物理實驗層次化教學(xué)研究論文
1實驗層次設(shè)置既有提升又互為基礎(chǔ)
隨著教學(xué)改革的不斷深入，物理實驗教學(xué)已實現(xiàn)了向基礎(chǔ)、綜合和設(shè)計性實驗這一層次化教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。有的將大學(xué)物理實驗明確劃分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗和研究性實驗4個層次，并在比重上作出了硬性的規(guī)定，提出了物理實驗教學(xué)必須突破基礎(chǔ)性、綜合性實驗的訓(xùn)練范圍，進而搞好設(shè)計性、研究性實驗教學(xué)要求。這種層次化實驗教學(xué)模式，無疑對激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生綜合動手能力有著積極的作用。
但筆者認(rèn)為，物理實驗是大學(xué)生大學(xué)期間的基礎(chǔ)實驗，是為后續(xù)的專業(yè)知識及技能學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)訓(xùn)練，應(yīng)讓有限的學(xué)時發(fā)揮最大的收益，在層次劃分上應(yīng)簡而精，通過基礎(chǔ)、綜合、設(shè)計性實驗的階梯式訓(xùn)練逐步養(yǎng)成創(chuàng)新思維及革新意識。物理實驗對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)如同小孩學(xué)走步，是階段也即層次培養(yǎng)過程。這種層次化教學(xué)模式中，決不能淡化和忽視基礎(chǔ)內(nèi)容和強度。
因為物理實驗作為一門基礎(chǔ)實驗課，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，要從三方面達到基本素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):
第一:學(xué)習(xí)實驗設(shè)計方法。對我們所要研究的問題，如何把它變成一個具體實驗，從而實際地加以研究，這就是實驗方法或?qū)嶒炘O(shè)計方案的內(nèi)容;第二:學(xué)習(xí)測量技術(shù)。物理學(xué)在自然科學(xué)中是講精確性的科學(xué)，物理實驗雖然首先是觀察現(xiàn)象，但核心是測量與觀察現(xiàn)象有關(guān)的物理量。測量技術(shù)包括兩個方面:其一是常用物理量的測量方法、其二是常用儀器的正確使用;第三:學(xué)習(xí)分析和處理數(shù)據(jù)的方法。對于測量所獲得的結(jié)果，必須通過數(shù)據(jù)處理、分析綜合才能找出其帶規(guī)律性的東西，這種分析和綜合，涉及到許多基礎(chǔ)知識的應(yīng)用。
(1)基礎(chǔ)實驗部分好比小孩學(xué)走步的初級階段，需要成人全身心的幫助以了解行走的基本技術(shù)。基礎(chǔ)實驗應(yīng)涵蓋力、電、光及必要的熱、聲、近代物理等經(jīng)典實驗項目，這對學(xué)生基本的實驗技能、實驗設(shè)計思路、常用儀器的使用維護方法和操作規(guī)程以及實驗結(jié)果的分析和處理這些基本技能的訓(xùn)練是必不可少，沒有相當(dāng)?shù)膶W(xué)時數(shù)保證及廣泛的了解認(rèn)識，這些基本能力和技能的培養(yǎng)只能是紙上談兵。目前，我們在倡導(dǎo)物理實驗向綜合、設(shè)計性實驗方向拓展的時候，過分強調(diào)和突出了綜合性、設(shè)計性實驗在培養(yǎng)學(xué)生綜合動手能力方面的重要性，而對打基礎(chǔ)、練功底的基礎(chǔ)內(nèi)容有輕視和淡化的傾向，殊不知萬丈高樓是堅實的根基作支撐，沒有扎實的基本技能，綜合性、設(shè)計性實驗就無從談起。
(2)綜合實驗與設(shè)計性實驗。綜合性實驗以知識互補、重復(fù)深入、擴大知識面和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究能力為目的，為學(xué)生建立起現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與物理學(xué)內(nèi)在聯(lián)系，為學(xué)生深入的應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)打下堅實的基礎(chǔ)。這好比是學(xué)走路的中期，不能全脫手，但又要鼓勵自我嘗試與獨立。這個層次的實驗內(nèi)容應(yīng)立足基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)測量工具、測量方法、測量思想的綜合運用的技巧和方法。設(shè)計性實驗以實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)性、實驗方法的綜合性、實驗過程的設(shè)計性和獨立操作性為目的，激發(fā)學(xué)生對實驗的熱情，發(fā)展學(xué)生的個性，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力。這個階段的實驗應(yīng)該少而精，但應(yīng)在實驗思想、方法及技巧上有多樣性，深度上可延伸，廣度上可拓展，在提供問題的同時，又能激發(fā)學(xué)生的興趣和愛好。因此，我們在推進物理實驗向?qū)哟位虒W(xué)模式轉(zhuǎn)變的過程中，必須遵從人才培養(yǎng)的教育規(guī)律，要保證足夠?qū)W時的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容，而不能片面追求綜合性、設(shè)計性實驗的比例，基礎(chǔ)、綜合性、設(shè)計性實驗并舉，做到確�；A(chǔ)、層次清晰、全面重視，為學(xué)生提供一個合理發(fā)展及提高能力的培養(yǎng)環(huán)境。
2完善層次化教學(xué)課程建設(shè)，遵循人才培養(yǎng)規(guī)律
綜合性、設(shè)計性實驗在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、設(shè)備配置及學(xué)時數(shù)上都與基礎(chǔ)實驗有較大差異，這部分實驗宜相對獨立于基礎(chǔ)實驗課程以外，由專門的課程負(fù)責(zé)人進行規(guī)劃和組織。課程負(fù)責(zé)人可依據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)實驗內(nèi)容情況，按照綜合性、設(shè)計性實驗的教學(xué)目的和要求，制定相應(yīng)的教學(xué)大綱和教學(xué)計劃，并有與之相適應(yīng)的專門的學(xué)時數(shù)。
很多人對于設(shè)計性實驗的認(rèn)識存在一些誤區(qū):認(rèn)為設(shè)計性實驗對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，第一、必須要有復(fù)雜的、高級的設(shè)備;第二、必須要與眾不同、與前人不同的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明。而筆者認(rèn)為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的設(shè)計性實驗可以是最常見最簡單的實驗，只要在實驗方案的設(shè)計和實驗儀器的選用;實驗誤差的分析與控制有創(chuàng)新的成分或元素;實驗實施過程中有新向題等待學(xué)生去解決、新結(jié)論等待學(xué)生去發(fā)現(xiàn);這樣的實驗就是對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力大有裨益的設(shè)計性實驗。當(dāng)然，實驗原理和實驗方法的拓展、延伸、轉(zhuǎn)移、綜合的過程也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的過程。統(tǒng)一在這樣的認(rèn)識與觀念下，才能明確綜合設(shè)計性實驗的方向。但目前很多高校包括我校，在大力倡導(dǎo)綜合性、設(shè)計性實驗時，卻忽視了課程建設(shè)的嚴(yán)謹(jǐn)性，僅有綜合性、設(shè)計性實驗在物理實驗中占有的比例指標(biāo)要求，缺乏對綜合性、設(shè)計性實驗的具體評價和要求，也缺乏對綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容的開發(fā)和研討，更缺乏相應(yīng)的軟、硬件建設(shè)，這實際上喪失了開展綜合性、設(shè)計性實驗的積極意義。
3合理設(shè)置學(xué)分杠桿，調(diào)動教與學(xué)的積極性
開展綜合性、設(shè)計性實驗，對教師和學(xué)生都是一個挑戰(zhàn)。教師在實驗中要審閱學(xué)生的實驗方案、回答學(xué)生提出的各種具體問題、和學(xué)生共同探討實驗方案和內(nèi)容、啟發(fā)學(xué)生思維。這就要求教師自身要有淵博的知識，促使教師要不斷地學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)水平;學(xué)生要有較扎實的基本功底和綜合運用知識的能力。實驗前要花大量時間認(rèn)真準(zhǔn)備和研究，要對測量方法、儀器性能和誤差分析下一番功夫。
實驗過程中，要集中精力、觀察敏銳、兼顧全局、突破難點，需要熟悉儀器設(shè)備的操作維護方法，嚴(yán)格遵守儀器設(shè)備的操作規(guī)則。這對那些求知欲強、注重自身能力提高的學(xué)生來說，無疑會激發(fā)他們濃厚興趣，但對那些不思進取、得過且過的`學(xué)生來說可能就會知難而退。綜合性、設(shè)計性實驗是較高層次上對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，把它作為必修課在目前對各高校來說是不現(xiàn)實的，這將增大硬件投入，并且在生源龐大的情況下學(xué)時數(shù)也是無法滿足的，但將其納入一般性選修課又喪失了整體提高學(xué)生綜合能力的初衷，并且極有可能造成硬件資源的浪費和教師積極性的挫傷。要兼顧好這其中的各個方面，可利用學(xué)分制這個杠桿，這就要求為這門課設(shè)置合理的學(xué)分，來調(diào)動教師的積極性、刺激學(xué)生奮發(fā)向上的主動性，使教與學(xué)保持和諧發(fā)展及穩(wěn)步提高。
4結(jié)束語
科技史上，物理學(xué)常常作為其它學(xué)科和生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)，推動著人類科學(xué)技術(shù)事業(yè)的全面發(fā)展，物理實驗技術(shù)和工程技術(shù)更一直來是親密相融相通、難舍難分的。物理實驗中的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容對理、工科學(xué)生來說，應(yīng)當(dāng)是一門必修的、獨立的基礎(chǔ)課程，它之所以是必修的基礎(chǔ)課程，因為它不僅是學(xué)生進入大學(xué)后接受系統(tǒng)物理實驗知識、實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，也為后繼的理論和實驗課程打下必備的基礎(chǔ)。
它要培養(yǎng)學(xué)生能靈活運用自己的知識，用腦認(rèn)真地設(shè)計、協(xié)調(diào)、指導(dǎo)和監(jiān)視實驗的全過程，它擔(dān)當(dāng)著對學(xué)生的一種特殊的用腦動手、智能與技能綜合協(xié)作訓(xùn)練的使命，通過嚴(yán)格的這種訓(xùn)練，學(xué)生不僅學(xué)到了一些重要的物理實驗方法，還接受了以科學(xué)態(tài)度處理各種事物的教育，初步錘煉了用腦動手的能力，為在未來的工作崗位上不自覺地在物理思想、物理方法和物理實驗技術(shù)、技能及技巧的協(xié)助下，創(chuàng)造性地解決工程技術(shù)問題提供有利的條件。鑒于此，我們在推進教學(xué)改革、優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)的同時，應(yīng)當(dāng)確�；A(chǔ)課程在人才培養(yǎng)這個系統(tǒng)工程中的重要地位，最大限度地保證學(xué)生在基本能力方面的嚴(yán)格訓(xùn)練，使我們的一系列教育及教學(xué)改革步入良性循環(huán)的軌道。
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