物理实验层次化教学研究

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1实验层次设置既有提升又互为基础

随着教学改革的不断深入，物理实验教学已实现了向基础、综合和设计性实验这一层次化教学模式转变。有的将大学物理实验明确划分为基础性实验、综合性实验、设计性实验和研究性实验4个层次，并在比重上作出了硬性的规定，提出了物理实验教学必须突破基础性、综合性实验的训练范围，进而搞好设计性、研究性实验教学要求。这种层次化实验教学模式，无疑对激发学生的创新思维，培养学生综合动手能力有着积极的作用。但笔者认为，物理实验是大学生大学期间的基础实验，是为后续的专业知识及技能学习的基础训练，应让有限的学时发挥最大的收益，在层次划分上应简而精，通过基础、综合、设计性实验的阶梯式训练逐步养成创新思维及革新意识。物理实验对学生创新能力的培养如同小孩学走步，是阶段也即层次培养过程。这种层次化教学模式中，决不能淡化和忽视基础内容和强度。因为物理实验作为一门基础实验课，学生通过该课程的学习，要从三方面达到基本素养和能力的培养:第一:学习实验设计方法。对我们所要研究的问题，如何把它变成一个具体实验，从而实际地加以研究，这就是实验方法或实验设计方案的内容;第二:学习测量技术。物理学在自然科学中是讲精确性的科学，物理实验虽然首先是观察现象，但核心是测量与观察现象有关的物理量。测量技术包括两个方面:其一是常用物理量的测量方法、其二是常用仪器的正确使用;第三:学习分析和处理数据的方法。对于测量所获得的结果，必须通过数据处理、分析综合才能找出其带规律性的东西，这种分析和综合，涉及到许多基础知识的应用。

(1)基础实验部分好比小孩学走步的初级阶段，需要成人全身心的帮助以了解行走的基本技术。基础实验应涵盖力、电、光及必要的热、声、近代物理等经典实验项目，这对学生基本的实验技能、实验设计思路、常用仪器的使用维护方法和操作规程以及实验结果的分析和处理这些基本技能的训练是必不可少，没有相当的学时数保证及广泛的了解认识，这些基本能力和技能的培养只能是纸上谈兵。目前，我们在倡导物理实验向综合、设计性实验方向拓展的时候，过分强调和突出了综合性、设计性实验在培养学生综合动手能力方面的重要性，而对打基础、练功底的基础内容有轻视和淡化的倾向，殊不知万丈高楼是坚实的根基作支撑，没有扎实的基本技能，综合性、设计性实验就无从谈起。

(2)综合实验与设计性实验。综合性实验以知识互补、重复深入、扩大知识面和培养学生的科学思维和研究能力为目的，为学生建立起现代科学技术与物理学内在联系，为学生深入的应用现代科学技术打下坚实的基础。这好比是学走路的中期，不能全脱手，但又要鼓励自我尝试与独立。这个层次的实验内容应立足基础，学习测量工具、测量方法、测量思想的综合运用的技巧和方法。设计性实验以实验内容的基础性、实验方法的综合性、实验过程的设计性和独立操作性为目的，激发学生对实验的热情，发展学生的个性，着重培养学生的创新意识和创造力。这个阶段的实验应该少而精，但应在实验思想、方法及技巧上有多样性，深度上可延伸，广度上可拓展，在提供问题的同时，又能激发学生的兴趣和爱好。因此，我们在推进物理实验向层次化教学模式转变的过程中，必须遵从人才培养的教育规律，要保证足够学时的基础实验内容，而不能片面追求综合性、设计性实验的比例，基础、综合性、设计性实验并举，做到确保基础、层次清晰、全面重视，为学生提供一个合理发展及提高能力的培养环境。

2完善层次化教学课程建设，遵循人才培养规律

综合性、设计性实验在教学内容、教学方法、设备配置及学时数上都与基础实验有较大差异，这部分实验宜相对独立于基础实验课程以外，由专门的课程负责人进行规划和组织。课程负责人可依据学生基础实验内容情况，按照综合性、设计性实验的教学目的和要求，制定相应的教学大纲和教学计划，并有与之相适应的专门的学时数。很多人对于设计性实验的认识存在一些误区:认为设计性实验对于培养学生创新能力，第一、必须要有复杂的、高级的设备;第二、必须要与众不同、与前人不同的发现与发明。而笔者认为培养学生的创新思维和创新能力的设计性实验可以是最常见最简单的实验，只要在实验方案的设计和实验仪器的选用;实验误差的分析与控制有创新的成分或元素;实验实施过程中有新向题等待学生去解决、新结论等待学生去发现;这样的实验就是对培养学生创新能力大有裨益的设计性实验。当然，实验原理和实验方法的拓展、延伸、转移、综合的过程也是培养学生创新思维的过程。统一在这样的认识与观念下，才能明确综合设计性实验的方向。但目前很多高校包括我校，在大力倡导综合性、设计性实验时，却忽视了课程建设的严谨性，仅有综合性、设计性实验在物理实验中占有的比例指标要求，缺乏对综合性、设计性实验的具体评价和要求，也缺乏对综合性、设计性实验内容的开发和研讨，更缺乏相应的软、硬件建设，这实际上丧失了开展综合性、设计性实验的积极意义。

3合理设置学分杠杆，调动教与学的积极性

开展综合性、设计性实验，对教师和学生都是一个挑战。教师在实验中要审阅学生的实验方案、回答学生提出的各种具体问题、和学生共同探讨实验方案和内容、启发学生思维。这就要求教师自身要有渊博的知识，促使教师要不断地学习，提高业务水平;学生要有较扎实的基本功底和综合运用知识的能力。实验前要花大量时间认真准备和研究，要对测量方法、仪器性能和误差分析下一番功夫。实验过程中，要集中精力、观察敏锐、兼顾全局、突破难点，需要熟悉仪器设备的操作维护方法，严格遵守仪器设备的操作规则。这对那些求知欲强、注重自身能力提高的学生来说，无疑会激发他们浓厚兴趣，但对那些不思进取、得过且过的学生来说可能就会知难而退。综合性、设计性实验是较高层次上对学生综合能力的培养，把它作为必修课在目前对各高校来说是不现实的，这将增大硬件投入，并且在生源庞大的情况下学时数也是无法满足的，但将其纳入一般性选修课又丧失了整体提高学生综合能力的初衷，并且极有可能造成硬件资源的浪费和教师积极性的挫伤。要兼顾好这其中的各个方面，可利用学分制这个杠杆，这就要求为这门课设置合理的学分，来调动教师的积极性、刺激学生奋发向上的主动性，使教与学保持和谐发展及稳步提高。

4结束语

科技史上，物理学常常作为其它学科和生产技术的基础，推动着人类科学技术事业的全面发展，物理实验技术和工程技术更一直来是亲密相融相通、难舍难分的。物理实验中的基础实验内容对理、工科学生来说，应当是一门必修的、独立的基础课程，它之所以是必修的基础课程，因为它不仅是学生进入大学后接受系统物理实验知识、实验方法和实验技能训练的开端，也为后继的理论和实验课程打下必备的基础。它要培养学生能灵活运用自己的知识，用脑认真地设计、协调、指导和监视实验的全过程，它担当着对学生的一种特殊的用脑动手、智能与技能综合协作训练的使命，通过严格的这种训练，学生不仅学到了一些重要的物理实验方法，还接受了以科学态度处理各种事物的教育，初步锤炼了用脑动手的能力，为在未来的工作岗位上不自觉地在物理思想、物理方法和物理实验技术、技能及技巧的协助下，创造性地解决工程技术问题提供有利的条件。鉴于此，我们在推进教学改革、优化课程结构的同时，应当确保基础课程在人才培养这个系统工程中的重要地位，最大限度地保证学生在基本能力方面的严格训练，使我们的一系列教育及教学改革步入良性循环的轨道。

作者:万伟 单位:西南科技大学