔学员的视野，提高学员的创新能力。

五、结语

大学物理演示实验将抽象的理论课程教学与生动有趣的实践课程教学相结合，通过直观简明的实验现象吸引学员的注意，锻炼学员的观察能力，激发学员的探索热情，在演示实验教学过程中不断改革与创新，最大程度发挥演示实验的作用，从而进一步培养并提高学员的分析能力、解决能力和创新能力，为社会输送合格优秀的人才。

【参考文献】

[1]李贤丽，秦显荣，牟海维，等.大学物理演示实验教学模式的改革与实践[J].科教导刊（中旬刊），2013（4）:84-85.

[2]肖瑞，刘敏.大学物理演示实验室的扩大建设与管理[J].实验室科学，2018（02）:183-186.

[3]王刚，徐义爽.大学物理演示实验教学模式分析[J].中国科教创新导刊，2014（13）:107-108.

[4]刘淑娥，拾景忠，孙镭.大学物理演示实验室建设实践与思考[J].实验室研究与探索，2011（6）:192-194.

作者:张 敏 曾召利 余书雄 单位:1.空军军医大学基础医学院数理教研室 2.陕西省西安市高新一中沣东中学