淺析物理電工實驗教學的探討

摘要：為培養具備現代科技素質的高質量高層次創新人才，物理電工實驗教學必須在教學內容、教學方法、教學手段和教學的環境條件等各個方面展開全方位的改革實踐，建立一種適合當代科技發展的教學新體系，以滿足各層次學生學習需要，并達到激發學生學習積極性、主動性的目的。
　　物理電工實驗課是一門培養學生科學素質為主線的基礎課。它具有豐富的內涵，能引導學生深入觀察各種實驗現象；建立合理的物理模型，定量地研究物高校都質各種運動的變化規律，分析、判斷實驗結果的準確性；激發學生的想象力、創造力。物理電工實驗在培養和提高學生獨立開展科學研究工作的素質和能力方面的教學價值也是其他課程所無法代替的。然而，我國高等教育中存在一個誤區，就是理論教學和實驗教學的地位問題。實際上，大多數高校都把實驗教學放到了次要的地位。這種現象不得到改善，不利于我們國家對跨世紀人才的培養。物理理論教學沒有實驗基礎作支柱，培養出來的學生不會有大作為。物理所要解決的問題，是要通過實驗來進行的，只有在實驗的基礎上才能創造理論，發現理論，完善理論。
　　為了提高物理電工實驗的教學質量，使它能夠充分發揮培養學生動手動腦能力,提高學生的綜合素質，激勵學生的創新精神，還應該在改革實驗內容和方法上下功夫。
一、合理安排實驗課程，促進教學質量的提高：
　　根據教學要求安排實驗課時。課時過少，則學生難以在有限的時間內完成，勢必造成學生急于求成而草草收兵，不能深刻理解實驗內容和目的，影響他們對實驗的興趣；課時過多,則會使學生長時間進行同一個實驗，收獲不大，甚至覺得單調乏味。所以，教師一定要從教學的實際出發合理安排實驗課時。
　　調整實驗教學內容，應綜合考慮知識的難點和重點，對原有的實驗內容進行篩選和整合，減少驗證性實驗。在思路上將實驗分成三個層次：
　　第一，是基礎性實驗，主要學習實驗的基本方法、數據處理、基本儀器的原理和使用。在這一過程中基本是以教為主。學生應當規規矩矩、一板一眼地完成實驗基本程序，才能練成扎實的基本功。對初學者采取“全面講解,教師示范”的方法。
第二、是提高性實驗，主要學習物理電工實驗的設計方法，學會同一問題采用不同的測量方法或同一方法解決不同問題，在這一過程中教師起主導作用，對學習采取“重點講解,提出要求”的方法，有些實驗采取“提出要求,學生完成”的方法。無論采取什么教學方法，對學生基本實驗能力的培養要求不能降低，并創造條件讓學生多動手。
　　第三，是設計性實驗，學生在教師指導下完成了一部分基本實驗后，初步具備了基本的實驗技能，這時就應盡量創造條件轉入設計性實驗教學。在電工實驗過程中培養學生掌握查閱資料，設計實驗方法，根據實驗要求正確選擇實驗儀器，設計實驗線路、實驗步驟，獨立完成操作實驗的能力。
　　物理電工實驗需要訓練的范圍較廣，如何在有限的學時內最大限度地選擇實驗內容，是一個值得探討的問題。我們認為應遵循加強基礎、注意綜合這個原則來選擇。基礎內容的訓練有助于基礎知識的鞏固和培養學生嚴謹規范的科學作風。經過討論，我們選擇基本測量、常用儀器的使用作為基本實驗。學生通過這一層的訓練，主要掌握了儀器的結構和使用方法。并由基本實驗掌握了誤差及有效數字的基本概念。接著，經過篩選，我們將那些物理思想清晰、實用價值很強的經典實驗作為提高性實驗。這些實驗在方法上都有很強的代表性。經過提高性實驗的訓練，掌握了很多物理量的測量方法和手段，通過這些方法和手段的學習，開闊了眼界，掌握了另一個思維方式和解決問題的方法——實驗法,激發了學生的求知欲、想象力和創造力。學生在完成了一定的實驗項目以后，對物理電工實驗的思路和方法有了一定了解，這時我們提供儀器，讓他們完成設計性實驗，由于學生的理論知識比較扎實，在實驗過程中側重考察他們對實驗條件、誤差來源、設計思想方面對知識的靈活運用能力，使學生學會的不止是局限于本章節的內容，而是調動所學物理乃至各學科的知識，解決實際問題，提高學生對學習目的性的認識，增強學習動力，也有助于培養學生的發散性思維能力。
　　由教學內容的層次化和多樣化決定的傳統內容與現代技能兼顧，基本訓練與獨立分析、設計并存，循序漸進的安排，以及在此基礎上建立起基礎實驗、提高實驗和設計實驗，共同形成了具有大學特色的物理電工實驗課程體系。
二、改革教學方式,提高教學質量：
　　過去,我們的實驗教學方法單一，注重操作無誤、結果正確，按照課本指定時間、方法、步驟完成實驗，為此教師不得不進行詳細講解，把可能出現的問題交代詳盡。這種方法省時、省力，但不利于學生能力的培養，更談不上提高實驗的教學質量，所以這種教學方式必須改革。
在實驗教學中鼓勵學生自己動手，在改裝電表、常用儀器的使用、基本測量、牛頓第二定律和轉動慣量等實驗中，不主張用講義提供的電路圖、數據采集方法和實驗步驟，鼓勵學生用自己認為更科學的方法來做實驗。在測定棱鏡折射率的實驗中，在對分光計進行必要的調整后，最重要的就是準確測出鈉燈通過棱鏡的最小偏向角。大多數學生不知如何判斷最小偏向角，這時教師可以提問，啟發學生如何改變入射角，觀察偏向角的變化，讓學生自己探索，獨立找出最小偏向角。并引導學生側重對物理現象的觀察、分析和研究，不過分追求測量的準確度。因為在實驗過程中，由于實驗設備的差異性，測量結果可能并不準確，甚至會遇到種種異常現象或操作出現差錯，不可能在短短幾個學時內得到預定結果。但是如果能在排除故障、探索異常現象和分析操作失誤等方面，得到順利者所沒有的啟發和體會，則更為寶貴。
　　學生在自己設計實驗方法時，乍看實驗內容似乎很簡單，通過具體實驗體會到，真正把學到的基本知識用活并不容易。他要考慮所用公式的條件怎樣通過實驗方法來實現；在實驗過程中要注意哪些是變量，哪些是常量；在整個實驗中誤差最大的來源在哪里，是否有方法克服等等一系列問題。學生的精神狀態也發生了變化，感到自己是儀器的主人，而不是儀器的附庸。為了搞好實驗，學生要查資料，反復修改完善，設計的方案多種多樣，比我們設想的要多得多。多數學生遇到問題一定要自己弄明白，并在實驗中檢驗自己的想法。這些都符合我們的培養目標——具有創新意識和理論聯系實際的能力。在實驗中，教師主要鼓勵實驗方法的多樣性，對設計思想是否科學進行把關。
　　在教學過程中，側重讓學生動手動腦，并不是撒手不管，而是啟發性提出一些問題，供學生參考，引導他們積極思考、獨立解決。做到學生既能獨立解決問題，又不感到束手無策。俗話說：興趣是最好的老師。只有把學生的興趣引到實驗課上來，才能達到我們提高實驗教學質量的目的。
三、為學生創造良好的實驗環境，提高實驗課的教學效果：
　　物理電工實驗教學離不開高質量的教學儀器。由于市場大環境的影響，實驗教學儀器也存在著困擾我們的質量問題，做實驗時排除儀器故障占用了我們很多時間，還嚴重影響了實驗效果。今后在采購儀器時，一定要深入調查、廣泛探討，把有限的資金用在刀刃上，購買一些各校反映良好、質量過關的儀器來充實我們的實驗內容。另外，在實驗教學準備工作中，制定儀器維修的規章制度，及時維修、維護實驗儀器，提高實驗教學儀器的可靠性，為提高實驗教學質量打下良好的基礎。同時，開放實驗室，鼓勵學生自己設計實驗，并在實驗室實現自己的設想，增加學生物理學習和研究的興趣。開放電教室，播放教學影片。同時開放微機室，讓學生在微機上觀看模擬實驗。
面對21世紀的挑戰，通過物理電工實驗教學，學生應該具備怎樣的知識結構、能力結構和素質結構是我們探索的目標。提高物理電工實驗教學質量不是一朝一夕的事情，在整個教學改革中，物理電工實驗教學的改革仍是一個薄弱環節，我們還要不斷努力，銳意進取，才能達到提高教學質量的目的。

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