高志忠

國務(wù)院《關(guān)于深化教育改革全面推進素質(zhì)教育的決定》中指出：“高等教育要重視培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神，普遍提高高校學(xué)生的人文素養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)”。實驗教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)體系中一個重要組成部分，因此，實驗教學(xué)是高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的一個重要環(huán)節(jié)，更是一個獨立的教學(xué)體系。改革實驗教學(xué)，實行實驗室的全面開放，勢在必行。

一、高校物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式目前已不適應(yīng)實驗教學(xué)改革的需要，成為阻礙實驗教學(xué)改革和實驗教學(xué)質(zhì)量提高的因素。主要表現(xiàn)為以下幾點：

1.思想認識不足，導(dǎo)致實驗教學(xué)體系不夠合理。高校長期認為實驗教學(xué)是理論教學(xué)的附屬環(huán)節(jié)，只是為了更好地學(xué)習(xí)理論知識。認為實驗設(shè)備、場地、環(huán)境的建設(shè)是評估的硬指標(biāo)，不重視實驗教學(xué)基本規(guī)律和實驗教學(xué)創(chuàng)新的研究。

2.設(shè)施匱乏或老化，影響實驗室的全面開放。由于高校招生規(guī)模的不斷擴大，大多數(shù)學(xué)校教育資源緊缺、實驗設(shè)備難以更新的現(xiàn)象日益突出，再加上實驗室管理模式落后，開放程度低，使得有些專業(yè)教學(xué)實驗已經(jīng)名存實亡。如果不能及時引起應(yīng)有的重視，并加快改革步伐，將對高等工科專業(yè)人才綜合素質(zhì)的培養(yǎng)產(chǎn)生負面影響，嚴(yán)重制約著教學(xué)水平的提高和人才的培養(yǎng)。

3.教學(xué)觀念和方式落后，難以激發(fā)學(xué)生的興趣 絕大多數(shù)實驗課程以“教師為中心”，“重知識、重形式、重驗證”的傾向仍然十分嚴(yán)重。

二、高校物理實驗教學(xué)改革的構(gòu)想

1.以素質(zhì)教育為目標(biāo)，建立三級實驗教學(xué)體系

（1）基本型實驗

本級的實驗教學(xué)，一 是讓學(xué)生了解實驗設(shè)備原理，掌握操作方法；二是讓學(xué)生掌握基本的實驗理論和實驗方法。主要開設(shè)基本量的測量、基本物理現(xiàn)象與規(guī)律的觀察和分析、基本儀器的使用、基本測量方法和實驗技能的訓(xùn)練，以及不確定度的計算與分析等。本級實驗臺階較低，有利于學(xué)生較快適應(yīng)大學(xué)物理實驗的要求。

（2）提高型實驗

包括綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性實驗。本級的實驗教學(xué)是讓學(xué)生運用所學(xué)知識，觀察、分析一些典型的工程技術(shù)問題，啟發(fā)學(xué)生積極思維、勇于創(chuàng)新，接受科研試驗方法的初步訓(xùn)練，為今后的工作打下堅實基礎(chǔ)。

（3）研究創(chuàng)新型實驗

本級的實驗教學(xué)是為了讓學(xué)生獨立開展科學(xué)研究實驗，對于提高整個實驗教學(xué)質(zhì)量以及檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果具有重要作用。預(yù)設(shè)幾個實驗研究方向，讓學(xué)生根據(jù)自己專業(yè)或喜好組成興趣小組，自主設(shè)計實驗內(nèi)容，實驗儀器和方法，在相關(guān)教師指導(dǎo)下探索研究。

2.注重現(xiàn)代信息技術(shù)在物理實驗中的應(yīng)用，促進實驗室的全面開放

充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)在物理實驗中的應(yīng)用，開展虛擬、仿真實驗和計算機實測實驗教學(xué)，開發(fā)計算機輔助實驗教學(xué)和多媒體實驗教學(xué)軟件（硬件）。這種實驗方式的優(yōu)點是顯而易見的，但是目前相關(guān)實驗項目、內(nèi)容、形式遠遠沒有真正達到吸引學(xué)生主動參與實驗的目的。

利用虛擬實驗，可以保證每個學(xué)生都能自己動手做實驗，觀察實驗現(xiàn)象，驗證公式、原理、定理，提高學(xué)生實際動手能力。同時，對于難做的實驗，學(xué)生可以重復(fù)進行實驗，并且不受時間、場地、安全等實際實驗條件的限制，既方便了課堂的實驗演示，增加了課堂內(nèi)容，同時又可以減少以往實驗中的盲日操作、儀器損壞等現(xiàn)象的發(fā)生。

3.創(chuàng)設(shè)實驗問題，促進學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的興趣

愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要。”這是因為解決一個問題是已有知識技能的應(yīng)用，而提出一個新問題需要有創(chuàng)造性的思維能力。問題意識是思維能力的動力，是創(chuàng)新思維形成的基石。強化學(xué)生的問題意識是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的起源，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的核心。在物理實驗教學(xué)過程中，教師要盡可能的創(chuàng)設(shè)問題情境，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，通過實驗讓學(xué)生提出問題、拓寬思路、糾正錯誤、解決疑難。

如牛頓第二定律的研究實驗，牛頓第二定律的表述是這樣的：F= ma（其中F表示外力，m為系統(tǒng)總質(zhì)量，a為加速度），而學(xué)生由實驗求出的經(jīng)驗公式是F= ka+c，F(xiàn)與a具有線性關(guān)系，k與m理論公式相比較，與在誤差范圍內(nèi)是近似相等的，學(xué)生提出為什么會出現(xiàn)一個截距c呢？這時教師要及時引導(dǎo)學(xué)生分析原因，從物理系統(tǒng)的運動情況來探討、研究，c是一個力，是運動物體與氣墊摩擦的粘滯阻力、輕線與滑輪的摩擦力綜合作用的結(jié)果，是由系統(tǒng)誤差引起的。

通過探究性的實驗訓(xùn)練，不斷激勵學(xué)生通過實驗、觀察、討論等探索手段提出各種問題，讓學(xué)生在實驗中掌握探索物理問題的思路和方法，即提出問題→設(shè)計問題→實驗探究→討論分析→得出結(jié)論。這樣才能使學(xué)生樹立問題意識和創(chuàng)新意識，逐步培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣和創(chuàng)新思維能力。

4.加強實驗技術(shù)人員的知識更新

實驗技術(shù)人員是實驗室工作的主體，實驗室的一切工作，都需要靠具有創(chuàng)新觀念的人進行策劃和操作。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的今天，要求每個人都不斷更新自己的知識，把終身學(xué)習(xí)作為自己生活的一部分。只有不斷地加強對實驗技術(shù)人員的培訓(xùn)和接受現(xiàn)代化教育，不斷地更新知識，吸取新知識、新技術(shù)、新方法，才有可能在實驗室工作中做出創(chuàng)造性或創(chuàng)新性的事。只有經(jīng)過各種培訓(xùn)學(xué)習(xí)，才能提高實驗技術(shù)人員或隊伍的整體素質(zhì)，從而為實驗室創(chuàng)新工作提供一定的保證。實驗技術(shù)人員要樹立以學(xué)生實踐為中心以及服務(wù)于教學(xué)和科研的觀念。為學(xué)生提供良好的實踐環(huán)境，提高學(xué)生的實踐能力；為實驗教學(xué)和科研工作提供一個良好的環(huán)境條件，保證順利完成教學(xué)、科研的各項任務(wù)。改變過去實驗室只為實驗教學(xué)服務(wù)的思想，充分發(fā)揮實驗技術(shù)人員的才能和智慧，去滿足學(xué)生實踐和參與研究的需求。

實驗教學(xué)改革是一項長期的系統(tǒng)工程，需要在實驗項目、教學(xué)方法、教學(xué)模式、實驗教師培養(yǎng)等諸多方面進行不斷的探索，才能逐步擺脫傳統(tǒng)落后僵化的教學(xué)體系，形成一種科學(xué)、合理、有效的實驗教學(xué)新體系。本文通過分析目前物理實驗教學(xué)中存在的問題，指出了傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的局限性，有針對性地提出了物理實驗教學(xué)體系改革的思路，并進行了初步探索與實踐，獲得了較好的教學(xué)效果。盡管進一步的深入探索還會遇到很多困難和挫折，但只要我們能堅持從實際出發(fā)，以學(xué)生為本，正視困難，不斷總結(jié)和學(xué)習(xí)，就能使實驗教學(xué)改革朝著正確的方向穩(wěn)定發(fā)展。