楊國春

(東北師范大學物理學院，吉林長春 130024)

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近代物理實驗教學方法改革新舉措

楊國春

(東北師范大學物理學院，吉林長春 130024)

近代物理實驗是一門綜合性很強的課程，在物理學專業(yè)教學中具有非常重要的作用。為了探索和發(fā)現(xiàn)有利于發(fā)揮學生主觀能動性的教學方式和方法，培養(yǎng)學生的科研熱情、創(chuàng)造性思維和實踐能力，本文提出近代物理實驗教學改革的新舉措。

近代物理實驗；教學方法；創(chuàng)新能力

實驗教學是提高學生綜合實踐能力和培養(yǎng)探究精神、創(chuàng)新思維與能力的重要教學環(huán)節(jié)之一。近代物理實驗是一門面向物理學類專業(yè)開設的專業(yè)基礎實驗課程，它以物理學發(fā)展歷史上最有代表性并對物理學發(fā)展起著重要作用的著名實驗，以及在實驗技術和實驗方法上具有顯著時代性的實驗為教學內容[1]。該課程涉及的物理知識面較廣，具有很強的綜合性和技術性[2]。教師應該指導學生掌握實驗在物理概念的形成過程中起到的重要作用，通過豐富而有趣的實驗現(xiàn)象激發(fā)學生的實驗熱情，進而活躍他們的物理思想，培養(yǎng)學生觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)、概括和總結物理概念和物理規(guī)律的能力。與此同時，在實驗過程中要盡可能為學生創(chuàng)造綜合利用所學的物理知識和實踐探索的機會，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。因此，物理學專業(yè)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)很大程度上依賴近代物理實驗教學。

探索如何在近代物理實驗教學中開展全方位的改革，如何在實驗過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力已成為我們迫切需要解決的問題。本文結合我校近代物理實驗教學方法改革，采取開設先導性專題講座、課前有效預習、淡化實驗指導教師的作用和按論文的格式書寫實驗報告等措施，激發(fā)學生的學習興趣，有效地提高學生全面地分析問題和創(chuàng)造性地解決問題的能力，使近代物理實驗真正成為創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地。

1 開設先導性專題講座

與普通物理實驗相比，大部分學生感覺近代物理實驗很難學，不僅實驗原理不容易理解，實驗操作步驟也較為復雜，學生在心理上容易產生畏懼，進而逐漸失去興趣。因此，有必要在近代物理實驗開課之前，進行一些先導專題講座，為學生在實驗前提供知識儲備，向學生介紹近代物理實驗中的物理思想、研究手段以及實驗技術，讓學生了解近代物理重要思想和概念產生的實驗和理論背景以及它們對近代物理學、現(xiàn)代科學技術的影響。實踐證明，這樣的講座可以很好地激起學生對實驗的興趣和創(chuàng)新動力。

同時，在實驗內容上有相當一部分是近代物理學發(fā)展的前沿領域，其中有些選題是近代物理發(fā)展中具有重大影響的著名實驗，信息量較大，僅在一次實驗課上無法形成完整的知識體系。實驗指導教師可以通過專題講座向學生介紹相關的實驗技術發(fā)展趨勢，讓學生了解近代物理學的前沿知識，掌握最新的研究動態(tài)，拓寬學生的視野，以便在實驗過程中產生靈感。

2 課前有效預習

只有課前預先明確了實驗目的、原理、儀器，才能在課堂上更加準確地把握實驗課的學習內容[3]。實際教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)盡管有些學生的預習報告的各項內容寫得很詳細，但是他們在實際動手操作時卻一臉茫然、無從下手，預習沒有真正起到作用。為了讓學生主動、有目的地進行實驗預習，教師可以在實驗開始前適當?shù)剡M行提問，增加互動環(huán)節(jié)。教師在每次實驗結束布置下次實驗內容時，要指出下次實驗的重點，強調一下難點或者指出下次實驗課將要提出的問題，為學生的預習指明方向，提高實驗預習的效果。

此外，近代物理實驗中蘊含著豐富的物理思想和創(chuàng)新思想，為激發(fā)學生的探索和創(chuàng)新意識，使他們有效地進行課前預習，教師可以提前搜集與近代物理實驗相關的經典物理學史資料，分發(fā)給學生，引導學生通過閱讀資料來了解下次實驗。提供給學生的資料要盡可能的全面并且有代表性，包括實驗的設計思想、實驗的應用、相關的趣味故事等。實踐發(fā)現(xiàn)，這種方式可以使學生理解著名物理學家的物理思想和創(chuàng)新精神，從而對近代物理實驗產生興趣，變被動學習為主動學習。

3 淡化實驗指導教師的作用

學生是教學活動的主體，這一思想同樣適用于近代物理實驗教學過程。傳統(tǒng)的實驗教學模式主要以教師為中心，往往忽視了學生自主學習探索的能力。通常教師用更多的時間講解與實驗相關的基本原理，介紹實驗儀器和實驗過程，反復強調實驗注意事項，有些實驗還要先演示一遍。學生的學習任務變成了按照教師的講解重現(xiàn)實驗現(xiàn)象、測量數(shù)據(jù)及處理實驗結果。這在很大程度上是用教師的“講”代替了學生的“做”，抑制了學生實驗操作的主動性和積極性。因此，近代物理實驗教學過程中要適當?shù)處煹淖饔谩?/p>

實驗課的最終目的是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性地分析問題和解決問題的能力，在實驗過程中師生之間的雙向互動是非常必要的。實驗前教師可以講解有難度的實驗原理，強調一些注意事項。關于實驗步驟，必要時可以讓學生相互討論。實驗過程中出現(xiàn)的問題要讓學生先思考或者小組內討論，然后教師引導學生進行探索，代替教師直接告訴學生答案。教師要鼓勵學生大膽地挑戰(zhàn)權威性問題、創(chuàng)造性地解決問題。實驗結束后，教師還要營造環(huán)境讓學生討論自己的實驗結果，對于誤差較大的實驗數(shù)據(jù)要分析誤差產生的來源，找到減小誤差的辦法，充分發(fā)揮學生的主體作用。近代物理實驗教學過程中，應淡化教師的作用，采取教學互動模式，讓學生從以往被動地接受知識變成主動地思考問題，充分調動學生的學習主觀能動性，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，促進發(fā)散性思維的形成。

4 按論文格式書寫實驗報告

實驗報告主要包括實驗題目、實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)及處理和結果與討論等七項內容[4]。除了最后兩項，前面所有項，很大一部分學生只是機械地照書抄一遍，達不到提高學生組織材料的能力。但如果以論文格式要求書寫實驗報告，需要學生搜集與實驗相關的資料，需要對書上的內容進行整理，這種方式使學生變被動學習為主動學習，同時訓練了學生的邏輯思維能力，為以后撰寫科學研究論文奠定基礎。

按照論文的格式撰寫實驗報告內容如下：(1)實驗題目；(2)摘要和關鍵詞；(3)綜述，包括實驗背景、理論來源以及該實驗的實際應用；(4)實驗方法，包括實驗原理和實驗過程中使用的儀器以及操作步驟；(5)實驗結果與討論，要求將實驗結果繪制成圖或列出表格并進行文字說明，討論實驗的誤差及減小誤差的方法；(6)結論，說明本次實驗得到哪些結果；(7)參考文獻。在實踐過程中我們發(fā)現(xiàn)，對于驗證性實驗，尤其是相對簡單的驗證性實驗，可以指導學生按傳統(tǒng)的實驗報告格式書寫。對于設計性實驗，實驗報告要按論文格式書寫，不僅使學生能夠使更深入地理解實驗原理和物理思想，而且使學生初步了解如何進行科學研究，激發(fā)了學生探索近代物理實驗的興趣。

5 結語

通過上述近代物理實驗教學改革嘗試，我們發(fā)現(xiàn)效果是比較理想的。學生對實驗課程的預習由被動的敷衍變成了主動的想要了解，把枯燥的實驗內容變成了有趣的學習和交流，尤其在實驗過程中學生能夠經常創(chuàng)造性地解決問題。就目前而言，我們的教學改革充分調動了學生學習的積極性，重點培養(yǎng)了學生閱讀參考資料、選擇測量方法和儀器、觀察現(xiàn)象、獨立操作、準確測量、科學地處理實驗數(shù)據(jù)以及分析總結實驗結果等方面的能力，有效促進了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的提高。

[1]麻煥鋒,董若穎.拓展近代物理實驗提到本科生創(chuàng)新意思[J].大學物理實驗,2013,26(1):120-122.

[2]李愛俠,葉柳,張子云,等.近代物理實驗教學改革與大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索,2010,29(4):77-102.

[3]趙瑞娟,安盼龍,何森,等.有效提高大學物理實驗教學水平的幾點建議[J].大學物理實驗,2013,26(2):118-120.

[4]何永凡,周紅,周曉兵.基于STS理念的大學物理實驗教學改革[J].實驗科學與技術,2011,9(5):78-81.

2016-05-11

楊國春(1975- )，男，副教授，博士，從事凝聚態(tài)理論計算研究。

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2095-7602(2016)08-0105-02