基础物理实验内容系列化的实施及意义

摘要：本文结合中国地质大学（北京）的教学实践，介绍了对物理实验的教学内容进行系列化设计的具体实施情况，并根据实践情况总结了物理实验内容改革的意义及措施。

关键词：物理实验；教学模式；内容系列化

作者简介：樊振军（1975-），女，山东临清人，中国地质大学（北京）材料科学与工程学院物理实验中心，讲师；郑志远（1975-），男，山东潍坊人，中国地质大学（北京）材料科学与工程学院物理实验中心，副教授。（北京 100083）

基金项目：本文系中国地质大学（北京）2010-2011年教学改革项目的研究成果。

中图分类号：G642.423     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2011）19-0140-01

传统的物理实验内容一般分为力学、热学、光学、电磁学几个部分，每一部分设置几个实验题目，学生做实验的模式通常是由教师讲授实验原理，准备好实验器材，给出固定的实验方案，学生只是照方抓药，很少有选择、创造和思考更好实验方法的机会。课程改革背景下的物理实验教学的目标不仅仅是进行一些实验操作的训练，更重要的是通过学生独立自主完成实验探究的过程，使其创造性思维和动手能力都得到提升。教师应该是学生实验的指导者、协作者，学生才是实验的主体。为此，我们对现在的大学基础物理实验进行了一些新的探索，提出了物理实验内容系列化的新思路。

一、物理实验内容系列化的必要性及意义

1.传统物理实验内容设计的弊端

传统的基础物理实验被划分为力学、热学、电学以及光学各自独立的部分，实验内容、实验原理、实验方法及装置等许多方面多年基本不变，20世纪后期的科学技术发展的巨大成就很少能在基础物理实验中得到反映。在教学方法上是填鸭式教学，结果造成学生做实验缺乏主动性、创造性，实验课缺乏生气。对本科生的实验教学一般一项实验课时是3个学时，在这样短的时间内要学生了解实验原理、仪器原理、熟悉仪器的操作使用并完成实验是不可能的，学生自己思考的太少，很多学生是机械照搬、被动接受，这样的实验效果非常有限，达不到培养学生科学素养的目的。

2.物理实验内容系列化适应不同专业学生的需求

现代社会专业分工越来越细，不同学校的专业相差也很大，比如：中国地质大学（北京）（以下简称“我校”）大部分专业的学生为地质学相关的专业，这些学生的主要研究对象为岩石矿物材料，他们学习专业课及以后的工作中主要用到的是光学知识，所以进行系统的光学知识及光学仪器的训练是必需的。对于无线电专业的学生来说，电磁学的基本知识、基本操作是必需的，对这样的学生进行系统的电磁学实验训练也是必要的。所以不同的大学应该结合本校的专业特点以及学生的专业所需，对基础物理实验的内容进行整合，这样学生经过一系列的实验锻炼之后，加深了对所学基本理论的认识，也为以后的工作就业做了充分的准备。

3.物理实验内容系列化能与科技的发展相适应

科学技术的发展日新月异，传统的物理实验内容已经与科技的发展不相适应。比如，光学技术方面，近些年激光技术大发展，伴随而来的信息光学技术也不断进步，所以，在光学实验中有必要加入信息光学的知识。阿贝成像实验、全息照相技术以及光电传输技术等实验就是信息光学和应用光学方面的实验内容。增加物理技术应用方面的实验内容，对于培养学生学以致用的思想很有帮助。

4.物理实验内容系列化解决了实验学时少与实验内容多的矛盾

大学物理实验的总学时数约50学时左右，在这么短的时间内对物理实验那么多的内容都有所了解是不可能的。而物理实验课程的安排基本按力热电光部分单独进行，一些基本要求重复，教学耗时大，如果根据整体教学目的，将力热电光各部分内容综合考虑，不但可以适应学时数较少的矛盾，又可以保证实验训练效果有所提高。

二、物理实验内容系列化设计的基本思路

物理实验内容系列化设计是一个比较复杂的过程，它要在原来实验的基础上进行，不能把原来的实验完全抛弃，总的来说系列化实验的设计包括物理实验内容的整合、物理实验教学模式的调整、对于学生物理实验成绩的评定三个方面。

1.对原有的实验内容进行整合

传统的物理实验题目基本面还是很宽的，包含了经典物理及近代物理的主要实验内容，但是各个实验的安排顺序杂乱，学生做实验不够深入，往往做了后面的实验忘了前面的实验。我们发现上学期刚刚用到的仪器，讲过的实验调节到新的实验中还要重复讲解，否则学生就根本不会，没法进行实验，而这么重复讲解又浪费了大量的课堂时间。学生做过的实验收获很小的原因是多方面的，有学生预习不好思考不够的原因，主要还是两个相关的实验时间间隔太远，学生对于做过的实验已经忘记，所以对于基础物理实验的实验内容进行整合是必要的。对于原有的物理实验按照力学、热学、光学、电磁学整合为四部分，每一部分都按照由浅入深的原则安排设计实验内容。比如光学实验部分，首先要告诉学生光学元件的基本使用知识，等高共轴调节等基本调节；接下来是几何光学的实验内容：透镜焦距的测量，显微镜组装等实验，我们还可以根据情况创设许多“趣味实验”，并注意积累、总结，使趣味实验系列化、多样化。例如，可以设计“透过透镜看世界”，学生通过两片不同焦距的凸透镜的自由组合，“发明”了望远镜和显微镜，使学生感受到“好玩的”物理学；做过几何光学的实验内容之后接着进行信息光学实验及应用光学的内容。总的来说，每一个实验系列都分为基本操作、基础实验、综合实验、应用设计实验，不同的学校可以根据实际的资源情况进行整合。

2.根据科技发展与学生的实际需要增加新的实验题目

在系列实验中基本操作、基础实验是相对固定的实验内容，综合实验及应用设计实验应该根据学校的专业特点进行设计，实验的题目也应该随着科技的发展不断更新，这样实验才更能吸引学生，激发他们的学习热情。显微镜组装是传统的几何光学实验内容，根据我校以地学专业为主的特点，学生在专业课学习及以后的工作中要常用到偏光显微镜，我们在此基础上增加了偏光显微镜的组装，学生亲自组装偏光显微镜并观察石英及橄榄岩样品，当看到岩石的干涉图后学生非常兴奋，对后面的岩石矿物的专业课学习充满了期待，收到很好的教学效果。

3.教学模式的改革

传统的实验教学方法是以教师讲授的课堂教学为主，由于受到实验时间和空间的限制，学生没有充足的思考时间，只能按照课本所规定的内容和教师所规定的步骤匆匆完成实验，实验后很难发现有价值的东西，即使有一些学生遇到了问题，也不是主动想办法解决，而是急于找教师帮忙。如此下去不但不能激发学生的学习热情和创造热情，还很难完成物理实验教学任务，所以必须对实验教学方法进行优化。对于系列化实验教学，我们要求打破课堂教学为主的单一模式，而把它分解为预习、实验课、扩展性实验课三个环节。优化后的实验教学为学生创造了一个能够发挥自身特长的教学环境，有利于学生个性发展和探索精神的培养，也是我们顺利完成物理实验教学任务的保证。通过开放实验，弥补课堂教学的不足，使学生得到整体素质的提高。

4.成绩评定的改革

物理实验常用的成绩评定是由三部分组成，即实验的预习成绩、操作成绩、实验报告分析的成绩。实验内容系列化以后成绩的评定要更灵活一些，尤其是对于创新设计实验部分，可以让学生根据自己的思考提出实验内容，并准备出相应的实验，这样实验的周期就会比较长，不可能限制在课堂内完成，对于这一部分实验可以让学生以科研题目的形式进行，最后给出相应的论文或实验汇报，在这样的实验过程中学生可以得到多方面的锻炼。

三、结束语

通过这样的改革，加强了设计性和综合性的实验内容，使得学生在一开始就能了解基础物理整个体系中最基本的一些实验，认识到物理学是一门以实验为基础的学科，理论和实验是不可分的，从而对基础物理实验课的重要性有了初步的了解。就大学物理实验教学而言，课程设置的系列化是一大发展趋势，当然我们对专题系列实验教学的研究还很初步，在此提出了物理实验系列化设计的一些基本思路以供参考。

参考文献：

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（责任编辑：麻剑飞）

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