[大学物理实验教学质量探索]大学物理实验1

大学物理实验教学质量探索

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。微观物理量的测量是很困难的，美国物理 学家密立根利用功能关系将初动能转换成截止电压U0这一 宏观物理量。方程就变为eU0=h（ν-ν0）。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[1]。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 [2，3]。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。