浅议大学物理实验课程中对能力的培养

1 浅议在工科大学物理实验教学中对实验能力的培养

李韶杰 （姓名）

（陕西科技大学理学院，陕西 咸阳 712081）

摘要：本文从工科大学物理实验课应如何培养学生的实验能力入手，概括地阐述了实验能力的内含，并提出了培养学生实验能力的几个途径和方法。

关键词：工科大学物理实验；实验能力；设计实验；开放式实验

ON THE ABILITY CULTIVATION IN THE ENGINEERING

COURSE COLLEGE PHYSICS EXPERIMENTAL TEACHING

LI SHAO-JIE

（College Of Science，Shaanxi University Of Science & Technology,XianYang，Shaanxi，712081，China）

Abstract: This article begins with how to cultivate the students’ experimental ability of college

physics then expounds the meaning of experimental ability in general, some methods of

cultivating the ability are also mentioned.

Key Words: Engineering course college physics experiment；Experimental ability；

Experiment design；Experiment by the students themselves

1 引言

科学技术的发展离不开科学实验。尤其是在当前，科学发展的特点之一，就是先进的实验方法与技术不断地进步和被采用，新理论的发展与实验工作结合得更加紧密。同时，把先进的科研成果应用于实际工程技术和生产之中，实验又是一座重要的桥梁。作为培养高级工程技术人才的高等工业学校，就应当是一方面从科学知识的总汇当中精心挑选最精华的部分，用科学的、有效的办法传授给学生；另一方面，要特别注意培养学生获取知识、从事实际工作的能力。因此，实验课在工科大学里应占有一定的比重。大学普通物理实验课是一门独立的必修课；是对大学生进行系统的实验方法和实验技能训练的开端，也是培养学生实验能力的一个极为重要的教学环节；又是后续实验课的基础。

目前，一些学校实验教学的基本模式多数是学生在教师指导下一个接一个地做已经安排好的实验，他们获得的实验知识不够丰富，学得比较呆板，运用所学知识处理和解决实际问题的能力较差，因而改革实验教学、提高教学质量，有待于需要做多方面的工作，如充实教学内容、改革实验教学方法、更新仪器设备等等。笔者认为，当前无论是从培养人才的需要，还是从实验教学的现状来说，要特别强调的则是加强对学生实验能力的培养。为此，本文对实验能力的内含、加强对学生实验能力培养的途径和方法等方面提出了一些看法。

2 实验能力的内含

大学普通物理实验课程，要培养学生用实验方法研究物理现象，探索物理规律，或者完 2 成某些实际应用课题的能力。具体说来，这些实验能力应包括以下几个方面：

2.1 设计实验的能力

意指根据实际课题的需要，提出可行的实验方法；根据其精度的要求，提出可行的实验方案，选用合适的仪器，考虑必要的、恰如其分的实验条件。在选择具体的测量方法时，要在了解各种方法特点的基础上进行比较、选取。在选用仪器装置时，要既能满足需要又不做不必要的过高的要求。需要时，还要自行设计实验装置。

2.2 部署和安排实验的能力

意指对实验的步骤和测量方案做出合理和有效的部署与安排，在实验过程中注意保证实验设计所要求的条件，为研究某一规律或弄清某一问题而改变某些条件或参量的数值，进行试验。避开一些难以测量或难以测准的量，以易测或易测准的量而代之，或采取有效的方法舍去某些不好测的量。善于抓住实验中主要的误差来源，集中力量去解决它。而那些对实验结果无多大影响的调节和测量则不必去白费精力。

2.3 实验的动手能力

意指正确地使用仪器和进行各种基本的操作，在既定的设备条件下得出尽可能好的实验结果。具有一定的实际操作能力，能解决实验技术中的一般性问题，自己动手制作一些样品、元器件等。

2.4 处理实验数据和分析实验结果的能力

意指采用合适的方法和工具（包括计算机）去处理数据，在实验中最有效地取得和利用所能获得的实验数据。随时对实验中的测量结果（包括中间结果）进行分析判断，对各种因素可能引入的误差进行估计。对实验结果进行全面的误差分析，评定其精确度，或从中提出改进实验的途径，或做出适当的解释和评价。用不同的方法，从不同的角度进行试验，作对比分析等。

2.5 观察实验现象，进行思考的能力

这是实验素质的重要方面。实验过程中会出现各种各样的现象，要习惯并善于去观察、捕捉、思考，能抓住其中的关键。这些现象是在预期之中还是在预料之外，要先有个估计，再有个分析和判断。承认实验事实，设法去肯定实验事实，在实验事实的基础上进行思考，理论联系实际地进行分析。在整个实验过程中一直处于积极的思维状态，敢于和善于捕捉机遇，提出问题，开辟解决问题的途径。

以上所列举的几个方面的实验能力，是作为整个实验课的培养方向而提出来的，对学生在学习期间不作过高的要求。 3 3 培养学生实验能力的途径和方法

在加强对学生实验能力培养这个问题上，要根据我国的国情，要考虑学校的具体条件，在现有条件的基础上，走出自己的路子来。下面，就结合我们学校的现状，谈以下几点看法：

3.1 实验能力的培养，要以一定的知识和技能作为基础

大学生来自五湖四海，各地的中学实验条件各异，学生水平参差不齐。基于这种考虑，笔者认为在大学生入学后，首先做一定数量的安排好的实验，教给学生一些最基础的实验知识和技能是十分必要的。如果从一开始就实行“开放式实验”，做“设计实验”，那么，会使大多数学生无规矩可循，无方法可依，无从着手考虑问题，而且缺乏必要的、严格的基本训练，反而会形成很不好的习惯，影响将来实验能力的提高。

知识和能力是密切相关的。知识的获得、实验技能的训练，不能与能力的培养截然分开。在每一个实验中，它们是有机地结合在一起的。知识面越广，技能越强，分析问题、解决问题、提出问题的能力也会相应地增强。学生对一些著名实验中的好的实验方法和物理思想知道的多了，才会有启发、有联想，才可能在实验工作中想出好主意和好方法。从而具有驾驭工作的能力。

3.2 实验能力的培养，要循序渐进，逐步放手，不同阶段采取不同的方式

随着学生实验知识的不断积累，实验技能的不断熟练，实验能力的不断提高，可以逐步放手，在不同阶段的实验教学中，采取不同的方式。譬如：在普通物理实验阶段，以做一个安排好的实验为主，其中基本实验约占总学时的50％，选作实验约占35％，讲授约占5％，设计实验，包括小结、测验约占10％。具体做法可以是：在作了一个阶段的实验以后，结合复习、测验，安排一次设计性实验。比如学生开始做了九个实验以后，就出几个小的实验题，让学生利用已学过的知识及仪器，自己安排实验方案，选用实验仪器，进行操作。虽然每个学生只选作一两个题目，但是要做全面的准备。对于中级物理实验，也可以仿照类似的做法。

3.3 实验能力的培养，要从多方面着手

教学实践表明：“设计性实验”和“课外实验”等是培养学生实验能力的一种行之有效的方式，但是，不要局限于一点，要从多方面着手。基于知识与能力关系的考虑，在普通物理实验中，应把一些包含具有普遍意义的实验方法或精彩的物理思想的实验，有意识的安排在基本实验之中，比如：直接或间接地用实验来验证物理规律的方法；分别地或综合地研究各个物理量之间关系的方法；常见的消除系统误差的方法；作全面的误差分析、评定实验结果精确度的方法等等。在选题上，可以安排学生做“失败”的实验，从中所得到的训练和培 4 养也许会比“圆满”的实验还要多。另外，还可以选些研究性的实验题目，包括那些实验结果不是已知的，要学生通过实验自己去分析得出结果的实验。以适应具有不同水平、不同要求的学生。随着知识经济时代的到来，计算机辅助实验教学已经开始普及，这也是我们应该选择的主攻方向。

3.4 实验能力的培养，主要是通过学生本身的实践过程进行的

知识需要积累、消化，能力的培养需要反复的磨练，这些都需要在做实验的过程中进行。知识不会自动地变为能力，学了一个很好的实验方法，不见得就会把它用到别的实验上，驾驭知识的能力是要通过实践。因此，要尽量保证或扩展学生做实验的时间。实验课的总学时不能减少而要设法增加，学生做实验的个数要保证一定的数目。

3.5 实验能力的培养，要发挥教师的主导作用，并且要调动学生的学习主动性

学校的教学过程就是在教师指导下的学生的认识过程。因此，教师的主导作用是不能忽视的：而学生学习的效果如何，又与学生主观上求知的精神状态分不开。教学计划的安排、实验的选题、仪器设计、讲义的写法等等方面都是体现了教师的主导作用。

教师主导作用的另一个重要方面应是在学生作实验时给以好的引导。这对学生实验动手能力的培养有极大的影响。好比演戏，有了剧本道具之后，演员的演出效果与导演的水平有极大关系。同样的一本实验教材，一套仪器，可以让学生干巴巴的测出数据就算了事，也可以使学生思想很活跃，考虑许多问题，得到更多的收获。这都与教师能否在课堂上进行精心的指导有很大关系。只有教师引导的好，学生学习的积极主动性才能发挥的更好，才能更有效地培养学生的实验能力。

4 培养学生实验能力需要过硬的师资

要提高实验课的教学质量，加强对学生实验能力的培养，教师的科学水平和教学水平具有决定性的意义。常言道：“名师出高徒”。教师的气质和作风会给学生以无形的深远影响，具有不同风格的教师无疑会把自己的影子留给学生。如果教师本身没有经过科学的训练，或者仅仅懂得讲义上的一点点东西，比学生先走了一步，那就不可能对学生有好的教育和引导，不可能有效地加强学生实验能力的培养，因此，一个担任实验课的教师，应该具有扎实的理论基础和较丰富的实验工作经验，能够从事独立的科学研究和教学研究，知识面宽，思维想象力丰富。

除了科学水平之外，教师还必须热爱实验教学工作，深入地掌握教学内容，善于抓住每个实验的精华，对实验课程的意图有充分的理解，善于把握住学生。并且能对不同学生提出的各种问题，得心应手地加以引导和解决。因此，必须设法不断提高实验教师的水平，建立 5 起一支能文能武的过硬的实验师资队伍。

当今，我国已经加入世贸组织，知识经济已见端倪，国力竞争日趋激烈，高等工业学校担负着培养和造就高素质的创造性人才、促进知识创新、推动科技向生产力转化的重要任务。为了迎接知识经济的挑战，深入地进行探讨有关培养学生实验能力的问题，应当作为教学的一个独立的任务来完成，当作教学的一个重要目的来看待。总结这方面的经验，仍然是教育工作者的一个相当艰巨的任务。

参考文献

1 孙喜亭，靳希斌，陈孝彬著．教育学，北京：中央广播电视大学出版社，1987

2 雷江旺著．创造教育，西安：西安交通大学出版社，1989