高若平

摘 要:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)涵蓋力熱光電等專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。光學(xué)實(shí)驗(yàn)同其它實(shí)驗(yàn)相比有自己的特點(diǎn),教學(xué)上應(yīng)該采取不同的教學(xué)策略,以便于學(xué)生更好地掌握光學(xué)實(shí)驗(yàn)。本文結(jié)合作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),在學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)驗(yàn)和課后總結(jié)3個方面作出有針對性的輔導(dǎo),幫助學(xué)生順利完成光學(xué)實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

中圖分類號:G6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0172-01

1 引言

2001年以來,全國許多高校陸續(xù)對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式作了改革,打破了傳統(tǒng)的按力、熱、電、光進(jìn)行劃分的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,建立了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3個層次的新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重在基本實(shí)驗(yàn)知識、基本測量方法、常用儀器設(shè)備的使用和基本實(shí)驗(yàn)技能等方面的訓(xùn)練。綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是一些力、熱、電、光相互滲透的綜合性提高實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一般只給學(xué)生題目,設(shè)計(jì)要求,提供實(shí)驗(yàn)所需儀器,要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),在這個過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[1]。

我校在實(shí)施三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系十幾年的過程中,也暴露出來一些問題,主要是掩蓋了不同專業(yè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)各自的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)雷同化:對學(xué)生課前預(yù)習(xí)要求雷同化;課堂上實(shí)驗(yàn)教師輔導(dǎo)雷同化——都是課堂開始教師用多媒體投影泛泛講一遍實(shí)驗(yàn)原理、目的、內(nèi)容、步驟和注意事項(xiàng)等,然后學(xué)生開始實(shí)驗(yàn),采完原始數(shù)據(jù),老師簽字,實(shí)驗(yàn)結(jié)束;對學(xué)生課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求雷同化。教師沒有根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體特點(diǎn)實(shí)施教學(xué),學(xué)生沒有學(xué)到具體問題具體分析處理的方法。

2 新的實(shí)驗(yàn)分類方法

針對三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)施過程中暴露出來的問題,結(jié)合本人幾十年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),再增加一條分類方法就可以很好的解決其缺點(diǎn)。這條新的分類方法就是對綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,從實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性對比上再做細(xì)分:有一些實(shí)驗(yàn),操作過程相對復(fù)雜,前后操作順序有嚴(yán)格要求,不能顛倒,每一步操作要求精細(xì),準(zhǔn)確到位,操作不到位或者操作過位都不能發(fā)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。光學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就有這些特點(diǎn)。另一些實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)處理過程相對復(fù)雜,要經(jīng)過好多公式的換算,還要做圖表等。每一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都有不同的特點(diǎn),正是這些特點(diǎn)才是學(xué)生學(xué)習(xí)和老師教學(xué)的意義所在。

細(xì)分以后就可以針對不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施不同的教學(xué)策略,從而使學(xué)生學(xué)到不同問題要有不同處理方法的思想,增強(qiáng)學(xué)生日后解決具體問題的靈活性和創(chuàng)新性。

3 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和特點(diǎn)

光學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的重要組成部分。應(yīng)該學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容大體包括:光學(xué)基本物理量的測量方法。主要有透鏡的焦距,光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)基面,光學(xué)儀器的放大率和分辨率,透明介質(zhì)的折射率及光波波長等。在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法時,要注意它的設(shè)計(jì)思想、特點(diǎn)及其適用條件。常用光學(xué)儀器的使用。主要有光具座、測微目鏡、望遠(yuǎn)鏡、分光計(jì)、干涉儀和攝譜儀等。了解儀器的構(gòu)造原理和正常使用狀態(tài),調(diào)節(jié)到正常使用狀態(tài)的方法步驟,操作要求,注意事項(xiàng),具有較好的操作技能。學(xué)習(xí)分析光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本光路。主要有自準(zhǔn)直光路、助視放大光路、恒偏向光路、分束光路、激光束準(zhǔn)直光路等。了解光路組成元件對實(shí)驗(yàn)的影響,學(xué)會分析每一個基本光路在整個實(shí)驗(yàn)中的作用以及基本光路之間的銜接配合要求,練習(xí)運(yùn)用基本光路設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn),從而鍛煉實(shí)踐能力。

光學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有以下特點(diǎn):第一實(shí)驗(yàn)和理論密切結(jié)合。光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,如果不掌握光的基本理論,不熟悉光源發(fā)光的宏觀特性,不熟悉光波的相干性和偏振態(tài),有些光學(xué)實(shí)驗(yàn)很難做好(如光的干涉實(shí)驗(yàn)),有些光學(xué)實(shí)驗(yàn)甚至不能進(jìn)行(如偏振)。只有在理論知識指導(dǎo)下做光學(xué)實(shí)驗(yàn),理論知識才能得到更好的理解和加深,實(shí)驗(yàn)興趣也會大大增加,實(shí)驗(yàn)技能得到提高。第二儀器調(diào)節(jié)的要求很高。這是光學(xué)實(shí)驗(yàn)同其他實(shí)驗(yàn)相比最大的特點(diǎn),光學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用的儀器一般比較精密,例如分光計(jì),邁克爾遜干涉儀。光學(xué)儀器的調(diào)節(jié),不僅是一項(xiàng)基本的實(shí)驗(yàn)操作,而且有豐富的物理內(nèi)涵,必須在詳細(xì)了解儀器性能和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,才能選擇有效而且準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)方法,根據(jù)觀察到的現(xiàn)象,檢驗(yàn)和判斷儀器是否處于正常工作狀態(tài),提出應(yīng)該采取的解決辦法。只有在理論指導(dǎo)下,通過反復(fù)耐心的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練才能切實(shí)掌握。第三光學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測量都是在正確調(diào)節(jié)后才能進(jìn)行。因此實(shí)驗(yàn)者理論基礎(chǔ)、操作技能和判斷準(zhǔn)確程度,都使測量數(shù)據(jù)具有不同的偏離和分散,影響測量結(jié)果。

4 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)策略

第一、預(yù)習(xí)階段要求學(xué)生透徹理解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理論知識。理論知識預(yù)習(xí)要重新翻閱教材和相關(guān)參考書全面復(fù)習(xí)物理概念和定理。還有一個重要的細(xì)節(jié)就是要預(yù)習(xí)所測物理量的理論數(shù)值和單位。從根本上講大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),所測物理量的數(shù)值是早已明確的。預(yù)習(xí)時應(yīng)該查手冊搞清楚這些物理量的數(shù)值和單位。例如預(yù)習(xí)《等厚干涉法長度計(jì)量》時不僅復(fù)習(xí)光的干涉概念,更要查資料知道頭發(fā)的粗細(xì)大概在什么數(shù)值范圍內(nèi),納米、微米、毫米單位以及它們之間的換算關(guān)系。

第二、課堂實(shí)驗(yàn)階段。開始要提問跟這個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有關(guān)的理論知識,檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。預(yù)習(xí)不好的學(xué)生,實(shí)驗(yàn)中一定會出問題,重點(diǎn)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)操作不是一次全講完,而是分段講解,這主要就是由光學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)決定的。講解第一步操作,操作那些部位,那些部位不要動,看到什么現(xiàn)象算操作成功,然后讓學(xué)生做這第一步,體會操作和現(xiàn)象之間的關(guān)系;大部分學(xué)生出來正確現(xiàn)象后,講解第二步的操作和現(xiàn)象,學(xué)生做;然后第三步,依次進(jìn)行。開始的幾步要詳細(xì)講解,細(xì)致到每個調(diào)節(jié)螺絲大約擰幾圈,現(xiàn)象的細(xì)節(jié),同時用理論知識做出解釋,經(jīng)過幾步這樣的訓(xùn)練以后,學(xué)生通過自己的調(diào)節(jié)體驗(yàn),自己看到的與老師講解的現(xiàn)象比對,也逐漸掌握了這種方法,后面的步驟可以粗講了,甚至不講,預(yù)習(xí)好的學(xué)生都能順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了,個別差的也有時間重點(diǎn)輔導(dǎo)了。

第三、課后總結(jié)階段。由于光學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理都不是太復(fù)雜,所以課后總結(jié)的重點(diǎn)還是放在對課堂調(diào)節(jié)找正確現(xiàn)象的過程上。讓學(xué)生自己總結(jié)自己課堂上的調(diào)節(jié)過程,找出在理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合方面的不足之處,在下一次的光學(xué)實(shí)驗(yàn)中注意克服。這樣對學(xué)生形成良性循環(huán),經(jīng)過幾個光學(xué)實(shí)驗(yàn)后,逐漸掌握光學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),再與其他實(shí)驗(yàn)對比,從而提高實(shí)驗(yàn)技能。

5 結(jié)語

三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的課改和實(shí)施十幾年了,暴露了一些問題。新一輪課改又要開始,作為一名多年從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),主要還是在光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的老師,面對一輪一輪的教改,進(jìn)行了我自己的思考,寫了一點(diǎn)淺見與同行交流。

參考文獻(xiàn)

[1] 張穎.關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的探究[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2008(2).