大学物理实验课程_大学物理实验课程考核方法

大学物理实验课程考核方法

（一）课前预习是保质保量完成实验的前提 课前预习是实验课前学生必须完成的准备工作。学生通 过预习熟悉实验目的、原理，了解实验内容、过程、具体操 作步骤及实验注意事项，并根据实验内容记录数据、绘制表 格，完成书面预习报告。预习一方面锻炼学生的学习主动性 和自学能力，培养良好的学习习惯，另一方面可以提高实验 效率。课前的认真预习是顺利完成实验的前提。但笔者在教 学中发现学生对实验的预习存在很多问题，比如有些学生仅 仅为了应付教师课前检查，将实验教材中的内容依次照抄在 预习报告上，并没有达到预习目的。为促使学生端正学习态 度，切实达到预习要求，教师在实验之前除了检查书面预习 报告外，还应以提问的形式抽查预习效果，并给出相应的预习成绩。比如，在“光的等厚干涉研究与应用”实验中，教 师设置一些典型问题“什么是光的等厚干涉”“为了测得透 镜的曲率半径，实验的直接测量量是什么”“为什么不测量 牛顿环的半径，而测量直径”“怎么减小暗环线宽度带来的 误差”“在使用移测显微镜时需要注意什么”“可以采用哪 种方法处理实验数据”等，根据学生的回答情况随机设置、 引申一些相关问题，通过问答既能了解学生对实验原理及意 义的掌握情况，又能在实验操作前引导学生加深对实验原理、 内容的理解。另外，学生也可以提问或一起探讨实验中可能 存在的问题，通过提问和讨论，激发学生学习的主动性。

（二）课堂操作及实验报告的完成情况是课程考核的关 键内容 １．课堂实验的操作由于实验教学是一种过程教学，其 过程往往比结果更重要。为了更好地了解学生在实验操作过 程中的表现，我们将每个实验的步骤细化，根据学生的具体 操作情况对学生操作能力进行评价。比如，在“光的等厚干 涉研究与应用”实验中，首先观察学生如何调节光路，是否 将钠光灯光线调节进入显微镜光路中，物镜下方的反光镜角 度是否调节恰当；
其次，观察学生对显微镜的调节过程是否 正确，在视场中是否调出了清晰的牛顿环图样；
最后，了解 学生如何读数，显微镜鼓轮是否倒转，读数时是否注意显微 镜十字叉丝与牛顿环暗环的一侧相切，读数时有效数字是否 正确等。在学生操作过程中，可以根据学生的操作情况和学生进行交流沟通，比如有学生反复调节显微镜的物镜，但在 显微镜视场中怎么也找不到清晰的牛顿环，这时教师可以先 观察学生是否能发现问题、自主解决问题，锻炼学生解决问 题的能力，继而可以提问学生要看到明显的干涉现象有什么 条件，光路是怎么形成的，如何调节显微镜等。教师通过启 发式提问来引导学生发现问题、寻找原因，并加深对实验原 理的了解，进而顺利地完成实验操作。实验操作是实验过程 的核心，可以反映出学生的实际动手能力和独立分析、解决 问题的能力。教师通过观察以及和学生的交流沟通，对学生 的实验技能、水平、理论知识有了全面的了解，可适时给出 合理的评价，并根据学生的具体情况在学生名单上做出记录。

实验结束后，教师应在学生记录的原始数据上签字，并结合 学生操作情况对数据是否合理给予适当的评价和建议，让学 生对自己的操作有一定的了解，取长补短，这样更有利于后 续实验的顺利开展。教师签字的数据是本次实验的原始资料， 不得篡改、修订，课后学生应在此基础上分析计算，最终和 实验报告一起交给教师。２．实验数据的分析实验数据分析 是科学实验的重要组成部分，是学生从事科学研究必须掌握 的基本知识和技能。只有对实验数据进行科学分析，才能完 成对大量原始数据的总结和升华，并形成实验结果，实现从 感性认识到理性认识的飞跃。常用的数据分析方法有作图法、 列表法、线性拟合法、逐差法等。学生在处理数据时，应选 择恰当的方式对数据进行分析，比如在“光的等厚干涉研究与应用”实验中，考虑到凸透镜和平面玻璃的接触点受力会 引起玻璃的变形，有时还可能有灰尘存在，故接触点不可能 是理想的点，因此学生在做实验数据分析时，不能直接利用 牛顿环的直径来计算透镜的曲率半径，而是利用逐差法计算 透镜的曲率半径，以减少数据分析的误差。在数据分析部分， 教师应重点评价学生实验数据分析方法是否合理、正确，不 确定度分析是否全面，是否按照要求正确书写中间计算过程， 实验结果、不确定度的有效数字位数是否合理，最终结果的 表示是否规范等。另外，教师还要针对学生对以上问题的处 理方式，给出合理的评价。３．误差分析及实验总结一般情 况下，物理实验必须借助一定的仪器、采用一定的方法、在 人为控制环境下由实验者完成。但在实际测量中，由于仪器、 方法、实验条件种种因素的限制，实验总会有误差存在，分 析实验中可能产生的误差，尽可能减小或消除其影响，是科 学实验必不可少的组成部分［８］。比如，在“光的等厚干 涉研究与应用”实验中，误差的主要来源有：条纹的定位精 度偏差导致的随机误差；
显微镜物镜是否严格和水平面成４ ５度夹角导致的系统误差；
显微镜十字叉丝和显微镜移动方 向不平行产生的系统误差；
牛顿环上的固定螺丝松紧程度不 同导致的随机或系统误差；
读数是否规范导致的随机误差等。

学生分析了解误差来源后，如何减小或消除此类误差是误差 分析的关键，比如为了减小条纹的定位精度偏差导致的随机 误差，根据牛顿环内疏外密的特点，实验中学生应该选取级次较高的环进行测量；
为了消除显微镜十字叉丝和显微镜移 动方向不平行产生的系统误差，应采用直径测量；
为了减小 牛顿环上的固定螺丝松紧程度不同导致的系统误差，在凸透 镜和平面玻璃间加很薄的环形垫片来固定凸透镜等。实验误 差分析可以提高学生分析问题及解决问题的能力，同时也培 养了学生的创新思维。

（三）期末考试是检验学生知识和操作技能掌握程度的 重要手段 学生期末实验考试内容分为操作考试和理论笔试２个 部分。操作考试内容在原课堂实验内容的基础上随机指定， 并于考前１０分钟公布，单人单组限时进行；
理论笔试内容 是和抽中的实验项目相关的理论问题。比如，在“光的等厚 干涉研究与应用”实验操作考试中，可以让学生测量纯净水 的折射率，这和课堂实验中测量透镜的曲率半径方法类似；

理论笔试可以设置实验原理简述、实验可能的误差来源分析 及如何减少误差、如何处理实验数据等问题。教师根据学生 的操作及理论应答情况给出评价。这种考核方式既考查了学 生对实验仪器、技能的掌握程度，也反映了学生对实验原理 的了解和掌握情况。

（四）课程成绩的计算 综上所述，通过对学生课前预习、实验操作、数据分析、 误差分析及最终实验考试情况等多方面的评价，教师可以综 合、公正地给出学生实验总评成绩，见表１。另外，在平时实验考核中也可以加入一些其他考核指标，比如学生在实验 中的协调能力和相互合作精神，实验结束后的仪器及桌面整 理、室内卫生打扫等情况，考查学生学习态度和责任心。

三、农林院校“大学物理实验”课程考核方法改革的效 果 通过农科专业学生４轮的“大学物理实验”课程考核方 法试点，“大学物理实验”课程教学效果得到了普遍的提高， 主要体现在以下２个方面。一方面，学生的学习效果得到了 明显改善，主要体现在平时实验报告和期末考试成绩２个方 面。学生平时的实验报告成绩从原来的不足８０分增加到了 目前的８３分；
期末考试及格率达到了９９．２％，体现了 新考核方法的科学性。另一方面，学生学习积极性得到了充 分调动，对“大学物理实验”课程的兴趣有了很大的提高。

实验课课堂上教师认真细致的引导赢得了学生的尊重，学生 敷衍实验的现象明显减少。学生通过预习、思考和操作，发 现实验中存在的问题，及时解决问题，真正在实验教学过程 中学到了相关的知识和操作技能，从而达到“大学物理实验” 教学目的，在一定程度上也体现了新考核方法的有效性。总 之，“大学物理实验”课程是培养学生动手能力、思维能力 及创新能力的一门重要的基础课程。系统有效地开展实验技 能的训练会使学生受益终身，而且有利于培养学生的动手能 力、理论联系实际能力及创新意识。