[大学物理实验实践与创新教育] 大学物理实验创新

大学物理实验实践与创新教育

此外，物理实验还是众多高技术发展的源泉，原子能、半导 体、激光、超导和空间技术等最新成果，都是与物理实验密 切相关的。所以物理实验是理工科院校的基础实践课程，也 是培养学生实践技能与创新能力的最基础和最有效的窗口。

2物理实验教学的现状 (1)高校普遍对物理实验重视不够，尤其疏忽其实践和 创新教育功能。物理实验是所有理工科院校都开设的一门实 践教学课程，也是最基本与最普遍的实验课程，更是其他所 有的实验的基础。所有高校都顺应时代的发展与要求，大力 提倡如何提高学生的实践技能，放眼社会，投入大量人力物 力去挖掘各种实践基地。却忽略了自己校内的各种实验场所， 更忽略了这些最基础的平台上潜藏着无限的实践教育功能。

终其原因在于对物理实验课程不够重视，终究把它放在理论 课程的辅助功效上。(2)物理实验课程体系与实验平台的陈 旧，达不到实践技能的提升。物理实验在各个理工科院校是 资历最老的一门课程，因此所有设备也都基本“老龄化”， 一般都只能满足简单的验证与测试。即使学校高度重视后有 所投入，新购置的设备也大都是黑匣子一类，一端输入，另 一端输出，学生见不到实验的中间过程，导致原本在理论上囫囵吞枣的物理知识在实验中也得不到认证，逐渐失去对物 理实验的兴趣与喜好，更谈不上提升实践技能与培养创新思 维了［4-5］。(3)物理实验的师资队伍参差不齐，导致传授 实践技能受阻。高校里似乎有一种默认:实验教师似乎都是 因为理论上不过硬的才不得已到实验教学一线。这种不置可 否的认识导致物理实验的师资队伍严重的不稳定与实践技 能的严重缺乏。大家似乎卯足劲头学习和提升理论知识以此 证明“默认”的错误，却本末倒置地舍弃了物理实验的根本 功效―――提升学生实践技能，培养学生在分析问题与解决 问题中得到创新思维的训练与创新能力的提高。

3物理实验对提升大学生实践技能与创新能力的作用 (1)物理实验的基础性为学生实践技能的培养提供了良 好的技术保障［6。快节奏的生活，让如今的大学生在学习 中大都有些浮躁，都喜欢速成或立竿见影的学习功效。而物 理实验，既不像物理理论那么枯燥与高深，又没有其他专业 或工程实验那么繁杂，部分验证性的内容或许还是中学物理 实验的延伸，这让多数学生熟悉又好奇。所以在高校中选择 物理实验学习的同学很多，充分表明学生对物理实验的兴趣 与喜好，同时也表明学生对物理实验的期待，如果我们的教 学模式依然是中学的灌输式教育，依然停留在最基础的内容 上，失望的不仅是学生本人，估计老师连自己的工作也索然 无味了吧。反之，如果我们紧紧抓住学生的“胃口”进行启 发式教学，分层次分专业教学，根据不同专业特征对同一个实验内容进行不同的拓展，不仅让学生把物理知识与自己的 专业相结合，更丰富了物理实验的内涵。兴趣是最好的老师， 只要学生愿意花时间与精力去探究与摸索，实践技能的提高 就在这些细节中潜移默化地得到了实现。(2)物理实验内容 的经典与传统性，给学生实践技能的提升和创新能力的培养 提供了挑战性［7-8。大学生虽有些许浮躁，但又都是富有 创造力的新生力量，心中总有一股不服输的韧劲，也力求在 平凡中寻找非凡之处，更期待能够挑战这些经典与传统的知 识。就比如电阻的测定，中学都用伏安法，但都知道无论电 表外接或内接有系统误差的存在。那么如何在设计方案中不 带这些系统误差呢，有没有别的方法测电阻呢?于是电桥的 比较法测电阻，电位差计的补偿法测电阻得到引进，一般电 阻的测量没问题了。但是特别小的电阻又怎么测―――引入 双臂电桥;不能直接测量的特殊场所的电阻又如何测量―― ―引入传感器等等。由一个简单的物理量的测量就可以引入 各种测量思路与方法的探索，既突破了传统的实验体系的约 束，又有意识地培养学生的科学思维与科学方法，更让学生 在小有成就的自豪感中找到物理实验的乐趣，创新就是这些 普通思索火花的碰撞产物。(3)物理实验的严谨与科学性， 是锻炼学生实践技能和培养创新能力的最好练习［9-10］。

科学的理论来源于科学的实验，并受到科学实验的检验。物 理学的理论，就是通过观察、实验、抽象、假说等研究方法， 并通过实验的检验而建立起来的。观察和实验是物理学中的重要研究方法。观察就是对自然界中发生的某现象，在不改 变自然条件的情况下，按照原来的样子加以观察研究。而实 验则是人们按照一定的研究目的，借助按规定的仪器设备， 人为地控制或模拟自然现象，是自然现象以比较纯粹或典型 的形式表现出来，进而对其进行反复地观察和测试，探索其 内部规律的一种方法。在物理实验的过程要求学生必须实事 求是，认真观察与思考实验过程的所有现象，尤其是某些异 常现象的出现，不能想当然地认为是偶然事件，也不能夸大 其词地以此否决实验结果，而应本着科学的态度分析这些异 常现象产生的原因，探究这些异常是否具有特殊的价值，或 者如何避免一些损伤性异常现象的出现。如此经常地从细微 处着手，认真踏实做好物理实验的每个环节，科学素养的养 成，创新能力的提升也就指日可待了。

4发挥物理实验的实践和创新教育功效的途径 (1)学校在思想上重视物理实验，政策上支持实践与创 新教育。世界高等教育人才培养理念正在由以往的“学历本 位”转向“能力本位”［11-12］。我国高校也应该高度重 视大学生的实践能力与创新能力的培养，尤其是理工科院校 的学生大都就业到各个生产领域，近年来的人才招聘大都要 求学生具有一定的社会经验与生产实践能力，这些都不是几 堂课可以解决的问题，而是一个长期的过程积累。因此也不 可能指望学生在为期两三周的毕业实习中一蹴而就。那么所 有高校就应该充分利用高校自身的特点，在大学四年的教学过程中都伴随有各种实验教学，而物理实验教学又是所有其 他实验教学的基础，如果在物理实验教学过程能够很好地培 养学生的实践进技能与创新的科学思维，那么就为学生后续 的专业实验学习，更高实践的提升打开了良好的开端。(2) 整合教学资源，优化教学内容与方法每个高校随着学校自身 的成长，都积攒有大量的物理实验教学资源，如何合理分配 和利用好这些教学资源，是实现实践技能培训的关键 ［13-14］。越是年代久远的设备，越是接近物理实验过程 的真实再现，越能训练学生的动手能力;而现在越是新的教 学设备，其智能化程度越高，反而减少了学生的操作机会， 所有的实验过程好比傻瓜相机照相一样，大家都是一个模式 的操作，一个个雷同的结果，这样不仅让学生对实验索然无 味，更大大地限制了学生创新思维的发挥。在物理实验课的 教学改革都是以提高素质和培养能力为目的的，物理实验教 学内容的更新都必须符合时代科技的发展才能好与时俱进 地达到人才培养的要求，因此在教学过程中不仅要革新实验 内容，与当下的科技发展向结合，更要更新教学手段，并充 分发挥旧仪器的原始性和新设备的先进性，有机组合，达到 既有过程的再现也有测试精度的提高。让学生在期望中有所 收获就会大大激发学生的自主学习，主动思考问题解决问题， 从而奠定创新意识地基础。(3)培养一支稳定又专业的实验 师资队伍如今的实验教师队伍大都是刚从学校毕业的研究 生或本科生，满腹经纶也只是纯理论，真正在指导学生实验教学时依然缺乏专业的操作技能［1-5］。因此加大对实验 教师队伍的培训力度，甚至让实验老师深入到企业的生产一 线，尝试理论联系实际的真正结合，才能在各个传统又经典 的物理实验中有所突破，否则老师都仅仅是理论上的巨人， 却是实践技能的矮子，谈何培养学生的实践技能与创新能力 呢。(4)全方位开放物理实验，为学生锻炼实践技能和创新 能力提供充足的平台。我校物理示范中心实行全开放式选课 的运行模式，让学生有充足的时间到物理实验学习与探索。

尤其是近几年对我院在校本科生开设物理实验开放项目，让 学生三五个人以团队的方式申报，让学生在课余时间里充分 融入物理实验室，大大地提高理科学生的实践技能。部分学 生参加西南地区物理实验竞赛荣获一等奖三等奖各一项，参 加全国光电设计大赛也获得过优异的成绩，个别小组的实验 结果还发表了科研论文等。这些成效都极大地鼓舞了各届学 生主动申请加入开放实验，积极开展各种科技活动。学院物 理示范中心先后三次更新实验教材，引进多媒体实物投影等 现代化教学手段，以物理实验教学改革为切入点，以学生科 技兴趣小组为平台，坚持“两开放”即教师科研课题和物理 实验室向学生开放，突出培养学生的实践能力、创新意识、 创新精神和创新能力，使学生们自觉融入科技创新这个大课 堂，逐渐摸索出了一条培养学生的实践技能与创新能力的特 色之路。