第一篇：大学物理实验教学策略
1中学与大学物理实验教学如何进行衔接
物理实验不仅对物理科学的发展做出了巨大的贡献，而且实事求是的基本方法，有助于学生掌握基本的科学研究方法，提高分析问题的能力和观察解决问题的能力，能够为进一步的研究工作打下坚实的基础。其次，在开始阶段减少大学物理实验教学的次数。学生缺乏系统的实验知识和技能，由于时间原因，教师不能花时间去给学生补课，因此教学的出发点必须降低。有几点需要特别注意：第一，详细说明常用仪器的使用方法，如电压表电流表、显微镜、望远镜等。如果学生在使用这些仪器时出现任何问题，将直接影响大学物理实验课程的进行，甚至导致学生在规定的时间内不能完成实验任务。第二，使学生了解实验的基本知识和基本方法，如滑线变阻器的分压电路连接法选择和限制连接的光学调整技术。不要理所当然地认为学生已经掌握这些基本知识和基本方法，不能把责任推到中学物理教师的身上。第三，实验指导。学生由于基础差，在实验中经常会遇到各种问题，教师应该随时随地指导，帮助学生克服困难，找到问题的根源，并指出实验的方向，确保参加实验的学生得到锻炼并不断提高。再次，应该注意知识点之间的相似性和联系。新旧知识间的相互联系，使学生容易理解和接受新的知识，可以收到事半功倍的效果，让学生有亲切感，乐于接受和学习新知识，提高学生学习的信心和克服困难的勇气。最后，要确立学生的主体地位。大学物理实验教学要彻底改变错误的教学方式，真正确立学生的主体地位，以启发式教学充分调动学生，建立民主和谐的师生关系，营造一个温馨的、以学生为中心的学习环境，树立全心全意为学生服务的思想。
2如何提高学生在大学物理实验中的创新能力
创新是创造性思维的前提，它是创新活动的开始。创新思维活动具有内在动机和外在动机。内在动机是创新意识，外部动机主要是认识学习。只有当外在需要结合创新意识，才能形成真正的创新思维能力。一个人连创新意识都没有，他又怎么会形成创新的思维？所以说，创新意识是创新思维的必要前提，创新意识是创新思维主体应当具有的基本品质。创新意识包含的具体内容有很多，但最主要的是要有好奇心、求知欲和问题意识。古往今来，中外科学家们的伟大创新，都与他们强烈的好奇心、求知欲和问题意识有密切关系。大学物理实验几乎涵盖了所有专业，新生第一次接触到实验课之后，对学习产生科学探究与创新的强烈愿望，因此，大学物理实验是一个有意义的课程[3]，具有培养大学生创新能力的特殊功能。深刻新颖的大学物理实验能够丰富和激发学生的问题意识、求知欲和好奇心，可以充分培养学生的发散性思维、批判性思维和创新思维。有多种培养方法，如：缺点列举法、模拟法、技术和挖掘潜力相结合的方法。要根据学生的实际情况，做出培养学生的创新能力的尝试，激发学生的学习兴趣，提高学生的研究性学习主动性。实验前可以用文学和影视艺术作品引入与新课相关的一些实验，激发学生的好奇心和求知欲。
3如何管理实验教学环节
大学物理实验有三个基本教学环节[4]：实验前的预习、实验中的操作和实验后的报告。每个实验环节都有一定的基本要求和基本技能训练。为了满足社会需求，使学生掌握基本技能，需要认真对每个实验训练。在实验教学中发现，预习的问题很严重。一般实验课程的教学时间都是比较短的，在这样一个很短的时间内学生要了解实验原理、仪器原理，熟悉仪器的使用并完成实验，如果没有预习是很困难的。在实验过程中一旦出现问题，仪器出现故障，只能依靠老师解决，因此这样的学习根本无法提高自主意识，培养创新思维。为了提高实验教学效果，学生在实验课前要对将要进行的实验的目的、原理、主要器材及实验要求进行预习和思考，尤其要善于以实验设计者的角度去思考问题[5]。通过课前预习，学生对所要进行的实验做到心中有数，在动手实验前心里有了明确的实验方案，对实验的关键问题有了深刻的理解，在课堂上就能够抓住实验的关键，做到有的放矢，发挥主观能动性。有些设计性、研究型实验的实验方法不是唯一的，学生课前自己设计几种实验方案，然后进行比较做出选择，这对于培养学生的创新思维是非常有益的。在预习过程中，学生可能会遇到一些问题，先通过查阅资料自己解决，解决不了的，可以在课上和老师同学进行探讨。这样既培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，又培养了学生主动学习的兴趣，还强化了学生的团队精神。陶行知先生曾经讲过，强迫鸡去吃米是不行的，只有鸡自己想吃才会吃。学习也是这样的，只有学生积极主动地投入到学习中来，才会收到良好的效果。“90后”的大学生，他们的探究欲、学习欲比“80后”更加强烈。但是爱学习还要会学习，在物理实验的学习中，学生要养成良好的学习习惯，培养自己的记忆力、思维方式、信息加工和科学研究能力，为创新提供丰富的智能基础。一些学生不注意对实验数据的报告，这样实验的目的是很难达到的。如果在实验过程中出现设备故障的问题，只能依靠教师解决。本研究可以提高学生的自主意识，培养创新思维。为了提高实验教学效果，实现实验的目的，学生将在实验课前预习和思考，特别是要善于从实验的设计者的角度预习实验。通过课前准备，学生对实验做到心中有数，在实验前明确实验方案，对实验的关键问题有了深刻的认识，掌握关键的问题，做到有的放矢。这样不仅可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生主动学习的兴趣，而且增强了学生的团队精神。大学物理实验教学的改革还有很长的路要走，只有从转变教学观念入手，完善教材建设，不断向其他院校学习，合理优化教学内容，重点培养学生的创新能力，才能使大学物理实验教学的水平不断提高。
作者：陈伟利 单位：齐鲁工业大学
第二篇：大学物理实验探究式教学模式
1探究式实验教学过程
探究式实验教学的出发点是让学生在对问题的主动求解过程中主动学习相关专业知识和技能，锻炼主动学习能力和科学探究精神以及表达沟通能力。为达到此培养目标，我们采取了“以学生为中心，以问题为驱动”的教学模式［6-8］。由于大学物理实验课程面向的是大一或大二的学生，他们的学习任务非常繁重，基本上没有什么实验技能，对如何正确地进行实验也没有什么了解，在探究式实验过程中需要教师的适当引导。为此，经过多次探索总结，我们最终确定了如下图1所示的探究式实验教学过程为该过程首先由教师课前预先给出需要完成的实验任务，以及与实验仪器相关的背景材料。考虑到学生来自于大一和大二，学习任务繁重，教师预先给出同实验任务相关的关键性问题。与传统教学模式不同的是，没有实验方案和实验步骤，所有的方案和步骤需要学生自主完成。学生在课下通过独立思考、查阅资料或相互讨论等手段弄清楚这些关键问题。课堂上，在教师引导下，通过随机提问、学生相互讨论等形式弄明白问题答案，并据此形成初步的实验方案。接着由学生独立或分组完成实验方案，如果实验过程中发现什么问题，学生可以在教师帮助下分析、讨论并完善实验方案。最后由学生给出实验报告，对实验进行总结。整个教学过程充分体现了探究式教学“以学生为中心，以问题为驱动”的宗旨，学生和教师的角色定位清晰，既能充分发挥学生的学习主动性，又确保了教师的引导角色，避免了出现教师不知所从、无所事事的现象。
2探究式实验教学的质量保障体系
探究式实验教学模式具有开放性的特点，优缺点均很突出。优点是，如果学生能严格按照要求积极主动学习，不仅可以学习到专业知识，也能锻炼其学习能力、科学探究能力和表达沟通能力。但是，对于个别同学不愿积极主动学习的同学，其收获将比传统实验教学模式更低。为此，我们设计了如下质量保障体系:(1)学生预习质量保障。学生在课前要通过网络预习测试系统的预习效果测评。课堂上，教师利用随机抽查提问的方式了解学生对事先布置问题的学习掌握情况，并给出相应的评价。该评价在总评成绩中占10%的比例。(2)学生课堂实验质量保障。师生通过课堂交流确定实验方案，教师巡查学生的实验过程了解每个学生的实验操作情况，对实验报告不仅要重视实验数据分析处理，还要重视实验步骤的如实记录。(3)建立以课程负责人为首的质量监督小组，采取巡查或座谈的方式了解实验的实施情况，并及时给予反馈。(4)每学期采用调查问卷的方式了解学生对实验课程、实验内容、教学方式和教师等的反馈，利用研讨会的形式对统计结果进行分析，并及时改进。
3实验教材
现有的实验教材注重的是知识的传授，除了实验任务外，实验原理、实验方案和实验步骤都写得非常清楚，学生只要按照教材就可以完成任务。探究式实验教学着重于学生自主学习能力和科学探究能力的培养，要求学生自主设计实验方案。为此，我们对现有的实验教材进行改造、完善和添加，我们形成了一个包含30个实验项目的实验讲义，指导学生的实验设计。以设计电子秤为例，我们的目的是让学生设计制作一个量程为0-200g的电子称，并能用万用表正确显示被测物体的质量。讲义中除了实验任务和器材外，只给出了应变片的工作原理和非平衡电桥的工作原理，以及要思考解决的关键问题，比如非平衡电桥如何进行平衡补偿，电子秤的零点和满量程如何调节等，学生只要弄清楚了这些问题的答案，就可以基本正确地设计出实验方案。学生在了解主要环节的原理以后，还需要通过查阅资料、小组研讨等方式形成系统、完整的实验方案。这种方式既锻炼了学生对知识的掌握和灵活运用能力，也锻炼了查阅资料、沟通协调能力。
4实施效果
自2011年9月份至今，我们根据“由点到面，稳步推进”的实施原则，先后在电气、通信、化工、计算机、自动化、环境、光电、建筑等十余个专业，79个实验教学班进行了探究式实验教学模式的探索实践，前后共计2000余名学生接受了探究式实验教学。通过探究式实验教学模式，学生不仅学习到了专业知识，其主动学习能力、创新实践能力、科学探究能力和团队协作精神也得到了实实在在的提高。图2是我们针对2012～2013学年第一学期大学物理实验笔试试卷中实验操作题的对比统计情况。该题目是要求学生根据学过的实验知识和给定的设备，设计一个测量应变片应变特性的实验方案并完成图上连线。本题目的命题目的就是测试学生对知识的灵活掌握和知识迁移能力。图中建筑电气1班是教改班，其它两个是普通班。从统计结果可见，该题满分10分，得分在8分以上的教改班有60%以上，而普通班只有30%左右。这说明探究式教学模式有利于创新实践能力的培养。探究式教学模式对学生的影响不仅体现在大学物理实验课程中，其解决问题的思路和模式对他们在其它方面的学习和实践中也产生很大了影响。根据我们的跟踪调查，在第一期三个教学班共计90名学生中，有来自于热能专业的3个同学获得大学生国创项目资助，有1组共计3名同学以第1名的成绩获第一届重庆市大学生物理创新竞赛制作类一等奖。通过探究式实验教学模式，学生不仅学习到了专业知识，其主动学习能力、科学探究能力和表达沟通能力也得到了实实在在的提高。
5结束语
探究式实验教学模式采用“以学生为中心，以问题为驱动”的教学策略，让学生在对问题的主动求解过程中学习相关知识，潜移默化地锻炼学生主动学习能力和科学探究精神以及表达沟通能力。实践证明，只要精心设计教学环节和实验讲义，完善质量保障体系，该模式可以有效地达到培养目标，是一种有价值的实验教学模式。
作者：何光宏 韩忠 汪涛 赵艳 吴晓波 吴世春 单位：重庆大学
第三篇：大学物理实验教学探讨
１研究型实验内容设计
研究型实验教学既要培养学生对已学知识的合理调配和综合应用能力，还要培养学生对新知识的吸纳和再创造能力．为此，研究型实验教学中实验内容的设计必须注意以下几点．（１）坚持以学生为主体，指导教师合理引导学生发现问题、分析问题和解决问题，充分发挥学生的主观能动性；（２）注重对学生能力的全面培养，包括学习能力、实践技能、研究能力和综合能力；（３）强调创新意识、工程意识和科学态度的培养［１０］．以ＰＥＣＶＤ技术制备硅基薄膜为例，在实验课理论讲解阶段，指导教师要向学生充分展现该实验的内容要点和特色，激发学生的学习和研究兴趣．例如，硅基薄膜以其良好的光电特性，广泛地应用于太阳能电池、薄膜晶体管和光电传感器等光电子领域［１１，１２］，ＰＥＣＶＤ技术是沉积硅基薄膜的主要技术之一．本实验通过让学生自主参与薄膜样品制备、材料结构表征和器件性能测试等环节，基本掌握实施科学研究应具备的科学方法和技能．此外，该课题的选择即充分考虑了课题本身的难度和学生现有的知识水平，同时又允许学生在实验后期调整实验方案进行自由探索．下面以ＰＥＣＶＤ技术制备本征微晶硅薄膜为例，介绍研究型实验教学的实施步骤．
２研究型实验的步骤
２．１实验前期准备
首先，学生要制定具体的实验研究方案．在探讨具体实验内容和实验方法的阶段，教师要求学生掌握利用图书馆、网络和数据库资源查询实验所需资料的方法，组成小团队进行实验方案的综合设计，最后与教师讨论并确立可行的实验方案．在此过程中，教师的引导特别重要，教师要引导学生从研究目的、研究方法及研究技术等层面进行方案设计，让学生充分体会到研究型实验与验证性实验的不同．例如，本实验中薄膜的生长需要选择合适的衬底材料，教师可引导学生了解不同衬底的特性并根据自己的实验目的选择合适的衬底，并要求学生自己调研并确定不同类型衬底的清洗方法等．在使用ＰＥＣＶＤ设备方面，要求学生自主学习机械泵、分子泵的结构和工作原理，以及真空获取和操作规范等知识．在沉积硅薄膜前，要求学生对硅薄膜的结构和物理性质做初步的调研，了解不同参数对硅薄膜结构与光电性能的影响，形成具体的实验方案．
２．２硅薄膜制备
本实验采用北京某公司生产的线列式ＰＥＣＶＤ设备，制备的硅基薄膜为本征微晶硅薄膜．实验过程中，在前期对实验过程和原理学习的基础上，学生在教师的指导下进行实验参数的设定．在教师指导下，首先打开ＰＥＣＶＤ循环水、冷却水和尾气处理开关，然后打开样品室，装入样品，抽真空，系统的本底真空度小于５×１０－４Ｐａ．系统的馈入电源频率为１３．５６ＭＨｚ，功率为１００Ｗ，功率可调．反应气体为硅烷（ＳｉＨ４）和氢气（Ｈ２）混合气，硅烷浓度（ＳＣ＝［ＳｉＨ４］／［ＳｉＨ４］＋［Ｈ２］）为可变量，沉积压力为１０～１００Ｐａ，衬底温度在１００～３００℃，沉积时间１ｈ．在样品沉积过程中，要求学生观察实验现象．实验后查阅相关文献资料，能对实验中的现象进行解释．
２．３样品表征与分析
样品测试表征前要求学生学习相关表征方法的基本原理，引导学生结合不同的实验目的进行不同类型的测试与分析．以材料的结构表征为例，Ｘ射线衍射分析是分析物质内部的原子在空间上是如何分布的最有效方法，通过Ｘ射线衍射分析，可得到薄膜的结构信息，如，晶粒取向与大小分布、晶胞参数等；Ｒａｍａｎ光谱是评价薄膜样品晶态、非晶态成分的有效手段；扫描电子显微镜则可以更加直接地观察到材料的结构形态．图１是硅薄膜的ＸＲＤ谱，衍射峰的出现表明硅薄膜中有晶体相出现．衍射峰（１１１）、（２２０）、（３１１）和（４００）可以归属为晶体硅的衍射峰．ＸＲＤ结果说明沉积的硅薄膜是微晶硅薄膜．微晶硅薄膜是由纳米级晶体硅颗粒镶嵌于非晶硅基质中的混合相材料．对于Ｒａｍａｎ峰位在４８０ｃｍ－１～５２０ｃｍ－１之间的薄膜，一般是非晶硅与晶体硅颗粒的混合相．对混合相薄膜的Ｒａｍａｎ光谱进行了分峰拟合，如图２所示，Ｒａｍａｎ光谱可以采用４８０ｃｍ－１，５１０ｃｍ－１和５２０ｃｍ－１三个特征峰很好地拟合.图３给出了硅薄膜的上表面和横截面的ＳＥＭ形貌图．由图３（ａ）平面图可以看出硅薄膜表面晶粒尺寸均匀．由图３（ｂ）的横截面图可以看出，随着沉积时间的增加，微晶硅薄膜结构的逐渐演化，呈现出微晶硅生长的典型过程：首先形成较致密的孵化层，随后逐渐出现微晶硅的柱状生长．以上样品结构的测试表征可以在学生熟练掌握仪器设备工作原理和使用方法的基础上，在教师指导下让学生独立操作，在实际操作中，学生会有更深刻的感悟．此外，要求学生掌握实验数据的科学的处理和分析方法，能够对实验结果进行合理的讨论和解释，提交实验报告或小论文．在此学生自主实验阶段，教师一般只需总体把握实验进程，对于关键环节或学生容易犯错的环节，教师需要认真指导、演示或及时提醒，以免损坏大型设备．
２．４实验的拓展
针对研究兴趣浓厚和能力比较强的学生，该实验可做进一步拓展．（１）改变实验参数（衬底类型、衬底温度、沉积气压、硅烷和氢气比例、沉积功率等）得到不同结构的硅薄膜并研究各参数的影响规律［９，１０］；（２）对材料性能进行更加丰富的表征，比如对材料的导电类型、载流子传输能力、光学性质等；（３）对硅薄膜进行掺杂并进一步做成ＰＮ结、晶体管、太阳能电池器件等［１３］．通过前期研究型实验的开展，学生基本具备科学研究的素养与技能，因此，在拓展实验阶段，教师可以给学生有更大的自由度和创新空间，可以在此阶段开展大学生创新竞赛、本科毕业论文设计等工作［１４，１５］．
３教学效果
基于ＰＥＣＶＤ设备应用开设的研究型实验的探索取得了以下效果．（１）学生认为此类实验既联系科技前沿又贴近现实生活，学习兴趣显著增强，参与实验的主动性明显提高；（２）在研究型实验的实施过程中，培养了学生理论联系实践的能力和面向工程的应用能力，真正做到学以致用；（３）让学生充分认识了科学研究过程中研究人员需要具备的科学素养和研究能力；（４）研究型实验的相对复杂性也培养了学生的团结协作的团队意识和严谨求实的科学态度．同时，我们也看到了开展此类实验存在的问题．（１）实验涉及的设备造价高、操作要求高，学生和教师都要对实验做充分准备，要有应对突发事件的处理预案；（２）此类实验工作量大，周期较长，学生比较容易半途而废，需要教师做好思想引导工作，同时建立有效的评价机制．
４结束语
研究型实验教学是实现高等教育有计划地培养、训练和开发学生的创新意识、创新精神和创新能力的重要环节和途径．通过“ＰＥＣＶＤ技术制备硅薄膜”这一研究型实验的开展，能够使大型科研设备有效地服务于本科教学，使学生有机会直接接触到科学研究前沿，激发了他们的研究兴趣，使他们的物理学理论知识得到了验证、应用和拓宽，有效地培养了大学生的实践能力、创新能力和科学研究能力．
作者：高惠平 田建军 蒋俊华 毛艳丽 单位：河南大学物理与电子学院
相关专题：2008年金融危机的原因 论文资源网
