大学物理实验教学现状浅析

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  大学物理实验是一门独立的课程,与大学物理课程具有同等的重要地位,然而,大多数学生对物理实验并没有给予足够的重视。笔者在连续听了几个班级的实验课后,与学生们交流分析,并总结其原因,提出个人实验课教学的以下几点看法。文章以学生对实验没有兴趣的原因入手,从大学物理实验也要激发学生的学习兴趣、注重大学物理与中学物理知识的衔接、增加课堂互动等三个方面的论述,讲解了对大学物理实验课程的改进意见。
  实验课缺乏兴趣的原因
  习惯与兴趣的养成 中学物理课时很少,尤其是在高一阶段,力学分析本身就难,然而每周也仅有两三节物理课,物理教师上课既要做好复习,又要追赶教学进度,每节课对老师来说那是相当宝贵;因此,学生做实验的机会很少,动手能力也得不到锻炼。此外,中学的学习是凭自己的感觉、兴趣学习,或被强迫学习,而进入大学后由于缺少老师、家长的强迫,学生自己就不知所措了,再加上没有养成良好的学习习惯和学习动力,大一、大二的学生也没有完全适应大学的学习生活,上课时老师讲实验原理、电路连接技巧、数据处理及注意事项时,学生在下面并没有认真地听,动手做实验时就出现了许多问题。
  与中学物理教学的衔接 由于中学物理模块化处理,学生学到的知识是不完整的,不同学校选学的内容不一样,做过的实验也不一样。如此一来,有的学生没学习到热学、光学,有的没学习到振动和波,有的没学习到动量和近代物理知识。在中学,自习老师去辅导,有问题能及时得到解决;进入大学之后,物理学习更偏向抽象推导,依托强大的数学工具可以将研究进行得更深入,也更精确。在大学,老师对物理概念讲解多,课堂知识密度大,低年级学生很不适应,导致实验时,在理解实验原理上感到困难,对实验的重要性认识不够,缺少基本的实验操作技能,有的甚至连接简单的线路都不会,只能是依葫芦画瓢地完成实验报告。
  大学物理实验课和大学物理课在课程上的衔接 物理实验从原来的物理课程中分离出来,形成了一门独立的课程后,教学时间安排上与大学物理课不同步,大一下学期开始上实验课,力、热、电、光、近代物理各方面实验全有。大学物理课还没讲到的知识可能在大学物理实验课中就要用到,所以,在做实验时难免会遇到一些新知识、新概念。这样,老师讲的就显得多了,有点不像实验课,这也导致学生对实验课的不适应,加大了学生的认知难度,实验时困难重重。
  教学改进的几点思考
  大学物理实验也要激发学生的学习兴趣 其一,通过联系生活实际,将本实验的重要性告诉学生,可以激发学习兴趣。教师在备课时应关注实验在实际中的应用。比如,“用箱式电位差计测量热电偶的温差电动势”,可以告诉学生,人们家里用的燃气灶,其中有的电磁阀就是用温差电动势原理控制燃气、及时报警的,简单地讲一下其工作原理。“RLC串联电路的暂态过程研究”,一方面可以联系供电设备中实际电路,当电源接通或断开后的“瞬间”,这时电路中的电流或电压可能出现过电压或过电流的现象,如果不预先考虑到暂态过程中的过渡现象,电路元件便有损伤甚至毁坏的危险;另一方面,通过暂态过程的研究,还可以控制和利用过渡现象,如提高过渡的速度,可以获得高电压、大电流,起到延时等作用。“全息照相”,可以加进白光再现拍照,介绍生活中的全息防伪标识原理。“调相型磁通门实验”,可以介绍磁通门测磁法在第二次世界大战中被应用于探雷、探潜等方面,战后被广泛应用到地磁研究、地震预报研究等。这样通过联系生活实际进行教学会收到好的效果的。其二,实验课上要精讲,多给学生操做和思考的时间培养兴趣。教师要弄清学生做这个实验的目的是什么,讲解重点是什么。比如,“三线扭摆测转动惯量”实验,如果其教学目的是掌握测量原理和方法,训练不确定度的计算,那么,其中公式的推导就不必细讲,不要占用学生那么多的时间。如果老师还像教小学生那样手把手地教学生怎么做实验、怎么算不确定度,那么,学生只能模仿重复,而不会被激发兴趣的。“吃人家嚼过的馍不香”,学生的兴趣是在动手、动脑中培养起来的。
  注重知识点的衔接,降低难度 大学物理与中学物理教学的衔接,是高校物理教师在大学低年级教学时必须面对的问题。但很多教师更多关注大学范围的物理专题研究,而能够深入了解中学物理教学内容的不多,对二者的衔接问题研究则更少。如果我们多一些关注中学物理教学内容是可以将二者的衔接问题处理好的。如“霍尔效应及其应用”实验原理讲解时,洛伦兹力的方向就可以用学生熟悉的左手定则加安培定则来判断;“电表的改装及其校准”“光电效应测普朗克常量”“受迫振动的研究”“惠斯通电桥测电阻”“示波器的使用”等实验,可以多回顾中学做的实验原理,让学生感觉到大学物理与中学物理知识的衔接点及不同点。
  课上多些探讨,多些互动 大学物理实验的目的要求学生能发现、提出、解决问题,提升自身的实验能力。“用电子式冲击电流计测互感”读数不费时,可以在电路连接上下文章,搞点小动作,如设置一条导线断路等;“迈克尔逊干涉仪的调节和使用”“分光仪的调节使用”“示波器的使用”可以搞个小竞赛,看谁先按要求调试成功,分出等级。这样让大家讨论互动,课堂也就不会死板,还能锻炼学生的动手、动脑能力,进而解决一些实际问题。学生是学习的主体,在物理实验教学中,教师要为学生的发展设计教学。只要教师认真分析、充分挖掘每一个实验,那么,每一个实验就都可以找到与学生的共鸣点。可以说,实验课的教学要靠教师的研究、改进来使之逐步适应学生。
  (作者单位:中北大学理学院)
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