大学院校物理实验论文范文第1篇
摘要 在分析建构主义学习理论的基础上，探讨基于建构主义学习理论的任务驱动教学模式在大学文科物理探索实验教学中的具体实施，旨在促进大学文科物理探索实验的发展。
关键词 建构主义；任务驱动；大学文科物理探索实验
为满足当今社会对复合型人才的需求，我国一些大学纷纷开展通识教育。通识教育以补差为特点，对理科学生进行人文社科知识素养教育，对文科学生则进行自然科学素养教育，目的在于提高学生的综合素质。物理学是一门以实验为基础的自然科学，开展大学文科物理探索实验不仅能有效改善文科学生数理基础薄弱、自然科学知识贫乏的现状，而且利于提高其动手能力，培养创新思维，符合社会对人才的要求。“任务驱动”是实施探究式教学模式的一种教学方法，尤其适用于学习操作类的知识和技能[1]，将任务驱动教学模式应用于文科物理探索实验教学有利于教学的顺利进行。
1 任务驱动教学模式的理论依据
任务驱动教学模式是建构主义学习理论引导下的教学模式之一。建构主义学习理论认为，学习是获取知识的过程，学习者对知识的获取不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的。建构主义提倡教师指导下的以学习者为中心的学习，也就是说在教学中要体现“双主”的关系，即教师为主导，学生为主体。建构主义把“情境”“协作”“会话”“意义建构”作为学习环境中的4大要素。强调通过创设利于学习者意义建构的问题情境，使学习者在这种环境中利用必要的学习资料与其他学习者共同分析探讨、交流合作，从而提出问题、解决问题，实现意义建构的最终目标。
2 任务驱动教学模式的构建
任务驱动教学模式是指教师把教学内容设计成一个或多个具体的任务，学生根据问题的难易程度，以个人或小组合作形式完成具体任务，最终掌握教学内容，达到教学目标的一种教学方法[2]。该模式很好地体现了建构主义所强调的“情境”“协作”“会话”“意义建构”4大要素。其实施过程因教学内容和学习者特征的不同而有所差异，一般可分为以下几个步骤。
2.1 设计任务设计任务是该模式的关键。教师要从学生的实际出发设计任务，任务的提出遵循以下原则。1）情境性。根据学生的认知水平、兴趣爱好设置贴近学生学习和生活的任务。2）可操作性。任务的设计应该符合学生“最近发展区”规律，易于让学生调动原有的智力背景来建构新的知识体系。3）灵活性。完成任务的方式可以多种多样，充分发掘学生的发散性思维，留给学生发挥、创造的余地。
2.2 分析任务学生接受了所呈现的任务后，仔细分析完成任务需要做的事情，可能遇到的问题，即将教师所呈现的任务进一步明确化、具体化。
2.3 完成任务完成任务是该模式的核心。在任务完成过程中，教师提供一种“暗箱式”指导，引导学生思考，培养学生解决问题的能力，从而体现建构主义所强调的以学习者为中心，教师为主导，学生为主体的教学思想。
2.4 评价结果评价是对学生完成任务情况的及时反馈，主要是生生之间以及师生之间的交流，在交流的过程中互相启发，取长补短，对知识产生新的认识。教师的评价应以鼓励为主，增强学生进一步学习的动力。
2.5 引申任务评价完成后，教师要启发学生对任务解决方案进行归纳总结，分析比较不同解决方案的差异，以达到举一反三、触类旁通之效，实现知识的系统化，完成意义建构。
3 具体实施
任务驱动教学模式以“任务”为主线，在整个教学过程中要体现“学生主体、教师主导”，“创设情境、激发兴趣”，“协作会话、促进建构”的建构主义教学思想。笔者以电学实验部分的“避雷针”实验项目为例，说明任务驱动教学模式在教学中的具体实施。
3.1 创设情境，提出任务建构主义强调“情境”的创设，良好的教学情境有助于学生产生积极的情感，激发求知欲，使学生在“乐”学中掌握知识，培养能力[3]。创设“问题情境”也即提出“任务”，就是在学习内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”，把学生引入一种与问题有关的情境的过程[3]。任务的设计必须充分考虑学习者的原有知识基础和技能，要贴近生活，有一定的灵活性。
例如在“避雷针”这个实验项目中，可以设计以下几个任务：1)雷雨天气在比较平坦空旷的地方行走安全吗？为什么？2）天空形成的闪电为什么都呈竖直状态而非横向？3）导体表面电荷的分布与导体的形状有关系吗？4）本实验中同时给等高的尖端导体与球形导体通电，哪个会先放电？5）你认为避雷“针”表面做成圆弧状好还是尖端好？为什么？6）摩天大楼顶部小小的避雷针是如何保护建筑物免遭雷击的？任务从生活常识引出，激起学生探索的兴趣，然后逐步深入，让学生带着一个个的问题进行学习。
3.2 分析任务，发现问题学生接受所呈现的任务后展开讨论，分析完成任务需要首先掌握的知识点，存在哪些问题，如何解决这些问题。此处提出的新问题实质就是将教师设计的任务进一步细化。例如学生在分析第3个问题时会产生这样的疑问：电荷在导体中是怎样分布的？学生提出问题后有效利用掌握的资料与小组成员协商讨论，解决问题。这里谈到的提出问题、解决问题，都是学生在分析任务的过程中遇到的初步问题，这些问题的解决在一定程度上为顺利完成任务扫除障碍。但在有限的课堂时间内，学生不可能通过分析任务发现所有问题，对于任务中存在的其他问题，有待学生在完成任务的过程中提出并解决。
3.3 协作学习，完成任务完成任务的过程是学生动手实践的过程，并在亲自操作中发现新的问题。例如在这个实验中，学生发现等高情况下尖端导体先放电，进而产生疑问：如若高度不同，又会产生怎样的结果？带着问题动手操作，经过实验验证，使学生进一步加强电荷在导体表面的分布与导体形状有关，导体尖端电荷积聚较多的意义建构。需要强调的是，在完成任务的过程中，教师要时刻注意观察每个小组的学习情况，引导学生积极协商、会话，对于学生协作讨论仍无法解决的问题给予一定的帮助。这种帮助不是答案的直接陈述，而是引导学生积极思考，发挥小组的集体力量解决问题。
3.4 及时评价，引申任务评价可以在小组成员之间以及学习者与教师之间进行。学生完成任务之后，先进行组内互评，小组成员之间就各自对探索内容的最终认识以及完成任务过程中的一些想法与感受进行交流，取长补短，使自己解决问题的思路更为开阔。然后选出代表将小组探索的最终结果讲给教师。教师对学生的探索成果应尽量给予肯定，对存在的问题给予引导、纠错。在确认学生完成教学任务后，教师应启发学生进一步思考，分析实验原理在生活中的实际应用，整理在完成任务过程中的感受，思考问题解决方法对自己的专业研究的启示等，并以书面形式提交给教师批阅。
4 结束语
任务驱动教学模式在大学文科物理探索实验教学中的有效应用，有利于教师围绕教学目标展开教学，有利于培养文科生的逻辑思维能力，有利于创新思维人才和复合型人才的培养。当然，这种目标的实现还需要教育者在现代教育观念的引导下，切实做好指导学生认真完成实验预习，精心选择实验项目，维护实验仪器等工作，从而促进大学文科物理探索实验的进一步发展，实现教育的最终目的——人的发展。
参考文献
[1]刘丽敏,李长江,刘晓来.大学文科物理教学探索[J].物理与工程,2004,14(1):59
[2]赵凯.对任务驱动教学模式的一点思考[J].计算机教育报,2003(21)
[3]何可抗.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社
大学院校物理实验论文范文第2篇
摘 要 以物理学导论的教学为例，探讨导论课程在教学内容安排、教学方法选择以及教学组织形式等方面的问题，阐明物理学导论教学要想达到课程开设的目的，必须从“导”字入手，重在知识的趣味性、系统性和实用性，逐步引导学生走上物理科学之路。
关键词 物理学导论;通识课程;混合式课程
Guiding is Key to INTRODUCTION//GAO Shoubao， MENG Qingtian
Key words INTRODUCTION TO PHYSICS; general courses; blen-ded curriculum
0 引言
物理学导论是为高校物理专业新生开设的一门通识课程，主要介绍物理学的基本概念、基本理论和基本发展脉络，简要介绍物理学知识与科技前沿领域的联系。通过本课程的教学，一方面可以帮助学生了解物理学的基本知识，为进一步开展学习和研究奠定基础;另一方面是为帮助学生了解物理学在现代科技中的应用，培养他们对科学研究的兴趣，领悟科学研究中的思想和方法，提高分析和解决问题的能力，进而热爱科学并投身到物理科学的工作中。
考虑到目前全国基础物理教学形势，为适应大学物理教学需要，不少高校先后开设了物理学导论或类似课程，也有了一些值得借鉴的做法。比如，吉林大学物理学院一直重视物理学导论的教学工作，摸索出一套行之有效的教学方法，使学生对学习物理、从事物理科学充满信心，特别是张汉壮教授总结多年的教学经验后编写的《物理学导论》教材，被全国多所高校使用[1];长江大学物理与光电工程学院为新生开设的物理学概论也是一门导论性质的课程，该课程结合物理学史的介绍，帮助学生了解物理学的内容和方法，认识物理学的重要地位和应用前景，激发他们对物理的学习兴趣[2];东南大学在文科专业中开设的物理学概论课程，虽然与开设物理学导论的目的不完全相同，但其中的一些做法，比如重视和强化学科间的相互渗透、提高人才的自然科学素养等，都值得在物理学导论的教学中参考[3]。
由于所处的教育环境不同，国外高校历来重视在大学物理新生中开展物理学导论类似课程的教学。特别是既有理论也有实验的美国华盛顿大学物理学导论课程，无论是教学内容还是教学模式，都很有特色。该课程的实验项目内容紧扣理论教学环节并尽可能澄清课堂学习的一些问题。实验讲义以物理史实或以身边易于实践的自编故事为引子，切入原理并让学生继续展开实验。以物理系和网络上可寻的与实验相关的科技前沿发展背景为延伸，注重学生兴趣导向[4] 。美国塔夫茨大学罗纳德教授研究团队基于交互式教学的物理学导论课程改革也取得很好的效果，他们的研究表明，交互式教学法在班级授课的形式下，针对不同教学内容，对于中学与大学的所选样本都具有良好的适用性。特别是对于大学生，他们学习的主动性更强，教学效果更加显著[5]。可以这么说，为了搭建好中学物理和大学物理学习的桥梁，让更多的学生走上物理之路，物理学导论课程的开设已成为国外知名大学物理学教学的趋势[6-7] 。
通过以上介绍和分析可以发现，国内外在大学物理教学中非常重视对物理学知识的入门和引导，无论是以导论的形式，还是以概论的形式，“导”很重要。在这方面，笔者也深有体会。为了适应大学物理教学的新形势，最近几年，学校也在物理学各专业开设了物理学导论课程。教学实践表明，该课程的开设确实提高了学生学习物理的兴趣，增强了学生立志投身物理科学的信心。对于这种通识性质的课程，教学内容涉及多個学科部分，为了“导”好这门课，相关任课教师还是进行了一些探索和尝试，也摸索出一套引导学生走上物理之路的做法。本文将从教学内容的组织、教学方法的选择及教学过程的控制等几个方面，简要介绍物理学导论课程教学需要注意的一些问题，特别强调在教学中对“导”的理解和实施，供读者参考。
1 教学之导
物理学导论课程的开设旨在引导学生把握物理学的知识结构，提高他们学习物理的兴趣，进而走上物理科学之路。然而作为一门知识性和逻辑性较强的学科，物理学在高中阶段就被学生认为是一门较难的学科，选考学生相对较少。考上物理专业的大学生，虽然这方面的问题没有那么突出，但受到的影响也不容忽视，因此，在大一阶段开设导论课程就显得尤为重要。这里以这几年物理学导论课程的教学为例，介绍导论教学中的一些做法。
1.1 做好铺垫
物理知识具有其自身的逻辑性。这是物理教学的优势，但也给导论教学提出挑战。不像美国华盛顿大学等开设的物理学导论课程，既有各专业理论部分，也有相应的实验课程配套[4]，因而实际上是将其开设为一门综合课程。而如前所述，我国高校开设的物理学导论课程是一门通识课程，更加注重物理学的入门，强调对物理学重要性的认识，而不是全面系统地介绍物理学知识，因而在介绍相关物理学内容时做好铺垫尤为重要。
1.1.1 介绍物理学史，明史方能明智 与其他物理课程教学有所不同，物理学导论的教学有其特殊性，这种特殊性主要体现在相关物理知识群的导入上。特别是对于一些概念和规律难以深入理解的知识群，了解其发现（提出）和发展的过程，是激发学生学习兴趣、把握相关物理思想的关键。而结合不同的物理内容，适当介绍相关的物理事件以及为物理规律的发现作出贡献的物理学家的事迹，不失为吸引学生注意力，培养学生科学思维、科学态度及社会责任感的有效途径。
众所周知，相对论的教学是大学物理教学的难点之一。为了克服这个难点，在进行物理学导论教学时，就是借助物理学史来帮助学生理解爱因斯坦当时建立相对论的思想历程。人们认识运动物体是从认识参考系出发，逐渐形成相应的时空观的。为了描述物质及其运动，古希腊哲学家亚里士多德提出“以太”的概念，并为之后的诸多物理学家（包括牛顿）所推崇，然而迈克尔逊—莫雷实验的“零”结果实际上对“以太”概念予以否定，特别是使其失去了作为绝对参考系的特质。正是爱因斯坦通过对时间概念的重新分析，在两条基本假设的基础上，推导出物体的“动尺收缩”、时间的“动钟变慢”及同时的相对性等，才形成一套新的时空观，建立了狭义相对论[8]。
狭义相对论的建立过程告诉人们，一个强大理论的建立，并不是某一个物理学家的功劳，而是一代代物理学家共同努力的结果;不仅需要严格的逻辑推理，有时候还需要一定的挑战性思维和批判精神。对于刚步入大学校门的学生来说，这种导入方式对于培养他们的科学态度和创新精神显得那么重要！
需要指出的是，按照高师院校的要求，在大学二年级会开设物理学史选修课，因而对物理学史的讲解并不是物理学导论教学的中心任务，这里介绍物理学史的主要目的在于引导学生了解和认识物理规律的发现过程。
1.1.2 利用知识结构 开设物理学导论课程，教学内容是按照力学（包括理论力学及量子力学）、热学（包括热力学和统计物理学）、电磁学（包括电动力学）、光学、原子物理（包括分子物理及凝聚态物理）和相对论等的次序来安排的。显然由于学生的知识储备不足，一些内容的介绍会给学生的接受带来一定的难度。把握知识脉络、理解各个知识点在知识群中的相对地位，是进行导论教学的关键。为方便学生了解和把握物理规律的发现过程和物理本质，结合学生的认知规律和知识结构，从以下两个方面开展教学工作。
1）由易到难：以理论力学部分的教学为例。物理学导论一开始介绍的是力学部分的内容，相对来说，学生在中学阶段有了较为坚实的质点力学知识基础。在导论教学中充分利用这个基础，参照质点运动的规律来处理刚体的运动。比如在介绍刚体的定轴转动时，将其规律与质点的运动规律作类比（力/力矩，位移/角位移，速度/角速度，加速度/角加速度等），然后将刚体的运动分为质心的平动以及刚体绕质心的转动，前者利用质点运动规律来处理，后者则利用刚体的定轴转动来处理。其他比如分析力学中的虚功原理、哈密顿正则方程等，相关部分也采取了类似的教学方式。这种由易到难的类比教学方式，不仅减少了教学难度，也对学生将来系统学习理论力学树立了信心。
2）由浅入深：以量子力学的教学为例。大家知道，从薛定谔方程的建立到其用来处理微观体系的量子力学问题，波函数的概念贯穿教学始终。因而波函数概念的建立是引导学生认识量子力学的出发点，也是量子力学教学的立足点。区别于理论力学内容的引入方式，在物理学导论中对量子力学内容的介绍采用的是紧扣切入点、由浅入深的教学方式。首先从电子的狭缝衍射出发，通过对一个电子和多个电子衍射图纹的比较，给出微观粒子的波粒二象性，進而引出描述这种性质的波函数，并进一步介绍该波函数所满足的薛定谔方程。当然，薛定谔方程的求解不是的教学目的，在引入薛定谔方程后，可以简单介绍薛定谔方程的求解在实际中的应用，让学生了解量子力学所解决的主要问题。这样就达到了介绍量子力学基本知识、引导学生认识量子力学重要性的教学目的。
1.1.3 突出知识应用 物理学导论的主要目的就是认识物理、激发学习物理的兴趣。为达到此目的，介绍物理知识的应用不失为一个好方法。物理学作为一门应用性比较强的学科，知识的应用理所当然可以在每一相关内容的引入中发挥作用。以“原子分子物理及凝聚态物理”部分的引入为例，介绍相应的做法。
众所周知，新材料是未来经济的主要增长点之一[9]，而新材料的研发离不开原子分子物理学、特别是凝聚态物理学知识。结构决定功能，作为分子生物学的一个经典理论，也是新材料研发所遵循的一个基本准则。科技和社会发展所需要的新材料，其功能的实现肯定与一定结构的原子及分子团簇相关，寻找这种原子及分子团簇正是原子分子物理和凝聚态物理研究的内容。在“原子分子物理及凝聚态物理”教学中，正是按照这个思路导入相关内容的。特别是目前人们比较感兴趣的石墨烯纳米材料，也是基于对碳原子及其团簇性质的充分认识而研发出来的，其优良的光学、电学、力学和热学性质在未来科技发展中必将发挥重要的作用。这种教学方式无疑会激发学生学习物理的兴趣，从而坚定他们从事物理的志向。
同样，肆虐全球的COVID-19疫情，从发生、传播到最终控制和战胜疫情，其过程学生历历在目。在未来介绍原子分子物理内容时，可以利用这个事件，让学生充分认识在疾病的早期发现、疫苗研制、药物设计与及时治疗等过程中，原子与分子物理学所能发挥的作用，这对于学生加强专业知识的学习也是大有裨益的。
1.2 提供学法
同其他一些具体学科不同，物理学导论课程涉及大学物理的诸多学科，但由于学时和学习基础的限制，不可能对每部分内容都做系统介绍，要求学生在短时间内系统地掌握这些知识也是不现实的。为了达到物理学导论的教学目的，在教学中也有意识地指导学生如何学好这门课程。具体要求包括以下几个方面。
1.2.1 珍惜课堂时间 课堂教学也是大学教学的主要形式。在大一阶段，由于多门公共课和专业课同时开设，学生学业任务繁重。在这种情况下，物理学导论的学习就必须充分利用课堂教学时间。然而一个不能回避的问题是，由于导论课程是非主干课程，加之考虑到学生的基础，教学内容深度要求不高，学生对这门课难以高度重视，不易达到理想的课堂教学效果。为了调动学生的积极性并将课堂时间充分利用起来，在集体备课时要求任课教师灵活运用各种教学手段，向课堂要质量，并结合第一节课的“绪论”教学，给学生介绍该课程的学习方略。比如，可以结合具体教学内容，通过讲述相应的物理故事吸引学生的注意力，以激发他们学习的兴趣;在介绍学生较为关切的内容时，可以设计一些问题供学生回答，并增加课堂表现分，调动他们的思维积极性，让他们听课有成就感。
事实上，为了以后更好地开展导论课程的教学，每年都在期末考试的最后一题，要求学生对该课程的教学提出建议。就如何充分利用课堂教学时间等问题，汇总分析学生提供的意见发现，绝大多数学生的建议是多提开放性问题，增加有趣互动——这无疑是广大师生的共识。总之，调动学生学习的积极性是提高课堂教学效率的主要手段，也对教师备课提出更高的要求。
1.2.2 重视课后复习 大学一年级是大学学习的起步阶段，也是培养良好学研习惯的关键阶段。从中学到大学，学习内容发生很大变化，学习方式和方法也必然要发生相应改变。物理学导论课程的学习在这方面显得尤为突出。从教学内容上看，该课程一次课至少要学习一个知识群（比如几何光学知识群、统计物理知识群等），虽然各知识群内容不要求那么深，但涉及知识面较宽，要系统地了解和把握这么多知识点，难度可想而知，此时加强课后复习对学生来说显得那么重要！
区别于其他课程的课后复习，导论课程的复习更注重知识群之间的联系，比如，力学部分质点的运动学和动力学之间的联系，质心的平动规律和刚体转动规律的联系，经典物理和量子物理研究对象与研究方法之间的联系，等等。这些联系都需要任课教师在教学中结合具体教学内容予以正确引导，帮助学生把握知识脉络。另外，在导论教学中除了提供必要的教学参考书以外，还会将课件传给学生，供他们课下复习巩固用。通过课后复习把握这些联系，不仅对于学生整体认识物理的知识结构有重要意义，更为重要的是可以由此养成一个良好的学研习惯，为后续学习和工作形成良好的行为定式。
1.2.3 密切联系实际 知识的运用是学习的有效方法。如前所述，我国所开设的物理学导论课程是一门集普通物理学与理论物理学于一体的通识性课程，物理学的特点也决定了该课程与日常生活及科技实践具有紧密的联系。因此，引导学生主动联系生活实际，是导论课程学习的出发点，也是导论课程学习的落脚点。
在进行统计物理中有关统计分布内容的教学时，先从最简单的物理测量开始，课前让每一个学生提供自己身高，最后统计人数按照身高的分布。结果会发现，身材较矮和较高的人数都较少，而中等身高的人数较多。然后通过视频介绍新中国成立以来我国青少年平均身高变化的情况，并与欧美国家进行比较。通过这种纵横向比较可以发现，身高的分布不仅反映了群体的年龄特征，也反映了群体所在社会的经济发展水平，当然也能反映人种的不同。因此，不仅物理量（比如身高）本身能反映物理特点，物理量的统计分布也能反映物理规律。通过这个例子可以使学生认识学习统计物理的意义。如果课后作业中要求学生再列举几个有关统计物理量的例子，他们必然会对统计物理的学习有更进一步的认识，特别是这种学习方法可以培养良好的思维习惯。
1.3 促进互动
建构主义认为，学习不单是知识由外到内的转移和传递，更应该是学习者主动地建构自己的知识经验的过程，这种建构离不开教师的指导[10]。与这一观点相适应，教学也必须把焦点从教师转到学生，从教师中心转到师生互动。在物理学导论教学过程中，为了提高教学效率，通过加强师生互动环节，把学生的注意力集中引导到教学内容上，提高了课堂教学效率。
寻找互动契合点，了解学生的认知基础，寻找学生的兴趣点是加强师生互动的关键。考虑到学生已经有了高中物理基础，尽管还不是很系统，但足以为物理学导论教学过程中师生契合点的寻找提供有利的条件。在进行导论教学时，一开始学生对这门课到底要学习哪些内容、学到什么程度并不是很清楚。从大家熟知的距离概念出发，通过播放视频，让大家从距离地球几十亿光年的宇宙天体出发，“旅行”到地球，再从肉眼能看到的宏观世界深入原子分子的内部世界，整个过程涉及宇观、宏观、介观和微观，包括了物理学研究的所有对象。用这种方法呈现教学内容，学生倍感兴趣，他们能够结合已知的物理学知识，指出在各个距离范围上所对应的物理学知识范畴，为后续物理学导论相关内容的教学打下较好的基础。
对于当今的年轻人来说，对未知世界的认识是他们的共同渴望，时空隧道就是大家比较感兴趣的话题。然而，时空隧道到底是怎么回事？有没有这种客观存在？大家都渴望了解。正是基于这种考虑，在进行广义相对论教学时，充分发挥学生的主观能动性，让大家先寻找站在迎新晚会三维空间舞台上的感觉，然后引导大家在狭义相对论的基础上，结合四维时空的概念，逐渐认识引力场所导致的时空表演舞台弯曲，而超强的引力会使这种舞台虫洞化，从而成为时空隧道。这种教学方式会使广义相对论的内容显得没有那么深奥，从而让学生感觉更加有趣。
1.3.1 更新教学手段 目前随着科技的进步，特别是教育技术的发展，一些新的教学手段和教学形式应运而生，比如慕课（MOOC，大规模开放在线课程）、混合式课程（将线上教学与传统课堂教学有机结合起来的一种新的教学模式）等。物理学导论作为一门专业通识课程，占有学时较少，基本上采用的是传统教学模式，并逐步向混合式课程过渡。同时推荐吉林大学张汉壮教授的物理学导论在线课程供学生學习。这些课程都要求学生有学习的主动性，将线上内容和线下学习有机结合起来，并主动与任课教师沟通，增强互动，提高学习效率。
另外一个不容忽视的现象是，不少学生在上课时经常看手机。不能否认这种行为可能与教学活动无关，但教师如果能充分利用手机作为教学互动的工具，则可能化羁绊为力量。对于这个问题，采用限制+引导的方式予以解决，即利用所开发的软件，上课时用手机扫码考勤兼锁屏，并在课堂教学的不同阶段对手机解锁，利用软件中开设的各学习专区，让学生提交问题、反馈答案。教师对学生的回答实时展示分析，也可以通过问卷星等工具收集学生听课中存在的问题，由教师课后分别作答，等等。
这种限制+引导的方式，使手机变成课堂辅助教学手段，不仅提高了课堂学习效率，而且提升了学生的参与度。总之，对手机问题的解决要面对现实，正面引导、疏而不堵，这样才有可能让其在课堂上发挥正面作用，成为教学的辅助手段。
1.3.2 鼓励学生参与 物理学导论作为一门专业基础课，学生还是有一定知识积淀的。在课堂教学过程中，可以利用这个条件并结合需要分配学生担任一定的角色，这是促进师生互动的一个良好手段。比如，在进行导论光学部分的教学时，教师先介绍几何光学与物理光学概念的区别，然后请几个学生各给出一个物理光学现象的例子。这种随机提问的方式无疑会促进学生的主动参与，避免教师的单向活动以及学生上课走神现象的发生。
另一个值得提倡的做法是课下分组讨论、课上展示结果，这样既能让学生主动参与教学，也能提高教学效率。电磁学部分是高中阶段的主要教学内容之一，也是与日常生活联系较为密切、大家比较感兴趣的学习内容。在导论有关场的这部分内容介绍前，首先通过微信群给学生布置学习任务，让大家回忆一下在高中阶段所学习的电和磁的关系;然后在正式上课时，各学习小组组长通过微信提交答案。教师教学则是在展示和分析这些答案的基础上，先介绍人们对静电场的认识过程，再介绍恒磁场的理论发展，而对电磁感应定律的介绍使人们对电磁场的认识达到新的高度，为之后电磁波部分内容的介绍打下基础。
总之，学生的主动参与会让他们由被动学习变为主动学习，认识到自己在学习中的中心角色，从而通过问题解决获得一种学习上的成就感。这对于通过导论课程的学习培养学生的参与意识并树立学习物理的信心是非常重要的。
2 教学启示
通过这几年的物理学导论教学发现，从整体上看，学生对这门课还是比较感兴趣的，然而由于学生的基础不同，接力任课教师的教学方式和教学内容也不一样，学生对这门课的认识程度也不一样，特别是在教学过程中所暴露出的一些问题也引起诸多思考。具体来说，要搞好导论课程的教学，笔者认为应该从以下几个方面入手。
2.1 把握学生基础
物理学导论实际上是大学一年级学生的物理导向课程。要达到这个导向的目的，在教学内容的组织和教学方法的选择上必须结合学生的基础。通过与学生的互动来看，虽然学生已经有了一定的高中物理基础，但对知识来龙去脉的认识和灵活运用还欠火候。比如对场的概念的认识，有的学生并不清楚势、场和力之间的联系，缺乏知识的系统性。又比如，当介绍用力学知识去分析一些球类运动的规律时，不少学生缺乏必要的体育常识，反映了他们在高中阶段少得可怜的体育运动基础。从另一个方面来讲，为保证教学过程的顺利进行，教师应利用各种方法和手段（分析学生特点、关注课堂反馈等）切实了解学生身心发展和知识基础，讲解应该从学生的实际出发，选择恰当的教学内容作为导学的切入点，着眼于学生学习的最近发展区，努力达到教学目的。
2.2 规范教学内容
同各门具体物理学科不一样，物理学导论的教学内容突出物理知识的系统性、趣味性和应用性的结合，因而在内容选择上要纵览物理知识全局，注意知识点、线、面和群的关系，在知识的导入、串联和应用上多下功夫。毫无疑问，教师对物理学史的把握是讲好物理学导论的前提。然而，物理学导论毕竟不是物理学史，况且对于大多数师范院校来说，有单开的物理学史课。如果说前者注重物理知识系统性的话，后者则更注重物理学发展的系统性，因而并不赞成用讲物理学史的方法来介绍物理学导论。这里推荐吉林大学张汉壮教授主编的《物理学导论》作为教学参考书，该书注意了基本知识的逻辑性、历史性和实用性的有机结合[1] 。
另外，出于教学内容的考虑，不少高校在物理学导论教学中采用接力上课的形式，但这也可能带来一些问题，比如不同教师执教风格的不一样、内容组织形式的不一致等，从而给学生听课带来不适应。在历次期末考试的最后一题对该课程提出的教学建议中，不少学生也指出这个问题，并建议由一个教师来讲。这个问题的关键在于，任课教师可以通过集体备课来统一教学组织形式，尽量减少给学生带来的不适应。虽然方法可以灵活多样，但应服务于导论教学，以达到良好的教学效果为目的。
2.3 突出联系实际
知识应用于实践是教学的出发点，也是教学的落脚点，无论是课题的引入，还是知识的运用，联系实际是一个非常有效的途径，对于物理学导论这门课的教学尤其如此。在教学中发现，每当介绍与物理学相关的日常生活和科技发展成就时，也是学生全神贯注的时候。这启示教师在备课时应该通过各种方式收集相关物理知识应用的例子，并在教学中灵活运用，这是搞好导论教学一个不可缺少的环节。
另外，理论联系实际也是学生应该具有的优良学风，在日常学习中就应该注意培养。除了在课堂教学中要通过联系实际来引入课题、巩固知识外，在课下也要通过完成作业、课外活动等形式，引导学生主动联系实际、参与科研实践，在实践中认识知识的价值。特别是将课外活动实践与课堂教学结合起来，更能引导学生产生共鸣，提高教学效率。学生在期末考试答题中所给的另一个建议，即多联系生活实践，也印证了这一点。
虽然演示实验是理论和实践相结合的一种重要方式，而且在一定情况下完全可以在教学中使用，特别是对于单节课教学内容较少的课题，但对于物理学导论教学来说，由于单元课堂涵盖教学内容较多，知识范围较宽，除了个别课题可以用之来引入教学外，大多数内容不宜采用这种形式，虽然有学生建议增加一些演示实验内容。
3 结语
本文以物理学导论的教学为例，探讨导论教学过程中必须注意的一些问题，而在这些问题中，“导”字最为关键。从教学过程的每一个环节出发，立足于学生的认知基础，从教学内容组织安排、教学方法设计应用以及教学效果检查反馈等几个方面，帮助学生认识物理学的重要性，提高他们学习物理的兴趣。相信经过广大物理教师的共同努力，一定能引导学生踏实走上物理科学之路，并化对物理科学的敬畏态度为学习物理的动力，为我国的基础科学研究提供雄厚的人才储备！■
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大学院校物理实验论文范文第3篇
【摘要】文章根据对信阳学院大一、大二理工类本科生进行有关大学物理实验开放式问卷调查及对大学物理实验教师访谈的情况，分析和总结了信阳学院大学物理实验教学目前存在的问题，提出了一些提高大学物理实验教学效果的可行性建议。
【关键词】信阳学院；大学物理实验教学；现状；对策
【基金项目】2015年河南省教育技术装备和实践教育研究课题“中学物理实验和大学普通物理实验教学的过渡和统一性问题研究”，项目编号：GZS096。
一、本校大学物理实验教学现状的问卷调查及访谈
（一）学生问卷调查及教师访谈的开展
为深入了解信阳学院大学物理实验教学现状，笔者在部分学生协助下对我校大二、大三理工科各专业本科学生开展了开放式问卷调查，也对我校和兄弟院校大学物理实验教师做了广泛的访谈。关于向学生发放的开放式问卷调查，以“你认为目前信阳学院大学物理实验教学效果如何？具体存在哪些问题”为主题展开，为了便于更广泛收集学生的信息，更好反映每个学生自己个人的看法，所有问题均不设选项。在2017年3月份为期一个星期的问卷调查中，一共向信阳学院2014级和2015级数学与应用数学、计算机科学与技术、土木工程、汽车服务工程、化学、生物科学、生物技术7个专业的学生发放开放式问卷736份，回收621份，剔除回答不完整、回答不认真等无效问卷后，最终得到562份有效问卷，问卷有效回收率达到76.4%。对我校及兄弟院校大学物理实验教师关于大学物理实验教学现状的采访，一部分是面对面交流（针对本校同行），另一部分是通过QQ群和微信群进行网络在线访谈（针对兄弟院校同行），一共访谈了21位独立学院的大学物理实验教师（包含本校大学物理实验教师在内），访谈以“您认为您所在的独立学院目前在大学物理实验教学方面存在哪些問题”为主题进行，同样，所有问题均不设选项。
（二）学生问卷调查及教师访谈的分析统计
我们对回收的有效开放式调查问卷及教师访谈问卷分别进行分析统计，根据所提出问题的频率的高低来总结本校大学物理实验教学的现状，找到目前存在的主要问题。统计结果分别如表1和表2所示。
由表1发现，我校理工类本科生反馈的大学物理实验教学目前存在的问题主要包括：理论课与实验课不同步；没有实验教材，预习效果不好，与中学物理实验存在脱节；实验仪器数
量不足，实验课与所学专业结合的不多，实验报告抄袭较严重等方面。由表2发现，我校及兄弟院校实验教师反馈的大学物理实验教学存在的问题主要是：没有统一的实验教材，预习效果不好；学生对实验课兴趣不高；仪器损坏得不到及时维修；实验成绩考核方式单一；实验室没有计算机，仿真实验和实验数据处理只能手工；实验仪器数量不足等方面。
将表1与表2所反映的问题进行对照，很容易看到不少问题在两个表中都出现了，诸如没有统一的实验教材，预习效果不好；与中学物理实验存在脱节；实验仪器数量不足；仪器损坏得不到及时维修；验证型实验居多，创新性实验太少等。说明教师与学生都意识到了上述问题，这些问题的解决也显得尤为迫切。
二、本校大学物理实验教学改革设想
信阳学院属于三本独立院校，以师范专业为主。最近几年我校对理工科各专业学生共开设了13个大学物理实验项目，分两个学期进行授课。由于条件限制，目前我校开设的这13个实验项目基本上是以验证性实验为主，设计性、综合性的实验较少，不利于培养理工类大学生的实践动手能力和创新精神。
同时，由于学生人数多，实验项目少，实验仪器少，每学期在对各个班级排大学物理实验课时，也难以保证各专业大学物理实验课的排课次序和相关专业的大学物理理论课的授课同步。
基于我们对本校学生的开放式问卷调查统计分析和本校及兄弟院校大学物理实验教师的访谈，并结合信阳学院实际情况和笔者多年的大学物理实验课程授课的体会，对我校大学物理实验教学改革提出如下对策。
（一）师资队伍建设
1.学校每年为物理实验中心的实验教师提供1个去其他同类型知名度高、办学效果好的独立学院考察、培训、进修的名额，以提高实验教师的整体素质。
2.在每学期大学物理实验课全部结束后，物理教研室召开一次“大学物理实验总结交流会”，大家总结上实验课的成败得失，探讨行之有效的实验教学方法，共同进步。
3.学校可增加1名物理实验专职教师，保证9个大学物理实验室的所有实验仪器得到及时的维修，提高物理实验课的课堂效果。
（二）改变教学模式，分专业、分层次教学，科学安排实验项目
根据现今物理学的发展方向，及时更新大学物理项目，把当前实用而贴近生活的一些新技术尽可能融入大学物理实验项目中。实行分层次大学物理实验教学，将物理实验分为三个层次，即基础性实验、综合性实验和设计性实验。因我校是三本独立学院，同时我校以师范专业为主，女生多，男生少，学生普遍基础很差，动手能力不强，这是基本校情。通过对大一、大二理工科学生实施分层次实验教学，可以帮助学生在学习中由浅入深，由易到难，逐步提高动手能力，树立上好大学物理实验课的信心。根据专业特点科学合理安排实验项目，增加专业关联度。
（三）建立科学合理的大学物理实验课程评价制度
目前我国众多高校（包括独立学院）大学物理实验课程的评价制度大部分都是根据期末考试成绩来评价学生对课程的掌握程度，平时实验课表现比重很低，平时成绩和期末成绩的比例一般不高于3∶7。根据平时的大学物理实验课出勤情况、实验参与度、实验数据处理情况等实时记录每个学生在各个实验项目的平时成绩。期末考试为了防止学生投机取巧，可采用抽签的方式让学生不加预习地独立完成其中一个实验项目来评定期末成绩。最后平时成绩和期末成绩按照6∶4进行加权。以此方式激励我校学生多动手，多思考，多创新，真正成为国家需要的毕业能就业、毕业能上岗的应用技术型人才。
（四）编写符合本校实际的大学物理实验校本教材
目前信阳学院大学物理实验教学没有统一的实验教材，各个授课教师自主编写所负责实验项目的讲义，风格各异，学生往往难以适应。实验讲义基本上都是采取传统的以教师为中心，“教师演示一遍，学生依葫芦画瓢做一遍”的模式，这种填鸭式教学死板生硬，不利于激发学生动手实验的兴趣，不利于应用技术型人才的培养。建议物理教研室尽快组织编写一套符合我校实际的大学物理实验校本教材。
1.实验原理应当与大学物理理论课具有连贯性，使学生能顺利接受。
2.每个实验项目均在显眼处标注该实验所需掌握的前期理论知识，同时对学生实验课进行调整，务必保证该实验项目在前期理论课之后进行，坚决避免实验项目超前于所需理论知识的情况出现。
3.剔除一些老旧过时的传统实验项目，增加一些综合设计性实验项目，培养学生的创新意愿和创新能力。
（五）更加重视预习实验，减少操作错误
我校理工类学生普遍不重视大学物理预习实验，对待预习实验往往是实验课前抄一遍实验原理和实验步骤，敷衍了事。很多学生并没有用心去理解和分析实验原理、实验步骤和实验注意事项，导致实验课上常常出现一些学生实验操作严重违反实验操作步骤，致使出现仪器损坏甚至报废的后果，严重影响后续实验课的正常开展。鉴于此，实验教师应该更加严格把好预习实验关。
三、结语
目前，我校大学物理实验教学现状与培养毕业即能上岗的应用型人才的目标还有一定的差距。通過问卷调查和教师访谈，统计分析出目前存在的主要问题，采取“加大物理实验中心师资建设力度；改变教学模式，分专业、分层次教学，科学安排实验项目；建立科学合理的大学物理实验课程评价制度；编写符合本校实际的大学物理实验校本教材；更加重视预习实验，减少操作错误”等措施，相信能提高信阳学院大学物理实验教学的质量，为培养动手能力强，敢于创新、善于创新的应用技术型人才做出应有贡献。
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大学院校物理实验论文范文第4篇
摘 要：本文结合学校的实际教学情况简单地阐述了目前学校物理实验教学存在的问题，提出了实验室开放式教学一种运作模式，即主要以学生主动、积极、独立实验为主，教师启发式指导为铺的教学模式，以培养学生实践能力和创新能力。
关键词：大学物理实验 开放式教学 创新性
物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验是对学生进行综合素质教育的重要课堂，是培养学生创新能力的重要环节。但是，目前大学物理实验教学存在与培养学生实践能力、创新能力相背离的做法，传统的物理实验教学模式限制了学生分析问题和解决问题能力，无法充分发挥学生的主观能动性，限制了实验教学的发展。因此，必须对现有的物理实验教学进行改革，否则，高校的大学物理实验则变成高中物理实验的简单延续。开放式实验教学对于激发学生的学习积极性、培养学生的动手能力、科学实验能力、科技创新能力，提高教学质量起着重要的作用[1]。开放式物理实验教学充分体现了学生在学习过程的主体地位，它把学生推向主体位置，改变传统教学模式中学生被动的习惯，充分地发挥学生在学习中的积极性、参与性和创造性。因此，本文分析本校的物理实验教学实际情况，提出了开放式实验教学的构想。
1 目前学校物理实验教学存在的问题
（1）传统观念的影响，长期以来，人们普遍重理论轻实验，重应用轻基础，各级各类学校遇到需缩短学时时，通常不约而同地砍掉基础实验课的学时。学生也认为基础实验课不过是“测数据，拿学分”。对于必修的基础实验课通常是敷衍了事，上课前几分钟抄预习报告，上课时不仔细听讲，下课前抄实验数据，造成实验报告一样结果。学生普遍认为基础实验学习没用。
（2）实验仪器的影响。目前，我校大学物理实验室承担全校理工科近万人次的教学任务，但是仪器设备不足，实验教学面积不足，无法满足学生一人一台仪器的需求。旧仪器年限长往往已老化，灵敏度不高，新仪器集成度过高，普遍存在稳定性不高，耐用性差，易出故障，在教学过程中，教师和学生大部分精力放在排除仪器故障上；有些仪器集成化程度过高，根本无助于锻炼学生的实验操作能力。学校对基础实验室建设所需经费投入不足够，缺场地少仪器的条件给综合设计性的实验项目开设造成一定的困难，因此，按部就班进行实验的学生大多考虑的是在规定时间内做好实验获得结果就行，没有深层次的思考和知识综合应用，影响了学生实验的兴趣和积极性，也无法提高学生的研究能力和适应社会的能力。
（3）在教学模式上，传统的物理实验教学模式是学生在老师的精心组织和细心的指导下进行实验，老师先详细地讲解实验目的、实验原理、现场具体地重复地演示实验步骤，学生只是被动地听教师的讲解，然后分组进行操作实验。在实验过程中，学生可以不用自己思考，只要机械地按老师的要求操作即可以完成任务，也让学生有机可乘开小差。在这样的学习过程中，学生主体地位很难体现出来，影响了学生的兴趣和热情，不能有效培养学生的独立自主的能力、创新能力、勤于思考的习性，也不能有效管理学生。
进行物理实验室开放式教学在某一程度上可以有效解决仪器和学生实践能力的问题。推行这一教学模式，可以有利于学生充分利用实验室设备资源进行实践活动，激发学生的主观能动性，调动学生积极参与实践活动；提供一个发挥个人潜能的环境，并满足不同水平和不同层次学生的个性要求，从而使学生由被动学习转为主动学习。进而提高学生独立思考、独立操作的能力，更能激发学生对实验的兴趣。
2 开放式物理实验教学初步构想
实行开放式物理实验教学，是教师的主导性作用与学生的主动性相统一的问题。在这种情况下，作为教师在实验教学中如何发挥好主导作用呢？如何正确引导学生，使其主观能动性更好地发挥呢？主要做到以下几点：其关键点应从如何引导学生的设计方案的方法和策略以及实验室管理制度。
2.1 实验内容开放
根据以往教学经验表明，不同专业、不同基础、不同能力的学生，完成同一实验需要的时间不同，完成实验内容的质量也不同，为此我们将理工科必修的物理實验采用两种方法解决：第一，对于每个实验项目内容，以按“基本内容、提高和扩展内容、简单设计性内容”三个层次编排；第二，按实验内容类型开展所有实验时间分三个时间阶段完成。
第一，初级阶段同时开设6个简单的基础实验，如物体密度，电表改装，薄透镜焦距等，这一轮过程，教师于传统教学方式那样，详细讲解实验的操作，注意事项等等，对整个实验设计思想过程进行解释，使学生对物理实验项目有个整体理解，目的是对中学阶段物理实验基础较差的同学给予补课与进行课程前期预备学习，作为学生适应大学物理实验学习的过度阶段。
第二，中级阶段同时开设6个较难的验证性实验，如分光计的调整及棱镜折射率的测定、半导体热电特性综合实验等实验项目，因为经过第一轮的实验培养，教师可以不再具体讲解实验原理、实验操作，仅强调仪器注意事项，而其他让学生更多的自由操作发挥。这样学生对课前的预习，实验内容相关资料的准备会更重视。实验过程中，要求学生靠自己操作，发挥自我能动性、主动性和创造力，从而也避免了学生抄袭。
第三，高级阶段开展几个设计性实验，根据不同学科特点开设不同的实验项目。学生可以自拟内容或选择实验室设计的一批综合性、设计性、研究创新性实验如简易染料太阳能电池的设计、声速传感器实验等供学生选择。学生定好实验项目后，再联系实验员选定仪器、耗材等，实验操作时间可以灵活分一次或多次完成，而在此过程中，教师要对学生的实验技能和科学态度起主导作用，对学生的想法要给予肯定，对突出的同学，可以引导其写论文发表文章，还可以推荐到教师科研课题参与研究，这对学生有很高激励作用。在每一阶段实验中，学生不再固定分组，只要在固定六个学习周内完成开设的实验项目即可，而教师和实验项目也不再是一对一的关系，即一个教师在一个固定学时段内不只是带一个实验项目，而是可以同时穿梭不同教室指导多个实验项目。这样教学方式直接带来的好处，可以避免仪器设备不足造成多个学生同一台仪器的尴尬，暂时解决经费短缺的困难，又可以督促学生主动学习，避免学生依赖教师的习惯。
2.2 教学方式开放
进行开放性物理实验教学应该采用教学方式多样化。如课堂教授式教学、多媒体课件、仿真演示实验。对于仪器在位的实验实行课堂教学；在开放性实验教学中，考虑到学生对各种仪器的了解有限，限制了学生在设计实验方案、选择实验仪器等方面的自由行和灵活性，这时教师应运用多媒体和网络等现代教育技术，制作CAI多媒体课件，采用文字、图片、声音、视频、动画等多媒体手段帮助学生了解实验室所能提供的各种实验器材；对于一些过程复杂或很难实现的实验（如现代物理、统计物理）我们可以引入仿真实验软件，这样即拟补仪器设备不足，又可让学生了解到一些现代物理技术。
2.3 实验成绩评价的开放性
物理实验成绩的开放性是指实验过程评价与结果性评价结合起来，除了必要物理实验报告必备的实验目的、原理、步骤实验结果误差分析外，提出实验改进方案、误差原因深入分析以及其他实验方法比较等内容都应纳入实验报告内，同时还可以加入实验过程中学生設计思想、学生体会到的科学态度与科学思想。实验报告不再拘泥同一格式和内容，如设定满分100分，完成基本内容定位60分，完成提高扩展内容定位80分，对提出巧妙设计思想内容的可以加分到120分，设计性实验可以鼓励学生采用论文模式。
2.4 管理方式开放
开发一个物理实验网上“预约与选修系统”与“教务管理系统”。学生通过“预约、选修”系统可以浏览实验项目，查询实验项目介绍，了解实验要点和仪器操作的注意事项；选修设计性实验，可以选教师提供的项目也可以自拟题目，学生根据自己的实际情况进行实验预约，自行选择设计性实验时间。“网上教务系统”主要设置了实验讨论园地和成绩查询园地。学生可以将实验中的疑问、要求以及不能解决问题和对实验教学的意见放置在留言版中，教学给予相应的解答，学生们也可就某个问题随意发挥展开讨论等等。学生通过成绩查询园地可以及时查询自己的实验成绩，如有疑问可及时来教师沟通。网上教务系统还可以实验室简介、师资情况，教学信息反馈，教学效果调查系统等。
3 开放式实验教学实现的条件
开放性教学构想需要在学校大力支持下才能有效运行。首先学校应加大资金投入物理实验仪器设备建设，大学物理实验开设内容即应包含国家规定的常规型实验，还应有适应社会开设的实用性的综合设计性实验，才能根据不同学科特点开设不同的实验项目。其次建设高水平的实验教师队伍，物理实验的开放对教师提出了更高的要求，教师的知识面要宽，既有扎实的理论知识，也要有丰富的实践经验，学校应重视基础实验教学，聘请专业教师为实验教师，加强对年轻的实验教师培训，制定优惠政策吸引科研能力强的教师搞设计性实验指导，这样有利于引进先进实验技术进基础物理实验室。
大学实验教学的目标定位在培养学生的创造性上，开放实验教学可提供有效的环境。要有效地在实验教学中实现素质教育，必须有高水平的实验教师队伍，先进的科学化的教学内容和教学手段，先进的仪器设备，教充足的实验费用投入，这样才能通过实验室开放获得实现培养学生的实践能力和创新能力的目的。
参考文献
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大学院校物理实验论文范文第5篇
摘 要：大学物理实验教学由于缺乏科学的教学方法，教学效果不够理想，不符合新时代创新型技术人才的培养目标。文章首先对大学物理实验教学的理论基础进行分析，并介绍几种物理规律探索方法。在此基础上，探讨基于物理规律探索的大学物理实验教学模式构建策略，以期通过教学方法创新，提高大学物理实验教学成效。
关键词：物理规律探索；大学物理实验；教学方法创新
前言
在知识经济时代下，高新型技术人才培养是国家经济乃至综合国力发展的源动力。物理学科作为一门重要的自然学科，高水平的专业人才在各个行业中均发挥着重要作用。在学科发展过程中，物理学科形成了一些重要的思想规律和探索方法，这些规律、方法在大学物理实验教学中的融入是提升学生认知能力、培养学生创造力的重要基础。近年来，基于物理规律探索的大学物理实验教学方法受到了学界的广泛重视。应在理清其理论基础和实践方法的基础上，创新教学模式，为国家培养更多实用型创新人才。
一、大学物理实验教学的理论基础
（一）元认知理论
元認知（meta-cognition）是指主体对认知活动的认知，包括当前认知过程、自身认知能力，以及两者相互作用的结果。元认知理论的主要研究内容包括元认知知识、元认知监控和元认知体验。其中，元认知知识是指与认知活动有关的规律和知识，具体包括陈述性知识、程序性知识和条件性知识。元认知监控是指元认知知识的运用过程，即实际认知活动。元认知体验则是在元认知监控中产生的各种情绪，自我效能感较高者会获得较多的积极体验。现代教学中的自主学习能力培养实际就是元认知能力培养，开展教育教学活动要同时关注于学生的认知能力和认知情感发展，帮助学生掌握更多正确的思维方法，提高其自我效能感[1]。
（二）交往学习理论
交往（communication）学习理论又称为人际学习理论或沟通学习理论，是指学习者在与人沟通、交流、互动的过程中，完成知识获取和能力提升的过程。交往学习需要建立在平等、自由的沟通过程基础之上，双方互相尊重，遵从彼此共同的开展沟通，并在沟通过程中获得启发和借鉴。所谓“听君一席话，胜读十年书”，良好的沟通交流往往可以获得意想不到的学习效果，帮助学习者走出思想误区，获得智力和心理的快速发展。在大学学科教学中，交往学习的双方可以使教师与学生或学生与学生，交往学习方式以小组讨论形式为主。一般小组规模为4～8人，围绕某个主题展开讨论。人数过多或过少，都会阻碍沟通交流的充分进行。此外，在沟通过程中的不合理限制、或个别学生的长时间发言，都会影响交往学习效果。良好的交往学习过程应是讨论者提前做好准备，在讨论过程中有理有据的进行辩护，并且在小组内做好责任分工，使讨论过程能够充分进行[2]。
（三）创新思维培养
创新思维（Innovative thinking）的内涵是创新与突破，即打破现有理论、常规的框架，从不同思维角度出发，采用不同的方法，探索未知领域或刷新已有认知。物理学上的每一位伟大科学家都具备优秀的创新思维能力，而且具有勇于质疑、勇于批判的精神。大学是培养学生创新思维的关键时期，一个人在大学时期的身心发展已经较为成熟，具备抽象思维和批判思维能力，思维创造力、思维辩证性不断提高，为物理实验教学奠定了基础。从另一个角度来看，物理实验也是学生创新思维能力发展的最佳途径。因此，创新思维培养与物理实验教学是两个不可分割的部分，应将创新思维培养作为课程教学的核心目的，充分发挥两者的相互促进作用。
二、物理规律探索方法
（一）观察实验法
物理学中的方法论是在物理学发展的漫长过程中形成的科学探索方法，主要包括观察实验法、逻辑思维法、数学方法等。其中，观察实验法是物理学研究的基础，大多数物理规律的发现都源于生活观察和实验验证。比如牛顿发现万有引力，法拉第发现电磁感应现象等。但多数生活中的物理现象只是表面现象，可能得出错误的结论，需要进行科学实验加以验证。比如亚里士多德认为“物体下落速度和重量成比例”，而后伽利略通过比萨斜塔上的两铁球同时落地实验推翻了这一学说。因此，物理学研究是一个观察、实验验证、总结、再观察的循环过程[3]。
（二）逻辑思维法
逻辑思维法是以事实材料为依据，通过归纳演绎、分析综合、推论验证和假说实验发现物理规律的过程。其中，归纳演绎法是基于大量事实依据进行归纳总结，排除次要因素和干扰因素，得到正确的结论。分析综合法是将研究对象进行分解，分别对每个部分进行研究，最后再将各部分研究成果综合起来，完成一个复杂问题的研究。比如物理力学中的分解、合成方法、物理学微元思想等。推论验证法是先根据已知事实提出一个合理的假设，再通过实验等方法对其进行验证，通常需要以大量实验为基础，比如麦克斯韦对法拉第电磁感应定律的进一步研究。假说实验法是针对同一问题提出不同假说，分别采用不同方法对其进行论证，排除错误观点，最终得出相对正确的结论[4]。
（三）数学方法
数学方法一直是物理规律探索的重要方法，数学方法对于物理学研究而言不仅仅是一类计算工具，许多数学思维对物理学研究起到了重要影响。比如物理学中瞬时速度的提出，应用到数学的极值思想，电场强度和磁感应强度的概念设立，应用的是数学中的比值定义法[5]。
各种物理规律探索方法的应用不仅推动了物理学的发展，也为大学物理实验教学提供了基础，基于这些科学的探索方法实验教学流程，可以激发学生的探知兴趣，使学生更容易的理解、接受物理学知识，并掌握自主探索能力。
三、基于物理规律探索的大学物理实验教学策略
（一）教学流程设计
1. 基于上述物理规律探索的大学物理实验教学流程主要包括以下几个环节：实验前准备，物理实验是验证物理推论、假说的重要方法，由前述物理观察实验方法的分析可知，物理研究是一个从观察到实验验证，再到总结的过程。在进行实验前，首先要让学生充分了解物理实验研究的原因和基础，在生活中观察类似现象，或通过查阅资料，了解相关研究过程。因此，在大学物理实验教学前，应预留出足够的时间让学生了解实验研究背景、搜集相关资料，这是培养学生物理实验学习兴趣的关键。应提前两周时间布置实验任务，并以预习报告的形式，检验学生的预习成果，让学生自主设计实验方案。在此过程中，学生可以充分了解实验目的、实验内容以及实验所必需的知识技能，并通过充分的实验前准备，为实验探究效率提供保障。
2. 讨论前准备，基于交往学习理论，为确保学生在物理实验上的讨论效果，在进行小组讨论前，应做好充分准备，让学生明确开展讨论的原因和必要性。学生在准备过程中应充分了解实验涉及的物理规律，根据课前搜集的资料和生活观察，提出合理推论，对实验涉及到的物理量之间的关系进行科学分析，确定实验方法和操作流程。在小组讨论前，教师与学生应做好沟通交流，在与学生的交流过程中，对其小组探究方向加以引导，共同分析完成实验探究的关键要素。在此基础上，确定实验方案，并对实验中的难点问题进行预估，围绕这些难点问题展开充分讨论。
3. 实验与探究过程，在物理实验课堂教学过程中，主要以小组实验和讨论的形式开展，在小组讨论的基础上，还可以进行组间交流和全班讨论。W.Wilen指出：“讨论是一种教师与学生、学生与学生之间开展的教育性、群体性、反思性结构交流。”在讨论过程中，应做到全员参与，激发学生的思维主动性，用于提出自身观点，并通过有理有据的分析辩论，解决矛盾问题，获得统一的认知。因此，实验与探究过程应该是一个问题驱动过程，教师在学生的实验探究中应发挥引导作用，问题引导学生发现知识、探索知识、解决问题。
4. 归纳总结，得出物理规律，经过上述准备和实验过程，学生充分对各种观点进行分析和验证，最后进行归纳总结，得到一般数学规律，并对其进行进一步提炼和总结，得出物理规律。由于学生物理基础的差异性，以及物理探究能力的局限性，教师应充分参与到分析总结过程，引导学生反思实验过程，排除干扰因素，最终得出正确结论，完成实验教学目标。基于物理规律探索的实验教学总体流程如图1所示。
（二）教学方法选择比对
基于目前大学物理实验教学现状，可以将物理实验教学方法分为三大类：1. 传统教学方法，传统教学方法泛指以教师说明、演示实验、学生模仿实验、教师总结为主的传统物理实验教学模式。在该教学模式下，问题的提出、解决方法选择以及最后的物理规律总结都以教师为主，学生的实验过程主要是模仿教师的演示实验，问题讨论和实验方法限制性较强，不利于学生的创新思维发展。针对传统教学模式的多种弊端，目前教育专家和一线教师都在寻求教学方法的创新，以期改变以往教学模式。2. 探究式教学方法，该方法是在新课改要求下逐渐流行起来的生本教学方法，经过多年的研究与实践，教学方法体系已较为成熟。该方法以培养学生的自主学习能力和实践探索能力为主要目的，通过布置探究性学习任务，以小组探究方式开展探究活动，有利于发挥学生的主体作用。但就物理实验教学而言，探究学习方法的内容过于宽泛，缺少对物理思想的关注，由于学生的物理基础参差不齐，多数小组的实际探究效果不够理想。3. 基于物理规律探索的教学方法，目前该方法在大学物理实验教学中应用较少，但从上述教学理论基础分析以及方法流程分析可以看出，该方法是一种适用于大学物理实验教学的科学教学方法，相比于前两种方法教学针对性更强，更有利于培养学生的物理思维和自主探究能力。三种教学方法的比较如表1所示。
（三）教学案例分析
以牛顿第二定律探究实验为例，基于牛顿发现物理规律的过程进行实验方案设计，主要实验仪器为气垫导轨，在实验准备阶段，由学生自主上网或通过图书馆查阅相关资料，了解牛顿生平贡献及发现牛顿第二定律的过程。
具体实验过程如下：
1. 问题提出，探索加速度a、合外力F以及质量m之间的关系，通过实验设计研究总结物理规律。2. 预习情况检查，以随机抽样方式，对学生进行提问，了解学生实验前准备情况。3. 小组探究问题的确定，主要问题包括：（1）如何使用给定仪器设计实验，完成实验任务？（2）气垫导轨和计数器的使用方法；（3）如何应用控制变量法？（4）合外力如何产生？（5）加速度如何测量？采用直接测量法还是间接测量法？（6）实验过程中摩擦力的处理；（7）实验数据处理方法。4. 问题解决过程，通过课前准备，排除明显的错误认知和不可能实现的实验方案，合理设计实验过程。通过查阅教材和相关说明，了解仪器使用方法。采用控制变量法将多因素探究问题转化为多个单因素探究问题的研究，每次只改变一个变量，最后通过综合分析方法，得出实验结论。在牛顿第二定律研究过程，可以在合外力F一定时，探究加速度a与质量m的关系，在质量m一定时，对合外力F与加速度a的关系进行研究。其中的关键是合外力F的控制，通过斜面问题启发学生思维，利用现有给定仪器创造合外力的控制条件。具体方法为将气垫导轨调水平后，在一端垫一块高度为h的垫块，使导轨形成与水平面成α的夹角，以此控制合外力F大小。在此基础上，使用测量仪器测量加速度a，采用自拟表格进行数据记录，绘制图像，从图像中总结物理规律，并对误差进行分析和改进。最终得出两点结论：1. 质量m一定时，加速度a与合外力F成正比；2. 合外力F一定时，加速度a与质量m成反比。
四、结束语
综上所述，基于物理规律探索的物理实验教学方法更适用于大学物理实验教学，有利于培养学生的物理思维，提高学生自主学习能力。通过学习方法的理论基础和主要物理规律探索方法進行研究，可以为大学物理实验教学提供新的思路，改变以往教学模式的不足，采用科学教学方法激发学生的学习兴趣和创新意识。在此基础上，通过合理设计实验过程和理论学习过程，可以充分发挥学生的主观能动性，主动探究物理规律的形成过程和理论依据，从而对物理知识产生更加深刻的理解和认识。
参考文献：
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大学院校物理实验论文范文第6篇
摘要：文章结合当前我国高等工科院校的大学物理实验课程的课程体系特点，从课程体系的优化和学生人文素质的教育等方面提出如何通过物理实验教学，培养学生的创新思维和创新能力，并给出了达到这一培养目标的途径与方法。
关键词：大学物理实验；创新能力；人文素质
“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。”[1]随着现代高新科学技术的发展，社会对人才的要求也越来越高，高素质的具有创新能力的人才是社会渴求的财富，如何开拓大学生的创新意识，培养大学生的创新能力是当代高等教育的重要的任务。大学物理实验是高等工科院校课程体系中一门重要的实践性基础课，对培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力以及严谨的科学态度起着不可替代的作用。在当前的社会转型时期，大学物理实验课程必须与时俱进，要为人才培养的目标而设置，因此，大学物理实验教学要冲破传统的教学思维，不能仅仅把实验作为传授物理知识的手段，训练实验技能的途径，而应把实验教学的努力落实到学生创新能力的培养和提高上[2]。
一、课程体系的优化与创新
课程体系是实验的重要基础要素，也是实验培养目标和提高实验教学质量的核心环节。
1.教学内容优化。目前，大学物理实验的内容大部分是以经典实验为选题内容，强调对物理规律的理解而往往忽视了对创新思维及创新能力的培养。这显然不符合当代社会对人才的要求，因此物理实验的内容应根据培养目标，结合学校的特色和要求，更新实验内容，我校是以培养优秀的工程师为主，物理实验内容的选题应以此为立足点，不断引进新的、与专业对应的实验，大量增加近代的、综合性较强的以及具有较强创新理念的实验内容，力求能体现学科发展的最新方向。当然，物理实验的内容既要有时代的特色，又要符合学生的认知特点，在内容的编排上应有一个由浅入深，由易到难的循序渐进的过程，因此在内容安排上大致分为基础实验、综合设计性实验、创新设计性实验等[3]几个层次。基础实验主要以学习和掌握实验的基本知识和技能为主，通过实验教学使学生掌握常规仪器仪表的调整和使用，学会对实验数据进行科学合理地处理及分析，掌握撰写实验报告的规范和技巧，形成基本的科学实验的素质。由于不同的专业培养目标不同，因此实验的具体内容也应随不同专业而有不同的侧重，结合专业特点来强调对物理知识的理解和应用。综合设计性实验是在学生掌握基本实验知识和技能的基础上，为培养和提高学生综合利用物理知识理论而设置的。实验内容应以综合性的近代物理实验为主，通过教学，训练学生对知识的应用和迁移能力，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。创新设计性实验则是注重培养学生综合应用知识和创新能力，实验的内容是对综合设计性实验的深入及拓展，或者是学生结合自己的专业特长提出自己的设计实验，通过实验培养学生的创新思维，提高学生的自主创新能力。
2.教学方法及教学手段优化。①实验教学过程的优化，由于不同模块和不同学习阶段的实验侧重点不同，因此在教学方法和教学手段上也有不同。基础实验阶段是学生的入门阶段，学生科学实验的素养还未形成，应强调对学生的独立实验、独立操作和独立分析问题能力的培养与训练，要求学生从预习、操作到实验报告撰写独立完成，教师及时指导，必要时还应进行适当的演示和示范，而一旦进入到设计性实验阶段，学生已具备基本的实验知识和实验技能，应该将重点放在对学生的综合应用知识和创新能力的培养上，将实验的主动权交给学生，不仅实验项目由学生自行选择，而且具体实验也不必拘泥于一人一组独立操作，鼓励相似实验内容的同学能相互配合，协作完成，尤其是创新实验，组员之间相互交流可以使思维相互碰撞出创新的火花，于此同时也培养了学生的团结协作的精神。②充分发挥计算机技术的功能，计算机多媒体技术集文字、图形、图像、声音、视频于一体，具有形式新颖，形象生动，情景交融，不受时空限制，适合个别差异等特点[4]。在物理实验教学过程中应充分发挥计算机的优势。学生可以通过网上预习，通过人机对话形式对实验进行预操作，调动学生学习的积极性和主动性，不仅可以提高教学的质量，还可以突破时空的限制，使实验室资源利用达到最大化。实验数据的处理往往是繁琐费时的，可以充分利用计算机强大的计算功能来帮助学生进行实验的数据处理，将学生从繁琐的数据处理中解放出来，把精力放在对实验的改进和分析上。③强化演示实验室的作用，演示实验室中的实验是为配合教学内容由教师操作示范的实验，它涵盖的实验内容从基础到现代，从简单到复杂，它能使抽象的内容具体化，使枯燥的理论生动化，把要研究的物理现象清晰地呈现在学生面前，它不仅可以培养学生的观察能力，而且还可以极大地激发学生的学习兴趣。演示实验的实验项目和内容可以更多地结合自然现象和现代先进的科技成果设置，演示方法可以采用视频演示、实物演示或模拟仪器演示等多种形式，部分实验还可让学生自己操作，激发学生的好奇心。
二、加强学生人文素质的培养
多年以来，我国的高等教育是文理分家的，尤其是高校的基础物理实验教学，只注重物理知识与实验技能的传授，忽略人文素质的培养，从而导致学生缺乏做人做事的深厚根基和思想底蕴，影响到个性的发展和人格的完善。随着人类社会的发展，加强学生人文素质的教育是社会可持续发展的需要，它有利于学生完善人格，活跃思维，激发创新灵感[4]，能在更深层次上提高学生的综合素质。科学的本质在于探索，科学的生命在于创新。大学物理实验教师应该转变自身的教学思想和人才观念，把教学的重心从“注重学生抽象逻辑思维训练”转变为“最大限度地使学生的创新思维和创新能力得到发展”。首先，应保护学生的好奇心，对学生的求异存疑要充分肯定，只有保持与众不同的怀疑精神，怀着对大自然的好奇不断地提出问题，才会有突破性的发现。因此教师在教学中要采用启发式教学，创设问题情境，激发学生的好奇，强化学生对一切事物的兴趣以促进他们的创新思想的形成和发展。其次，要加强对学生创造思维的多种形式的训练，尤其是创造想象和分散思维的训练。
通过优化大学物理实验课程体系和改变传统的教学理念和思维模式，引进先进的教学思想，有目的、多形式地在实验教学过程中加强对学生创造思维的训练和培养，可以激发学生的创新思维，提高学生的创新能力，使“大学物理实验”课程对创新人才的培养发挥自己独特的优势和作用。
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