近代物理實驗中探究型實驗教學(xué)范文

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摘要：近代物理實驗是普通高校開設(shè)的一門完整和系統(tǒng)的綜合性、前沿性學(xué)科，主要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和物理思想。在對近代物理探究型實驗的作用進(jìn)行介紹和近代物理實驗教學(xué)的層次進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對探究型實驗類型的教學(xué)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：近代物理實驗；探究型；實驗教學(xué);教學(xué)體系；教學(xué)模式

近代物理實驗教學(xué)指學(xué)生利用先進(jìn)儀器設(shè)備在人為控制條件下引起實驗對象或現(xiàn)象的變化，主要通過觀察、測定、分析、設(shè)計等獲得知識、發(fā)展能力、養(yǎng)成素質(zhì)的教學(xué)活動［1］。普通地方本科院校的近代物理實驗的主要特點在于種類繁多、實驗室分布較廣、實驗儀器精密，這給近代物理實驗教學(xué)帶來相當(dāng)大的難度。目前，實驗教學(xué)的歷程已經(jīng)由起始階段過渡到發(fā)展階段，起始階段的特征表現(xiàn)為，教師指導(dǎo)學(xué)生通過基本操作訓(xùn)練來掌握物理知識、基本方法和實驗技能；實驗教學(xué)的發(fā)展階段的特征可以概括為“三個自主”，即自主實驗、自主操控實驗過程、自主分析實驗結(jié)果。其目的是培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力。發(fā)展階段充溢著國內(nèi)物理實驗教學(xué)老前輩們的睿智和敬業(yè)精神，今天的物理實驗教學(xué)水平均是基于前人打下的良好基礎(chǔ)，我們更應(yīng)該穩(wěn)步發(fā)展，與時俱進(jìn)［2］。

一、近代物理探究型實驗的作用

近代物理實驗教學(xué)是大學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分，同樣是教學(xué)建設(shè)的重要內(nèi)容以及教學(xué)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。普通高校開展的近代物理實驗大多是以物理學(xué)發(fā)展歷史上最具代表性并對物理學(xué)發(fā)展起著重要貢獻(xiàn)的著名實驗為原型開展起來的。近代物理實驗在實驗技術(shù)和實驗方法上均具有顯著的時代性、兼容性、前瞻性和擴展性等特點［3］。近代物理實驗綜合了大學(xué)物理中力、熱、電、光等基礎(chǔ)知識，涉及近現(xiàn)代物理前沿課題，它是物理學(xué)中的樞紐，是學(xué)生鞏固物理學(xué)基本知識的基本前提和保障，也是探索物理學(xué)新興世界的關(guān)鍵所在。值得一提的是：學(xué)生掌握物理學(xué)中各種基本技巧和實驗思想，對學(xué)生創(chuàng)新意識及物理現(xiàn)象的觀察能力和分析能力的培養(yǎng)均大有裨益［4］。近代物理探究型實驗教學(xué)是對整體本科大學(xué)物理課程理論教學(xué)的深化和拓展，它不僅系統(tǒng)地整合學(xué)科知識體系，而且還延伸到物理學(xué)前沿，讓近代物理前衛(wèi)思想和古典物理學(xué)基礎(chǔ)知識有機結(jié)合，打造出一個學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我探尋的新型實驗教學(xué)模式，其重要性和意義更加突顯。近代物理實驗中的探究型實驗是實驗教學(xué)模式的創(chuàng)新舉措，也是本課程進(jìn)一步拓展和延伸的重要體現(xiàn)。近代物理探究型實驗教學(xué)過程更加注重科研成果與實驗教學(xué)的關(guān)聯(lián)，提高探究型實驗教學(xué)效率是轉(zhuǎn)化科研成果的有效途徑［5］。總之，近代物理中的探究型實驗教學(xué)促進(jìn)了高校物理實驗室健康、全面和深層次地發(fā)展。

二、近代物理實驗教學(xué)的層次

不同的實驗類型能夠鍛煉和培養(yǎng)本科學(xué)生不同的實驗?zāi)芰Γɑ炯寄堋⒕C合能力、創(chuàng)新能力。在近代物理實驗教學(xué)實踐中,通常設(shè)置的實驗類型或者是實驗層次略有不同。基礎(chǔ)練習(xí)型主要是培養(yǎng)學(xué)生對物理概念和原理、基本方法、實驗技術(shù)的能力。綜合型則是運用物理學(xué)中的原理及規(guī)范的實驗操作來完成實驗鍛煉。探索研究型是所有實驗類型中層次較高的，不僅要求全面理解實驗原理的基礎(chǔ)，而且更加注重探索新知識和新技能。由于高校之間實驗條件和師資力量的差異，開設(shè)近代物理實驗的項目和類型也大相徑庭。在發(fā)達(dá)地區(qū)的重點高校，基礎(chǔ)練習(xí)型的實驗較少，所以又把實驗類型分為設(shè)計型、研究型、開放型。這種分層次的實驗教學(xué)是在面向本科學(xué)生的物理實驗教學(xué)中實施以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)的有效途徑［6］。針對物理實驗教學(xué)的實際情況，包括學(xué)生物理實驗基礎(chǔ)能力、教師運用的教學(xué)方法、教材的選用等因素，為了解決實驗教學(xué)中存在的各種弊端，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中采用層次性教學(xué)模式是解決問題的關(guān)鍵，層次性教學(xué)模式把物理實驗分為基礎(chǔ)層實驗、提高層實驗、設(shè)計層實驗，層次性教學(xué)更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律和有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，增強學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與能力培養(yǎng)［7］。由于教師科研的偏向性及近代物理實驗特色，部分高校在上述類型的基礎(chǔ)上開設(shè)了仿真實驗。概言之，仿真實驗是通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把實驗設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生操作有機結(jié)合形成一部活的、可操作的實驗教科書，擴大了實驗教學(xué)的空間，打破了教與學(xué)、理論與實踐、課內(nèi)與課外的界限［8］。加強對基礎(chǔ)型、綜合型、探究型實驗內(nèi)涵和特征的研究，尤其是提高探究型實驗在近代物理實驗中的比率，既能培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力又能提高學(xué)生創(chuàng)新意識。

三、探究型實驗類型的教學(xué)探討

驗證型實驗主要針對學(xué)生基本實驗技能的訓(xùn)練，側(cè)重對理論的驗證；設(shè)計型實驗則是由學(xué)生根據(jù)實驗基本前提自主設(shè)計完成實驗；而探究型實驗是對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的全面訓(xùn)練。在近代物理實驗教學(xué)過程中，為了激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)物理實驗的興趣，提高其自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生在今后工作中獨立科研的習(xí)慣，高校應(yīng)該有針對性地引入探究型實驗教學(xué)。第一，在近代物理實驗中，少開設(shè)驗證型實驗，多開設(shè)探究型實驗。多數(shù)高校在低年級已為本科生開設(shè)的普通物理實驗（力、熱、電、光）大部分為驗證或者設(shè)計型實驗，完全可以滿足基本的實驗技能方面的鍛煉。第二，在普通物理實驗教學(xué)中，教師主導(dǎo)多，學(xué)生基本按照規(guī)定程序完成實驗。由于學(xué)生自主空間太小，所以應(yīng)該為高年級（大三或者大四）多開設(shè)探究型的近代物理實驗類型。第三，轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。讓學(xué)生自主體驗以問題為切入點，以實驗過程作為解決問題的具體途徑，自主構(gòu)建知識體系、增長技能、發(fā)展能力。教師在實驗教學(xué)過程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主提出問題、自主設(shè)計、自主解決問題，引導(dǎo)學(xué)生掌握促進(jìn)自我發(fā)展的學(xué)習(xí)方法，促進(jìn)自我發(fā)展。根據(jù)近代物理實驗條件，結(jié)合學(xué)生自身的科學(xué)素養(yǎng)，依附于教師科研項目，高校應(yīng)該科學(xué)地設(shè)置探究型實驗課程。在近代物理實驗教學(xué)中，多鼓勵學(xué)生積極思考、大膽探索和認(rèn)真完成實驗，使學(xué)生積累物理現(xiàn)象并有正確的思考，能在掌握知識的同時，逐漸形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的品質(zhì)。最近五年，考慮到儀器的使用情況、大型儀器的價格以及師資的配備，貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院開設(shè)的近代物理實驗有氫光譜及光譜分析、富蘭克－赫茲實驗、微波測試系統(tǒng)的調(diào)試與微波基本測量、鎖相放大器的使用、等離子體氣體放電、激光全息實驗、塞曼效應(yīng)、密立根油滴實驗、核磁共振、電子自旋共振、光速測定共11個實驗，詳見表1。每個實驗都分配4學(xué)時，主要涉及的實驗類型為驗證型、綜合型、探究型，開設(shè)比例大致為1∶1∶2，其中探究型實驗占約一半。

四、結(jié)語

總體而論，近代物理探究型實驗教學(xué)有利于突出學(xué)生主體地位，能自主構(gòu)建物理學(xué)知識體系和突出探索研究，能培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識。在近代物理實驗教學(xué)過程中，不但要強化學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)，處理好學(xué)科發(fā)展與基礎(chǔ)實驗的關(guān)系，綜合力、熱、電、光等課程的訓(xùn)練，協(xié)調(diào)經(jīng)典與創(chuàng)新的關(guān)系，還要在條件有限的前提下精選近代物理實驗內(nèi)容，不斷充實新的物理前沿內(nèi)容及開設(shè)與科研相結(jié)合的實驗項目，突出學(xué)生探究能力的培養(yǎng)、注重銜接科研、鍛煉獨立自主的科學(xué)探究精神以加強學(xué)生的學(xué)科思想。總之，在近代物理實驗教學(xué)中，結(jié)合學(xué)生科研訓(xùn)練計劃、學(xué)科競賽等，以培養(yǎng)基本技能為主的基礎(chǔ)性實驗課與以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識為主的探究性實驗有機結(jié)合，盡可能體現(xiàn)“探究”理念。追求卓越，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。務(wù)必做到做好突出設(shè)計，銜接科研，綜合培養(yǎng)，強化創(chuàng)新意識和學(xué)科思維。建設(shè)具有地域特點和高校特色的近代物理實驗教學(xué)體系，形成一個從低級到高級、從基礎(chǔ)到前沿、從單一接受知識到綜合能力培養(yǎng)的實驗課程。

參考文獻(xiàn):

［1］周筑文,陳德良,楊佚沿.新編近代物理實驗［M］.吉林:吉林大學(xué)出版社,2017:1-2.

［2］馬世紅,汪人甫.國內(nèi)高等學(xué)校物理實驗教學(xué)研討會歷史回顧［J］.大學(xué)物理,2014（33）:35-41.

［3］麻煥鋒,董若穎.拓展近代物理實驗提高本科生創(chuàng)新意識［J］.大學(xué)物理實驗,2013（26）:120-122.

［4］劉富池,孔文婕,覃以威,等.近代物理實驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力探討［J］.實驗科學(xué)與技術(shù),2011（09）:114-116.

［5］印莉萍,祁曉廷,劉祥林,等.堅持科研成果向?qū)嶒灲虒W(xué)轉(zhuǎn)化提高探究型實驗教學(xué)的效率［J］.實驗技術(shù)與管理,2005（22）:4-6.

［6］霍劍青,王曉蒲,湯家駿,等.分層次的物理實驗教學(xué)研究［J］.實驗室研究與探索,2009（28）:232-235.

［7］屠華.大學(xué)物理實驗層次性教學(xué)與學(xué)生能力培養(yǎng)的研究［J］.實驗室科學(xué),2015（18）:117-119.

［8］劉向陽.近代物理實驗教學(xué)改革研究［J］.實驗科學(xué)與技術(shù),2009（04）:65-68.

作者：楊佚沿；吳旭普單位：貴州師范學(xué)院