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大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)劣論文
摘要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是依據(jù)大學(xué)物理而設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，在物理教學(xué)中有著不可替代的重要地位。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和分析，學(xué)生的實(shí)踐能力和觀察能力大大提高。本文以邁克爾遜干涉儀測(cè)量激光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)為例，在教學(xué)方式和考核方式等方面，探討大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革嘗試，在現(xiàn)有人力、物力的情況下，更好的配置大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)資源，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在服務(wù)理論課程學(xué)習(xí)和培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力等方面發(fā)揮更大的作用。
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；干涉儀
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)理工科學(xué)生的實(shí)踐能力方面具有重要的作用，學(xué)生可以把課堂上學(xué)習(xí)的物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)或直觀的圖像描述物理原理，使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解。物理實(shí)驗(yàn)注重學(xué)生的動(dòng)手操作能力，不僅對(duì)學(xué)生的物理課程學(xué)習(xí)，而且對(duì)學(xué)生畢業(yè)后的工作生活等，都會(huì)有巨大的輔助作用。然而，長(zhǎng)期以來(lái)形成的重理論輕實(shí)驗(yàn)的觀念導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率低下。本文以邁克爾遜干涉儀測(cè)激光波長(zhǎng)為例，討論如何高效運(yùn)用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源，提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
一重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)操作效率
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大部分都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證物理定理的正確性。在此過(guò)程中，教師往往更關(guān)注于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性而忽視實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。然而，在驗(yàn)證定理的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)過(guò)程更能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，因此，需在重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基礎(chǔ)上提高實(shí)驗(yàn)操作效率。
�。ㄒ唬┥羁汤斫鈨x器原理，教師要下工夫
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教師不僅要掌握需要驗(yàn)證的物理定理和定律，還要深刻理解所用儀器的結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，這樣才能達(dá)到對(duì)整體實(shí)驗(yàn)了如指掌，解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題或障礙。這一過(guò)程要求教師花費(fèi)精力研讀儀器使用說(shuō)明和原理圖紙，熟悉儀器的安裝調(diào)試，并能對(duì)儀器進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)和維修。以邁克爾遜干涉儀為例，設(shè)備調(diào)節(jié)螺釘較多，由于操作不當(dāng)極易引起螺絲損壞，教師在實(shí)驗(yàn)中不僅要教給學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)，還要做到維護(hù)儀器設(shè)備的正常運(yùn)行。
�。ǘ┲v解多做設(shè)問(wèn)，不照本宣科
高校大都設(shè)置實(shí)驗(yàn)崗位，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教師一般每人負(fù)責(zé)固定的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。由于多年從事相同實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，在積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，也容易產(chǎn)生保守的教學(xué)觀念，不適合現(xiàn)代大學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。如同理論教學(xué)不能照本宣科一樣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也要抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)，采用啟發(fā)式教學(xué)，在講解實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中做到步步提問(wèn)、引人入勝，摒棄那種直接將實(shí)驗(yàn)過(guò)程演示給學(xué)生，然后由學(xué)生記錄數(shù)據(jù)的機(jī)械式教學(xué)，更不能把學(xué)生培養(yǎng)成數(shù)據(jù)記錄者。比如邁克爾遜干涉儀測(cè)量激光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，在光路調(diào)整、儀器調(diào)零、干涉圖樣形成等過(guò)程中多問(wèn)學(xué)生為什么比教會(huì)學(xué)生怎樣做更重要。
�。ㄈ┒喾N手段相結(jié)合，充分利用多媒體
在大學(xué)課程的教學(xué)中，往往理論課程更強(qiáng)調(diào)教學(xué)手段問(wèn)題，實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)課程也存在同樣的問(wèn)題。利用多媒體等教學(xué)手段，可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并節(jié)省教師板書(shū)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不單單是操作實(shí)驗(yàn)儀器，還包括實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的講解，一堂精彩的實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該是理論與實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。然而，由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的限制，高校實(shí)驗(yàn)室很少設(shè)置多媒體等教學(xué)設(shè)備。近年來(lái)，隨著高校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，很多實(shí)驗(yàn)室也配置了多媒體，多媒體不再是課堂教學(xué)的專有設(shè)備。教師利用多媒體教學(xué)設(shè)備，將實(shí)驗(yàn)原理、儀器使課程與教學(xué)用、注意事項(xiàng)等做成課件，以視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的雙重效果，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并在不增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)的基礎(chǔ)上，節(jié)約更多時(shí)間供學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，從而在保證質(zhì)量的前提下，大大提高實(shí)驗(yàn)效率。特別是對(duì)于邁克爾遜干涉儀等光學(xué)實(shí)驗(yàn)，可將光線傳輸、干涉儀器原理等抽象的物理圖景形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生在儀器操作中更具針對(duì)性。
�。ㄋ模┻m時(shí)添加相關(guān)知識(shí)，拓寬學(xué)生視野
不能簡(jiǎn)單地將實(shí)驗(yàn)理解為使用儀器的課程，面對(duì)靜態(tài)的儀器，實(shí)驗(yàn)課程同樣可以生動(dòng)有趣。教師在備課時(shí)可以多收集與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的課外知識(shí)，如該實(shí)驗(yàn)的歷史起源、該實(shí)驗(yàn)在本領(lǐng)域的地位、該實(shí)驗(yàn)與日常生活中現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)等，講解過(guò)程中多穿插此類課外知識(shí)，一方面可以調(diào)節(jié)課堂氣氛，吸引學(xué)生注意力，另一方面可以增加學(xué)生知識(shí)面，拓寬學(xué)生視野。比如在邁克爾遜干涉儀測(cè)量激光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，教師可以講解激光的發(fā)現(xiàn)及特點(diǎn)、激光在醫(yī)學(xué)、國(guó)防的應(yīng)用，甚至可以結(jié)合新聞報(bào)道，談?wù)剣?guó)際上激光武器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，拓展知識(shí)時(shí)間不必過(guò)長(zhǎng)，但要把握時(shí)機(jī)。
�。ㄎ澹┘訌�(qiáng)師生互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身就是師生互動(dòng)的過(guò)程，比理論課程更具交互學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)該充分利用互動(dòng)的特點(diǎn)，與學(xué)生共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證物理理論的過(guò)程，體驗(yàn)物理學(xué)家探究真理的歷程。在實(shí)驗(yàn)中，教師是學(xué)生的引導(dǎo)人，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)者，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程體現(xiàn)著人人參與、師生互動(dòng)、平等對(duì)話，成為富有創(chuàng)新性的實(shí)踐過(guò)程。教師在解決學(xué)生問(wèn)題的時(shí)候，自身的水平也得到提高，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。同樣，在邁克爾遜干涉儀的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)摒棄那種教師先講解、學(xué)生做實(shí)驗(yàn)、教師改報(bào)告的陳舊教學(xué)方式，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加強(qiáng)與學(xué)生的交流，既完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，又增進(jìn)了師生友誼。
二革新考核方式，不唯數(shù)據(jù)結(jié)果論優(yōu)劣
考核是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必備環(huán)節(jié)，是檢查學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的重要手段。實(shí)驗(yàn)考核一般由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分按比例構(gòu)成，其中平時(shí)成績(jī)包括多個(gè)物理實(shí)驗(yàn)的平均成績(jī)，期末成績(jī)則為期末實(shí)驗(yàn)操作考試的成績(jī)。與其他專業(yè)課考試類似，通過(guò)考核可以定量地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況。然而，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)該更注重學(xué)生的動(dòng)手能力，考核結(jié)果不能單單以數(shù)據(jù)論優(yōu)劣。
�。ㄒ唬┢綍r(shí)成績(jī)中重視實(shí)驗(yàn)操作
大學(xué)物理平時(shí)成績(jī)是某一學(xué)期所有實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值，包括力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等多個(gè)實(shí)驗(yàn)。平時(shí)成績(jī)一般由預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理三部分組成，其中，實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)是最重要的過(guò)程，包括實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)整以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，考查學(xué)生的動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)觀察能力。通過(guò)考核結(jié)果引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)操作，真正意識(shí)到在理工科學(xué)生中設(shè)置大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的目的和任務(wù)。
�。ǘ⿵�(qiáng)化數(shù)據(jù)處理過(guò)程
大學(xué)物理的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，大都要求通過(guò)觀察的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證物理定理或定律。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，能夠準(zhǔn)確地驗(yàn)證相關(guān)定理固然重要，但往往由于實(shí)驗(yàn)儀器的老化或誤差，最終結(jié)果與理論相差較大。實(shí)驗(yàn)教師在考核過(guò)程中更應(yīng)該看重?cái)?shù)據(jù)處理的過(guò)程，了解學(xué)生是否會(huì)對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)正確處理，而不僅僅是能夠通過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證定理。明確告知學(xué)生，應(yīng)該尊重原始數(shù)據(jù)，完全沒(méi)有必要為了得到想要的結(jié)論，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有意篩選，實(shí)事求是地對(duì)待實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)真分析產(chǎn)生錯(cuò)誤或誤差的原因。
�。ㄈ┛己朔绞蕉鄻踊�
實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括預(yù)習(xí)、操作、報(bào)告等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此分?jǐn)?shù)不能成為判定學(xué)生成功的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)中，教師需要靈活掌握判定尺度，把學(xué)生操作能力和理論水平的提高作為考核是否合格的標(biāo)尺，探索符合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)課程考核方式。比如，在邁克爾遜干涉儀的實(shí)驗(yàn)中，由于儀器差別，學(xué)生得到的波長(zhǎng)與激光實(shí)際波長(zhǎng)會(huì)有偏差，教師應(yīng)注重產(chǎn)生偏差的原因，不能以偏差大小作為學(xué)生成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，如果學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，也應(yīng)成為其平時(shí)成績(jī)的一部分，記錄到最終的學(xué)習(xí)成績(jī)中。
三結(jié)論
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科學(xué)生必修的實(shí)驗(yàn)課程，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力方面具有重要作用，同時(shí)也承載著鍛煉學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的重任。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果關(guān)系著普通物理等自然科學(xué)課程的學(xué)習(xí)，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)該重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)，在教學(xué)理念和教學(xué)手段上多下功夫，實(shí)行切合實(shí)際的多樣化考核方式，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲取知識(shí)和能力。
參考文獻(xiàn)
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