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2.研究性教學兼顧實踐性與前瞻性，與高校的課程設置有著較高的契合度。同時，高校內的各種教學設施為探究教學提供了良好的硬件基礎，圖書館和校園網絡等設備也為探究學習的實現提供了豐富的信息資源保障。

3.高校以“雙師型”教師居多，具備開展研究教學所必需的人才儲備。這些高校教師通常同時肩負著教學任務和科研任務，承擔著各類課題，有著豐富的科學研究理論和實踐經驗。因此，在親自向學生傳授研究方法的同時，也有利于他們積累自身的探究教學實踐經驗[3]。

二、霍爾實驗中的研究性教學

霍爾效應一直以來都是大學物理的傳統實驗課程，它得名于1879年在金屬中發現電壓的美國物理學家霍爾。以下將以霍爾效應為例，對研究性教學在大學物理實驗教學中的具體應用進行探究。

1.實驗中對霍爾元件的電路改進和保護。早前的霍爾元件由金屬制成，由于霍爾電壓過低而不具有使用價值。直到半導體技術的突飛猛進，才使霍爾元件在電池測量和自動控制等裝置中得到了廣泛應用。霍爾元件體積較小，其整體結構為一般為1.50mm×1.74mm。較為頻繁的使用次數和脆弱的自身構造，使霍爾元件極易損壞，因此，對霍爾元件的保護就顯得極為重要，這也是為傳統教學所忽略的。電路上的設計改進將會大大提升霍爾元件的耐用程度。其具體操作如下：選取霍爾元件工作電流輸入端中的一端，添加兩根帶金屬夾的導線，使兩個金屬夾分別夾住保險絲的兩腿。其中，保險絲采用直徑為0.32mm、額定電流為1.1A的常用電流保險絲即可。然后在霍爾元件的電壓輸出端也實施同樣的步驟，這樣就能有效地保護霍爾元件。當激勵電流誤接入霍爾元件時，保險絲會燒斷，霍爾元件就得以保存。經過本人對該霍爾效應實驗的改進和反復驗證，當0.1A的勵磁電流接入到該裝置時，保險絲會立即燒毀，從而確保了霍爾元件的完好無損，說明該設計是具有一定可行性的。其實驗原理圖如圖1所示。實驗結果證明，該設計確實起到了保護霍爾元件的作用，從而有效地維護了霍爾效應實驗器材，對霍爾效應的物理實驗教學起到了良好的示范。在進一步保證大學物理實驗教學順利進行的同時，也激發了學生創造的熱情，提高了他們靈活運用所學知識的能力。

2.霍爾效應在螺旋管軸線磁場測量中的運用。在研究長直螺線管軸線上的磁場分布時，常常需要利用霍爾效應。在工作電流和勵磁電流都得到固定的情況下，通過變換霍爾片在長直螺線管軸線上的位置，逐點獲取霍爾電壓，最后求得磁場大小。而在對這些數值進行分析時，為了實現模擬的數值在不同學科的實驗中具有廣泛適用性，需要借助一種多物理場模擬軟件。這時學生就可以小組為單位，利用軟件充分發揮主觀能動性，實現自主探究。這也是新時代下的科技優勢。如圖2顯示的就是理論計算、實驗測量和數值模擬3種不同方法在進行螺線管軸磁場測量實驗時得出的分布曲線。圖中可以明顯地看出，實驗結果與理論計算更加一致。雖然模擬計算偏差較大，但利用它可以更直觀簡便地得到整個磁力線的分布，這正是數值模擬的優勢所在。而這幾種方法結果間的差異，也為今后的物理實驗提出了新的研究課題。

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(二)實驗過程是學生發散思維的訓練過程

物理實驗是圍繞一個既定的問題開展的，學生需要調動自身的多種思維能力，運用各種思維方法，例如：綜合、分析等，只有這樣，才能真正的實現實驗目的。在這個過程中，學生的邏輯思維得到了訓練。例如：在進行“偏振現象”研究實驗時，要求學生設計出各種光路，使之產生不同的偏振光，進而觀察不同條件下的實驗現象，并進行相互對比。實驗前，學生要根據自身掌握的知識，進行科學的假設，做好實驗設計；實驗過程中，一步步進行驗證。類似的實驗探究活動能夠幫助學生有效的將邏輯思維融入其中，并提升學生的科學探究能力和創新思維能力。

（三）學生在物理實驗中提出質疑，進而提升批判思維能力

傳統的“一言堂”很大程度上抹殺了學生的批判思維能力，新課改中明確提出，要積極培養學生的創新能力，而批判思維的形成，恰恰是創新能力培養的關鍵環節。因此，教師在實驗教學過程中，理應鼓勵學生提出質疑，并帶著質疑在實驗中加以批判、驗證。例如在進行鈉光燈波長測量時，有些學生發現測量值與理論值不相符，在深入研究后，發現鈉光是由雙黃線構成的，即兩種波長的混合值，并受到實驗環境的影響。學生在物理實驗中提出質疑，進而提升了批判思維能力。

（四）學生在物理現象分析過程中形成直覺思維能力

很多物理實驗現象需要認真觀察才能捕捉到，因此物理實驗不僅要求學生掌握好時間，具備邏輯推理能力，還要具備一定的分析預見能力。例如伽利略首先直覺地判斷“重物先落地”是錯誤的，然后通過一次次的實驗，得出物體的落地速度不因重量而改變的結論，了亞里士多德“重物先落地”的說法。

二、大學物理實驗教學存在的主要問題

(一)教學設備單一，實驗儀器高度集成，學生的動手能力受到制約

物理實驗儀器的技術含量越來越高，實驗儀器高度集成，很多實驗步驟都無需學生動手，這樣會使學生的動手機會越來越少，動手能力提升緩慢。機械的實驗操作，也很難讓學生對各種實驗原理和設計方法有所了解，更別說創新了。

(二)教學內容陳舊，內容較多

目前物理實驗教學內容多是以驗證性實驗為主，而培養學生創新思維的綜合性、設計性實驗相對較少，并且在實驗教材中，對實驗的原理、方法甚至實驗數據的處理方案都一一列出，學生做實驗的任務就是機械操作，并得出已經知道的實驗結果。這樣的實驗，對于學生鞏固所學知識有很大幫助，但對分析能力、設計能力、創新能力的培養卻是意義不大，甚至會使學生養成懶惰、不善于動腦的習慣。

(三)教學模式落后

一直以來，物理實驗的教學模式多是沿襲傳統教學模式。學生被動接受教師“無微不至”的講解，然后按部就班地順利完成實驗。看似一片“和諧景象”，但是真正的教學目的卻沒有達到。隨著教學改革的不斷推進，這種教學模式已經顯得落后。

(四)實驗教學過程限制頗多

由于實驗教科書的指導相當詳細，教師只要監督學生一步步完成實驗即可，因此在實驗教學過程中，教師僅起到了“監工”的作用，而教師的引導作用卻無從體現，學生也無法發揮創新能力，甚至還受到教師的諸多束縛，例如：當提出異議時，教師會認為學生不聽話(書中已經寫得清清楚楚，偏要提出不同意見)，并認為是故意找茬。另外，由于實驗課時較少，教師力爭在有限的時間內完成大量的實驗教學工作，也有意壓縮學生探究、驗證質疑的時間，從而導致學生的實驗效果看似顯著，實則問題頗多。

（五）實驗室缺乏創新環境

高校的實驗室往往定時開放，并且很多實驗內容也未能面向全體學生(主要指本科生)。學生的很多創新思想不是因缺少實驗儀器，就是因儀器使用受限而被扼殺在搖籃里。另外，實驗室在師資力量上，也存在嚴重不足，很多教師多年都未獲得過繼續深造的機會，自身的專業知識和教學理念仍停留在多年前。這樣培養學生的創新能力便很難達到良好的效果。

三、大學物理實驗教學改革

(一)改革實驗課程體系，培養學生創新思維能力

根據物理實驗自身的研究方法和規律，建立從易到難、由單一到綜合，循序漸進、逐步提高的大學物理實驗課程教學體系。在大學物理實驗課程教學體系中，重視實驗選修課的設置，滿足人才培養的需要，給學生創設創新活動的空間。增加設計性、綜合性實驗的比例。鼓勵學生靈活運用分析、歸納、判斷等思維方法，在頭腦中形成直覺和想象，構思實驗方案,培養學生創新思維能力。

(二)開放物理教學實驗室，提高實驗經費投入

實驗室要面向全體學生開放，時間也不局限于上課期間。從設備的安全及使用效率考慮，可指定專門教師指導和管理，但不能扼殺學生實驗的積極性。學生如需動用貴重儀器，可征得管理教師同意后進行。隨著物理實驗要求的提高，高校應加大物理實驗經費的投入，并做到專款專用，同時還要預留出更新設備的資金。另外，高校還應該注意儀器設備的科學使用，提高設備的使用效率，尤其是一些大型儀器設備。

(三)更新理念，增強創新意識

創新不是一時的憑空捏造，而是要具備創新意識和相關的知識儲備。由于教師在培養學生的創新意識方面起著引領作用，因此作為教師，首先應具備創新教育的理念，并應用到教學中去，才能正確引導學生創新學習；其次應加強創新知識的學習，具備精深的專業知識和寬泛的綜合知識，掌握社會文化、科技發展的新動向，注重對新理論、新技術和新信息的了解，并將這些知識融入到大學物理實驗教學中去，才能引導學生把知識學活，有效地培養學生的創新能力。

(四)注重培養學生實驗方法，促進學生創新潛力的發揮

要將科學發展史貫穿于大學物理實驗教學中，注重科學思想發展史的教育。例如：在電磁感應實驗中，介紹法拉第在仔細分析電流的磁效應基礎上，認為電流既然能產生磁場，反過來磁場也應該能產生電流，因此提出了磁能生電的假說。盡管在實驗中經歷了無數次的失敗，但他信念堅定，最終發現了電磁感應現象，讓學生感受科學探索的艱辛歷程，把學生融入到科學家的思維情境和發明創造的氛圍中，促使學生將自身的學習和人類社會的發展有機結合起來，更加積極主動地吸收人類社會的先進思想。同時科學家的創新思維方法又可以從方法論上指導學生的學習，使學生主動地從不同視角創造性地思考問題，從而有利于培養學生的創新意識，挖掘學生的創新潛力，提高學生的創新能力。

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2.驗證實驗過多。

課程內容大多以驗證性實驗為主，這些實驗規定了實驗內容、實驗儀器和實驗方法，甚至連實驗結論都限制死了。學生在實驗中只能被動接受，并容易養成“對數據”的壞習慣，不能有效培養其正確的實驗態度和科學的實驗精神。

3.教學手段形而上。

現代教育技術手段應用大多停留在播放PPT課件的形式上，學生不能做有效的記錄，缺乏深入思考，只是被動接受，更別談主動探索，大大抑制了學生的實驗熱情，降低了實驗積極性。

4.教學課時不足。

迫于課時壓力，課堂教學中學生獨立思考的時間嚴重不足，教師代替學生進行思考，完全變成了“填鴨式”教學。同時，學生也只關心在規定時間內能否完成實驗，測量結果是否正確，只重視“量”，而忽視“質”，完全失去了實驗本身的意義，容易養成學生的思維惰性。

二、應采取的方法

為了有效提高學生科學研究和實驗動手能力，對現有的物理實驗內容進行重新整合，對教學方法、教學手段進行改革，重新修訂教學計劃，合理安排課時和教學進度，完善學習成績考核體系，使學生能在有限的課時內圓滿完成實驗。采取如下方法：

（一）編寫特點鮮明的實驗教材

充分調研國內各高校物理實驗開展現狀和教材使用情況，結合本校實際和專業特點，改進實驗內容，編寫實驗講義，同時要考慮各專業后續課程的開設，迎合學生發展的需要，滿足分層次教學的要求。

1.突出物理思想和實驗思路。

例如在“十一線電位差計測電動勢”的實驗中，要從可變電源和滑線變阻器的關系上，說明設計“電位補償法”的本質屬性，并可依據該基本原理和思想實現多種電路的電與非電量的測量。

2.迎合不同層次教學的需求。

增加實驗教材中“趣味實驗”的內容，激發學生探索學習的興趣；同時增加“基礎性預備實驗”內容，讓物理水平相對較低、動手能力相對較弱的同學能及時補缺，不致對課程失去學習的動力；著重編寫“基礎性必做實驗”內容，以滿足絕大多數同學學習的需要；對“綜合性實驗”，“設計性實驗”只提出相應的實驗要求，提供一定的實驗儀器范圍，和簡單的實驗提示或參考方法等，給學生充分發揮創造力的空間，培養學生的科學實驗創新意識。

3.公式推導可做取舍。

教材中如涉及到已在大學物理課程中學習過的實驗理論依據或公式的推導，一般不作安排或少安排篇幅，只作為結論直接引用。但是，如果是測量公式中的假設或近似等條件等要給予分析，以使學生充分理解實驗過程。

4.儀器介紹詳略得當。

對教材中涉及通用類或相似性的實驗儀器，在緒論或相關特定章節作共性介紹；對非通用或某領域專用儀器作特別詳細介紹，例如，對調節步驟較多、難度較大的“分光計”實驗則安排一定篇幅的介紹和分。

（二）建立分層次實驗教學模式

分層次教學是突出學生主體地位，實踐因材施教的必然舉措。實驗教學內容的安排應該打破傳統、加強融合、有效整合，把大學物理實驗內容分成幾個不同的層次，各層次的實驗要求不同。結合物理實驗的特點，主要分為以下四個層次：

1.趣味性實驗：

該層次內容多為高中物理知識的延伸，以趣味性為主，如“魚洗”和“靜電感應”等實驗。這類實驗不需要記錄實驗數據，通過學生的自我摸索，激發學生對實驗的興趣和對知識的渴求。

2.基礎性實驗：

該層次內容主要讓學生學習基本的測量，熟悉基本儀器的使用，掌握數據記錄和處理方法，正確分析實驗結果，為進行下一層次的實驗打下堅實的基礎。

3.綜合性實驗：

在上一層次的基礎上，著重要求學生加強對物理原理的深入理解，注重培養學生建立科學的物理思想和科學畫面，提高學生對物理知識的綜合運用能力。

4.設計性實驗：

該層次為物理實驗課程的最高層次，學生根據實驗要求，自行設計實驗方案，選取所需的實驗儀器。通過查閱資料、設計方案、動手實踐并解決實驗中出現的問題，從而有效培養學生分析問題、解決問題的能力，達到較好的實驗效果。根據專業特點，大學物理實驗教學可分為A、B兩個層次進行。A層次是較高層次，適用于通信工程、電子信息等專業，宜多開設綜合性，設計性試驗內容；B層次是較低層次，適用大部分理工科專業，宜多開設基礎性試驗內容。兩個層次的實驗學時是相同的，實驗個數可以不同，把學生可獲得的學分做相應調整，以滿足不同層次學生的需要。

（三）形成實驗開放教學體系

實驗開放教學體系包括實行實驗室開放制度和科研平臺開放模式兩部分。實驗室開放是實驗儀器時間與空間的開放，學生可根據自身的實際情況，對實驗時間、實驗內容進行主動的選擇，不再受制于課時的限制。只要學生勇于探索、積極創新，就給學生創造相應的實驗條件，實驗內容不只限于課本和教材。實驗室開放的目的是為學生創造主動學習的環境，變“被動學習”為“主動探索”，增加學生使用實驗儀器的時間，提高學生參與實驗的興趣，同時也提高了實驗儀器的使用率。當然，實行實驗室開放教學絕不是放任學生，而是需要特定的老師認真組織、全程參與引導，建立健全實驗室開放的各項規章制度，對實驗室儀器和學生實驗進行嚴格管理。實驗開放教學還包括科研平臺開放模式，通過該平臺的開放，建立科學研究開放教學體系。每個有科研項目和科研條件的老師，可以申請成為本科生的科研導師，吸納優秀學生進入研究團隊。在科研導師的指導下，學生結合物理實驗的相關內容，進行一定數量的科研探索。在此基礎上，借助各級各類學科創新競賽平臺，學生可以申請學校及省部級創新項目。

（四）整合現代化教學手段

1.建立大學物理實驗課程的教學網站。

首先，網站可進行實驗教學通知的及時，讓學生能在第一時間獲知實驗室的相關教學動態；其次，實現網絡優質教學資源的共享，把課程教案、習題解答、實驗指導、教學課件和授課錄像等進行網絡，學生可免費訪問，使其能進行有效的獨立自主學習；最后，可增加教師在線及時互動系統，學生可在規定的時間內進行在線提問，網絡值班教師應在第一時間對學生提出的問題給予解答，高效便捷。

2.建立大學物理實驗仿真實驗室。

通過計算機軟件，動態模擬實驗儀器及操作。學生可通過電腦進行虛擬的實驗操作，測量數據的實時顯示，為學生調整實驗方法做出參考。同時，學生也可根據測量結果進行有效分析，實現更加靈活的操作和更加逼真的實驗體驗。

3.引進實驗課程選課系統。

開課前在教學網站公布本學期可選的實驗內容，實驗的開設時間和所能容納的學生人數等信息，實驗學生可根據自己的專業、興趣和個人時間安排，選出適合自己的必做實驗和選做實驗，做到因材施教，因人施教，個性充分發展。

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1.2實驗教材偏理論性，實驗思想和方法不足

大學物理實驗教材是大學物理實驗教學的基礎工具，直接影響著大學物理實驗教學質量．但是，目前我國大學物理實驗教材大多理論性偏強，物理實驗思想和物理實驗方法不能很好的體現．大學物理實驗更應注重物理實驗思想和物理實驗方法的教育．

1.3多以驗證性實驗為主，綜合性設計性實驗為輔

目前我國各高校開設的大學物理實驗多以驗證性實驗為主，驗證性實驗相對于新技術和新方法運用類型的實驗更容易使學生感到枯燥無味，課堂氛圍會比較呆板沉悶，不能夠很好地激發學生的求知欲望，很大一部分學生只滿足于測出所需的實驗數據，完成格式化的實驗報告．

1.4實驗教學方法單一，學生實驗較為被動

目前我國大學物理實驗課程的教學形式相對固定，教學方法比較單一，忽視各學科之間的兼容性和互補性．由于教學形式的固定，教學方法的單一使大學生做大學物理實驗時比較被動消極．

1.5強調按規定的實驗步驟操作，忽視靈活性與創新能力培養

大學物理實驗教學應適應時代和科學發展的要求，應不斷求思、求變和求新，要給大學生營造和創設自由發揮的空間和時間．但是，目前我國大學物理實驗課程教學比較強調按規定的實驗步驟操作，嚴重忽視大學生靈活性與創新能力的培養．

2大學物理實驗教學的五維一體改革

基于創新人才培養大學物理實驗教學五維一體綜合改革由大學物理實驗教學理念改革維度、大學物理實驗教學內容改革維度、大學物理實驗教學方法改革維度、大學物理實驗報告改革維度和大學物理實驗成績評定改革維度這五個維度構建形成一個綜合改革體．

2.1大學物理實驗教學理念改革

大學物理實驗教學要以大學生為主體，以創新人才培養為導向，從傳統的學生接受性學習轉移到學生自主學習、探究學習及合作學習相結合的學習方式，充分激發大學生在大學物理實驗教學中的主動性和積極性．貫徹以大學生為主體，以創新人才培養為導向的大學物理實驗教學改革理念，使大學生能夠將大學物理實驗中學習到的理論、思想、方法和技能等運用于其專業領域，并逐步培養大學生的探索精神、創新意識和創新能力．針對大學物理實驗教學中存在的學生實踐能力培養不足，學生學習主動性和積極性低，探究性實驗、綜合性實驗和設計性實驗少，忽視創新能力培養等問題，通過學習、反思與討論，提出行之有效的改革方案（其中包括教學模式、教學內容、教學方法、實驗報告撰寫及實驗成績評定方式改革等內容）．加強對學生的引導、啟發和幫助，減少實驗中對學生思維能力及動手能力的束縛，以提高大學生做大學物理實驗的主動性和積極性，提高團隊合作意識，開發大學生的創新意識和創新能力為主要目標。

2.2大學物理實驗教學內容改革

改變目前我國大學物理實驗仍以驗證性實驗為主，以探究性實驗和設計性實驗為輔的局面，過多的驗證性實驗會束縛大學生的探究能力和創新能力．大力開發探究性實驗、綜合性實驗和設計性實驗，增加探究性實驗、綜合性實驗和設計性實驗的開設比例，提高綜合性實驗和設計性實驗的開設質量，使學生能夠根據自己的專業需求及其興趣特長選擇實驗，切實有效地培養大學生的探索精神、創新意識和創新能力．針對大學物理實驗教學內容開展調研，通過座談會、問卷調查方式向實驗教師和實驗學生進行大學物理實驗教學內容改革調研，以更好的設計并確定適合本校的大學物理實驗教學內容改革方案．開設了尊重學生求知欲和興趣的“基礎實驗，綜合應用實驗，設計研究實驗”課程體系．開設的壓力傳感器實驗、半導體溫度傳感器實驗、電表的設計和改裝等綜合性及設計性實驗改變了學生實驗熱情不高的狀況，激發了學生的興趣和動力．很多學生還將大學物理實驗與自己的專業背景結合，深入研究探索，在學術期刊上發表與設計性實驗相關的研究論文．大學物理實驗教學內容改革效果顯著．

2.3大學物理實驗教學方法改革

目前我國大學物理實驗教學更多的采用教師講解→教師演示示范→學生自己操作→教師總結點評→學生完成實驗報告→教師批改實驗報告的教學流程，教學方法固定單一，教學效果不佳，特別不利于學生的探索精神、創新意識和創新能力的培養．要更多的采用實驗探究法、提問解問法、小組研討法、課題引領法、課內課外融合法、師生團隊法和設計創新法等教學方法，更加靈活多變，具有創新因子，有效地提高大學物理實驗教學質量，進一步培養大學生的探索精神、創新意識和創新能力．針對教學方法也開展了一系列改革．首先，建立了信息平臺，實現了學生根據自己的意向自主選擇實驗時間、實驗教師及實驗內容；其次，教師實現了網上評定成績、網上教學質量分析；另外，針對創新意識及能力較強，且對科研具有較高熱情的學生選擇性地開設與目前科學研究的前沿課題相關的研究性演示實驗，向學生展示更多的學科前沿實驗內容，展示物理實驗的思想和方法，進一步培養學生的科研興趣和科研能力，并為學生將來走上其專業相關的研究領域及研發崗位培養濃厚的興趣，奠定良好的科研基礎．通過大學物理實驗教學改革，切實高效地培養學生的創新意識、創新精神和創新能力，以達到培養創新人才的目標．

2.4大學物理實驗報告改革

在大學物理實驗教學中，實驗報告的撰寫是一個重要環節，教師能夠通過大學生撰寫的實驗報告了解學生的實驗完成情況，實驗報告也是對學生進行實驗成績評定的重要依據．目前，在大學物理實驗教學中所采用的傳統實驗報告書寫格式相對固定，都是格式化的模板，大學生依次填入實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據及處理、誤差分析與討論以及對實驗的體會就完成了實驗報告的撰寫．有特色、有創新的實驗報告很難見到，很難體現出學生的探究與創新，面對雷同的實驗報告，實驗教師也很難給出科學恰當的評定成績．要結合本校的條件和特色，對具體形式不做過多固定要求，不采用格式化的實驗報告模板，采用形式多樣化的開放式實驗報告形式，增加實驗探究、實驗發現、實驗提問、實驗擴展、實驗改進、實驗設計、實驗綜合和實驗創新等板塊，還可設置一定比例的按照科技小論文寫作格式與寫作方法來完成實驗報告．目前對于少部分設計性實驗鼓勵有能力的學生采用開放式實驗報告．以硅光電池特性研究實驗及核磁共振實驗為例，學生可以在教師的指導和引導下，根據自己的興趣提出問題，設計實驗，并最終以小論文形式完成實驗報告．這和傳統的實驗報告撰寫方式相比，能夠更多地開發學生的創造能力．目前，這種實驗報告完成方式有必要進一步推廣擴大，但這必須建立在實驗教師隊伍的素質提高和數量的擴充上．

2.5大學物理實驗成績評定改革

目前我國多數高校的大學物理實驗成績評定一般分為平時成績和實驗成績兩部分，平時成績考核參考出勤、預習報告等情況給出成績；實驗成績的評定則根據實驗操作、實驗原始數據記錄和實驗報告撰寫等給出．這往往使大部分學生忽視探究問題能力的提高．大學物理實驗成績的評定要增加以下內容：（1）要求學生在預習報告中寫出自己對于本實驗的理解，并提出自己思考的問題；（2）實驗中可以4名學生組成一個實驗小組（每位學生都有一套完整的實驗儀器和設備，每位學生都要完成整個實驗），針對不同實驗，學生輪流進行實驗講解，并進行小組討論，培養學生的科學思維能力、科學語言的表達能力以及團隊協作意識．實驗教師根據學生參與實驗討論的情況判斷學生對于實驗的預習程度及學習積極性，據此給出相應成績；（3）實驗完成后，激勵學生把實驗改進、實驗與自己專業的聯系、實際應用鏈接、實驗設計及實驗創新等寫入實驗報告，以增強學生的創新意識和創新能力．目前，已進行與實驗教學體系改革相適應的成績評定方式，針對不同層次的實驗采取不同的方式評定成績．基礎實驗仍根據預習、操作和報告三個模塊評定成績；綜合性及設計性實驗則通過實驗選題、實驗方案設計、實驗操作、實驗報告或小論文和簡短答辯方式綜合評定實驗成績．這樣既能訓練學生的基本功，打好基礎，又能夠進一步滿足不同專業、不同興趣愛好學生的需求，有的放矢地進行大學物理實驗教學．小論文和答辯方式成績評定的進一步大范圍推廣也有賴于實驗教師素質的提高和數量的擴充．從實驗教學模式、實驗教學內容、實驗教學方法、實驗報告撰寫和實驗成績評定方式方面全面進行大學物理實驗教學改革實踐，并通過反饋信息進一步進行改革——實踐——再改革的循環，將大學物理實驗教學改革經驗進行推廣，對其他專業課實驗課教學改革起到輻射和推動作用．

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要讓學生看到不同聲音的差別，包括不同樂器發出樂音的音色差異，了解樂音悅耳的原理，理解其組合在一起的和諧原理．感受分辨這些信息，需要借助聲音探測器（如麥克）以及顯示裝置（如示波器）等．因此這個實驗的核心目的之一就是讓學生了解示波器的功能并有機會接觸虛擬儀器．但僅僅了解示波器等裝置是不夠的，其目的之二是借助示波器通過觀察和測量了解樂音和噪音的差異，了解樂音的構成要素，如響度、音色、音調高低、時長與觀測聲音信號的強度、波形、周期和頻率與持續時間等量的對應性．目的三是研究不同樂音之間的關系．比如一個有八度差異的高低不同的同一個音的頻率關系，如Do和高音Do，研究一個八度各音階的頻率關系．目的四是在時域分析之外引入頻域（頻譜）分析的概念，探究樂音悅耳的原理，以及多個特定樂音組合（如和弦）讓人感到和諧動聽的原因．最后讓學生了解“三分損益”方法來制作發音排簫，以及驗證“十二平均率”，進而讓學生了解音樂與數學的科學關系，體會中國古人對世界音樂文明做出的了不起的貢獻，以期增加學生們興致及民族自豪感和自信心，這是相當重要的．

2大學文科實驗儀器與裝置

實驗硬件將由發聲部分、接收部分、顯示分析部分組成．發聲部分可以是真實樂器（笛簫、小提琴、二胡等），也可以是電子琴（可以模仿若干種類的音色）；還可以是自制發音腔管，其腔長可調控，如用試管注以不同水位吹響可發出音響，還可以是軟管；可以是自制的帶移動琴碼的單弦琴，其弦可調控松緊控制發聲頻率．可用聲頻信號發生器將信號經功放后由音箱放出，信號可直接接入后續的接收單元，以顯示與分析信號的特性．在接收部分，發出的聲音可由麥克接收轉變成電信號，可考慮使用計算機用的微型麥克接入帶聲卡的計算機．

顯示和分析部分的功能可由示波器或計算機來實現．樂音信號可在時域和頻域被展示出來，即可以得到如波形、強度、主周期或頻率的時域信息，也可以得到頻譜成分強弱分布的頻域信息．用計算機編制的特殊界面，如LabVIEW界面（其實例見圖1），可實現樂音的顯示與分析．我們可以分析錄制的波形文件，也可以直接分析采樣接收即時的聲音信號．總之實驗需要樂器、模擬電子琴、琴弦、腔管、聲頻信號發生器、耳麥、有源音箱、示波器、計算機（配有聲卡和LabVIEW軟件）等硬件設備即可開設該課程．過去書本中枯燥的示波器的應用實驗被巧妙地融到該實驗之中［3］，同時先進的計算機虛擬儀器技術（用LabVIEW實現）也被學生接觸到了．事實上學生在實驗中不會再感到枯燥乏味了．

3實驗內容

在教學課件的設計中，不同以往先給出原理，再列出實驗步驟，給出實驗要求和問題討論等講義寫法，為了讓學生感興趣主動思考并查閱知識，在指導書上先預設了若干個引子，之后才提出了一些問題供學生思考，并在適當的位置給出提示和知識點講解，或者先提出適當開放的問題鼓勵學生預習時上網預先查詢，或上課時利用實驗室開放的Wifi環境即時上網，以期讓學生養成了主動查閱知識掌握原理的好習慣，而不是被動地被灌輸知識．

在指導材料的引子中談到了“音樂之神奇”［4］：“提起音樂，大家都會感受到它的無窮魅力．有人說‘音樂是一種美妙的宇宙語言’，它能描述出世間萬物傳達出萬種情感，它很容易讓你‘感染’上喜怒悲傷，緊張和放松，讓你體會到雄偉與悲壯，感受到纏綿和無奈，甜美和苦澀；‘它是一只神奇的魔筆’，它能給你以形象，描繪出一個場景，展示出一幅畫卷，讓你‘看到’事物美與丑，剛與柔，它能展示出氣勢的恢弘與凄涼，讓你感受陽光的明媚以及黑暗的陰森和恐怖．它讓人徘徊在夢幻與現實之間，可給人以壓抑、或者引起亢奮、亦或是緊張感，它也會給人以無盡的向上力量……．音樂是個樂音的集合體，它發自不同樂器和我們喉嚨，不同高低、不同強弱、不同時長的樂音按著一定順序如詩一般的流淌．有時它可以是涓涓溪流，有時它可以是奔騰怒吼的大江．那音樂的魅力到底來自何處？……”．我們相信這樣就敘述就比較適于引導學生以自然的非生硬有文彩的方式接觸實驗專題．在小知識點提示里，我們談到了畢達哥拉斯，談到了數學與音樂的和諧，談到了信號的頻譜理論，談到傅里葉和亥姆霍茲在物理學和生物醫學方面對音樂的貢獻［5－6］，談到了中國古人在音樂方面對世界文明的偉大貢獻，談到了“五度相生律”和“十二平均律”，談到了《管子》和《呂氏春秋》中記載過的用“三分損益法”來生樂音制蕭事情，我們也給出了特定音調的一個八度音程內各個音符的頻率定義，進而為后續學生測量樂器發出音響的音準和比較各音的關系埋下伏筆．如談及中國古代的“三分損益法”發明：“中國春秋戰國時期的《管子》、《呂氏春秋》記載過古人研究過如何用此法制備竹管樂器［4，7］．他們以一根長約8寸的發音竹管為標準，記為‘黃鐘’音（相當于Do），再截取長約為其2／3（長約5．2寸）的另一竹管，可以吹出另一個高五度的音，記為‘林鐘’（相當于Sol），再將這5．2寸的竹管接上其1／3對應長度約7寸的竹管吹響可以得到比‘林鐘’低四度‘太簇’音（相當于Re），如此循環操作，做1／3比例的‘損’和‘益’，便可以得到在一個八度內幾乎所有樂音（Do，Re，Mi，Fa，……）”．上課時給出“三分損益法”示意圖，從中可讓學生總結出各個音的近小整數比關系，因為學生知道管長決定樂音頻率的道理．從而引起學生對多樂音組合（如和弦）和諧動聽的理解或猜想，并為指導學生后續自制排簫奠定原理基礎

4大學文科教學過程控制

教學過程控制先學會示波器的使用，如通過了解已知頻率的周期信號如何在示波器上正確顯示的過程，讓學生學會如何使信號穩定，并能得到如信號幅度、周期，進而得到頻率等信息，并和信號源顯示的信息（或已選好的頻率值）對照，以期增加學生的自信心．讓學生觀察由樂器產生的樂音信號在示波器上的形態，首先了解到了樂音的（準）周期性，讓學生看到不同樂器音色在波形上體現出的差別，讓學生看到樂音的長短和時間上的穩定對顯示難易的差別．學生很容易分辨出管樂（如長笛）與弦樂（如小提琴）的樂音信號波形的持續穩定性，以及鍵盤樂器（如鋼琴）的聲音的脈沖特性，同時看到了各種樂器波形（偏離正弦波）的非對稱性或不規則性，進而適時引出頻譜成分的概念．研究較單純的（單一頻率低的正弦波）聲波（純音）構成的一個八度音階Do，Re，Me，Fa，Sol，La，Ti，Do（如C調的1，2，3，4，5，6，7，1·）的頻率關系，可直接利用顯示波形來得到周期和頻率信息，總結出其間的小整數比關系，尤其是高低不同的同一音的頻率關系，進而修正音階頻率等間隔的錯誤印象．也可以利用合成出來的李薩如圖形將所研究樂音信號與已知信號源信號比較得出頻率關系．針對管腔發音的結構，如可吹響的試管或豎笛，研究樂音的組成，讓學生看到它實際是由一套純音（單一頻率正弦波）按比例組合而成的，一般被稱之為主音（principal　tone）與泛音（overtone）的組合，又被稱為與倍頻音（multiplied　tones）或諧音（harmonic　tones）的組合，了解主音和泛音之間的頻率成倍關系，進而理解為何越“純凈”的音越好聽的道理．也引申出傅里葉頻譜分析與合成的原理，以及了解亥姆霍茲是怎樣通過研究樂音的成分與相互作用開創性地研究樂音對人類生理與心理施加影響的．可讓學生先用注水的方式得到有不同空氣柱高度的試管，然后吹出八度音階，分別比較其（主音）間的頻率關系．適時引出自行設計的適宜頻域分析的Lab－VIEW界面，對發出的聲音觀察頻域上的頻譜特征．可故意制造噪音，觀察其頻譜形態，然后可用試管發聲比較前后信號的頻譜變化，進而佐證為何純音好聽的說法．再觀察單弦拉動和吹試管所發聲音的頻譜特點，進而總結出倍頻關系，從而聯想到固定長度的腔或弦共振時可支持多種可能頻率波的駐波的物理原理解釋．可讓學生由塑料吸管制作發音簧片，研究其前端預留長度與可吹出音的高低關系；可研究笛子或簫的孔的排布位置，以及放開和按住哪些孔組合對發出聲音高與低的影響；可研究和弦和諧原理，如Do，Me，Sol構成的大三和弦的和諧道理，讓學生發現其單獨各個音倍頻之間周期性重疊的關系；由Do，Me和Re，Ti　4個音彈奏樂段，讓學生感受貝多芬“命運交響曲”引起的從快樂到壓抑的情緒產生的原理．

5教學效果與學生反饋

事實證明，此次教改是成功的，學生熱情高漲，爭搶著選擇上“樂音研究”實驗，甚至不顧有否成績也要旁聽．教學效果極好，學生受益頗多．從抽取的部分學生反饋意見中也能看到這些．

有學生在報告后寫到：“我以前聽音樂，只是出于對音樂的那種動人的感覺，并未意識到其背后與頻率的關系，雖然小的時候，也會用藥瓶子加些水吹出一些簡單的音，但并未深入地了解過背后所蘊藏的科學原理．和諧之音其實就是在人耳可聽到的范圍內，幾個單音的公共頻率越多，那聲音就更和諧．而噪音則是由太多頻率不同的音，尤其是相位無規律的音合起來的音，這樣無規律的組合使聲音變得噪．音階也是如此，音調的高度與頻率跨度的關系，仿佛是種巧合卻又是種必然，讓人越發地感到科學的神秘力量和魅力．我們可以利用頻率不同的單音，制造出更美妙的和弦，這一藝術與科學的結合是如此神奇，而又如此美妙……”

另一位學生寫到：“今天我‘看見了’樂音！我一直很喜歡音樂，初中的時候也了解了樂音的本質是機械波，可它是書本上的知識，沒有親手實踐過，這次實驗對我的沖擊很大．第一次使用示波器（以前只見過插圖），在老師的指導下我看到了一列列的正弦波，它們就是能陶冶情操的音樂呀！和信號源的組合，我看到了一個個的李薩如圖形在顯示屏上變化，十分有趣．老師還以“命運交響曲”為例講了和弦伴音的秘密，我聽得很入神．不僅老師講，我還親自實踐自己造琴，在同學的幫助下我完成了對琴的測量，很有成就感．發現實驗原來也可以這樣做，好奇什么就做什么，不懂什么就自己探索，十分開放、引人探索，只是一節課時間太短，關于樂音也只是了解了初步，音樂不僅是音樂，還是物理，還是數學，音樂的美使我看到了數理的美……”．

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1演示實驗課程緊密結合理論課程教學

物理課程教學是離不開實驗課程教學的，而演示實驗做為實驗教學中的重要一環，既能增強學生對物理知識、物理現象的感性認識，又能培養學生的觀察能力、思維能力和邏輯分析能力，因此，物理演示實驗的教學在物理學課程的教學中有著非常重要的作用。首先，通過物理演示實驗的教學方式，原本枯燥、抽象的物理概念和公式，經過一個動態的物理過程，變得生動、具體。其次，我們嘗試改變傳統的由教師演示、學生觀看的課堂教學模式，在教學過程中引入啟發式教學模式，增強與學生的互動，不僅可以大大調動了學生參與課程的積極性，而且還可讓學生在思考的過程中領略物理學思維方法的魅力，培養嚴謹求實的科學態度與精神。最后，在課堂演示教學后，我們往往將相關知識點進行拓展，廣泛與生活與實際應用相聯系，啟發學生思考相關物理現象對科學技術以及人類社會進步的影響與作用，從而起到良好的教書育人效果。在課堂教學過程中，我們將一些比較便攜的實驗設備直接帶入課堂，直觀的演示給學生們觀看，如我們針對角動量守恒這一知識點，將角動量守恒演示儀帶入課堂演示給學生觀看；針對單縫、光柵衍射等比較抽象的知識點，直接將半導體激光器以及單縫、雙逢、光柵片代入課堂，在課堂講授相關知識點的同時，直觀演示給學生觀看。對于體積較大，結構比較復雜，不便于運輸的實驗項目，我們采取了錄像給學生觀看的方式，如針對波動中駐波的氣體火焰柱演示，針對磁學中超導的超導小火車演示，我們在課堂教學中都在講授相關知識點的同時，同步播放視頻錄像給學生觀看，使得知識點更加形象具體，學生學習興趣濃厚，教學效果良好。此外，為了給學生自學提供方便，打破課堂教學時間、空間的限制，我們將演示實驗項目的視頻開放提供在物理實驗中心網站上，全校學生可自由觀看，隨時隨地對自己感興趣的內容進行自學。

2開展演示實驗探究性學習

我們將大學物理演示實驗分為驗證性實驗和探究性實驗兩大類。驗證性實驗是對一些物理定律的直觀展示，而探究性實驗則包含更廣泛的物理原理與更多值得討論的物理內涵。相對與驗證性實驗，其更能使學生通過演示物理實驗課程的學習而得到思維方法與創新能力層面的鍛煉，也更有利于培養學生的科研能力，為學生向更高層次邁進打下良好基礎。在每學期我們安排有興趣的學生走進演示實驗室，觀看相關理論課程的實驗演示。此外，在演示實驗課程教學中，教師精心地為每個實驗設計了探究性思考題，鼓勵學生參與動手實踐，引導學生通過查閱資料、理論探究、實驗探究、改進性探究、拓展性探究和應用性探究等多方面開展實驗的科學探究。實驗室全天開放，相關實驗室均配備專職實驗教師，可以對學生感興趣的實驗的提供深入的指導。在開展探究性學習的過程中，我們廣泛鼓勵學生自由結組，以校級、省級大學生創新實驗項目為依托，對自己感興趣的問題，自主選題，在有教師指導下自由申報創新項目，開展相關課題研究工作。如針對電磁感應現象，學生在觀看了相關演示實驗后，提出能不能將電磁感應的原理用于為鼠標提供電能，在教師的鼓勵下，幾名學生組成研究團隊，申報了校級創新實驗項目，并成功獲得資助，此后通過查閱資料，設計方案，反復試驗等環節，成功設計完成了自供電鼠標原型，相關項目也順利通過驗收結題。學生們在完成研究工作后，反映通過對課題的系統研究，全面鍛煉了自己的動手能力、創新能力，為自己進一步發展，向更高層次邁進打下了基礎。再如，學生觀看了傅科擺的演示后，提出能不能將太陽能供電與傅科擺演示相結合，做成太陽能驅動的環保演示實驗，在教師的幫助支持下，相關幾個學生組成的研究團隊也成功申報了校級創新實驗項目。

3構建大學生科技創新實驗室

在教學改革中，我們構建大學生科技創新實驗室，在整合物理實驗室現有多余的實驗儀器或舊儀器，收集舊設備、舊散件、舊材料的基礎上，添置多功能溫控焊臺、教學實踐用組合電動工具等，結合學校每年舉辦的創新設計大賽，建設創新實踐基地，面向全校學生開展創新競賽，對富有創新性的項目給予軟硬件支持。學生可以自行安排時間到創新實驗室進行創新實踐并有實驗室教師給予針對性的指導，好的獲獎作品針對性的予以陳列展示，啟發學生的思維，結合我校現有3個演示實驗室和現有實驗室，逐步建立科技演示室、創新實驗室、作品展示陳列室等。最大限度發揮基地為學生提供充分發揮潛力和創造力的平臺的作用。促進學生學習的積極性，也培養學生的科研能力和合作精神。學生參與創新活動，推動和促進基地的建設和發展。實施過程中師生合作共同參與項目研究的全過程，創建“項目探究式學習”模式。同時采用“學生負責制”的方式進行“，學生負責制”是指學生自己負責提出項目的研究內容與實施方案，然后由教師組織學生討論，論證實驗項目的可行性。如項目可行，學生及自己組成的研究團隊將主導整個研究過程。在實踐過程中，我們的指導教師在學生的創新項目中擇優進行推薦，成功申報立項全國大學生創新創業訓練計劃項目一項、河北省大學生創新創業訓練計劃項目一項、校級大學生創新創業訓練計劃項目十余項。

4引入啟發式教學模式

面對不同專業、不同學科層次組成的學生，物理實驗欣賞課程中我們引入了啟發式教學模式。傳統的演示實驗課程往往是通過教師機械的操作實驗儀器，講解實驗原理，學生被動接受知識的過程來完成的。而我們所采取的啟發式教學模式，首先由教師帶領學生觀察實驗儀器，分析儀器設備構造，這使得對于機器設備沒有相關操作經驗和基礎的文科類學生也能了解一些基本的儀器設備知識，為進一步自己動手操作演示實驗設備打下基礎，在此基礎上由教師提出問題，學生們動手操作演示實驗儀器觀察實驗現象，在師生互動討論過程中總結實驗現象，分析其中物理機制。通過演示實驗課的教學實踐與不斷改進，不僅提高了學生的動手能力，培養了學生的參與意識，增強主觀能動性，而且讓學生能自主發揮想象力，不受實驗教材中條條框框的限制，真正實現了理論聯系實際。開課以來，學生興趣濃厚，經常是下課后還在實驗室流連忘返，不是在觀看實驗演示，就是在探討實驗中的現象，或者思考在實踐中的應用。他們普遍反映，演示實驗儀器種類多、內容新，既有古老的經典演示實驗，又有新的融合多種現代科學技術的演示實驗，通過演示實驗課的學習，大學物理的理論知識不再那么抽象、枯燥、平淡難懂了，變得直觀、生動、有趣，對培養學生的創新能力有很大的幫助，且與現實生活聯系緊密。

5結語

總之，通過演示實驗進課堂，開放大學物理演示實驗室，構建創新實驗室的手段，實現理論與實驗課程的精確銜接，我們探索構建了一套具有工科院校學科特色的課程體系。籍此培養學生主動學習精神，分析問題、解決問題能力，加強學生創新思維能力，鍛煉學生社會實踐能力，提高學生的社會核心競爭力。對通識教育體系下創新應用型人才的培養具有重要意義，并可為其他基礎學科與專業課程教學改革提供相關經驗與參考，探索出一條適合工科為基礎的綜合性大學基礎課程體系改革之路。

作者:薄惠豐 魏 環 張占新 王鳳鳴 胡鴻奎 單位:華北理工大學理學院

【參考文獻】

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［2］汪文明.大學物理演示實驗教學研究[D].華中師范大學,2006.

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3）客觀條件限制影響實驗教學效果的客觀條件包括兩個方面：一是實驗儀器的損壞、實驗場所的不足和實驗經費的匱乏，這導致很多實驗被迫取消；二是在有限的課堂時間內，學生既要熟悉各種實驗儀器，又要進行實驗操作，很難有時間分析和思考實驗現象，這也影響著實驗課的教學效果。

2計算機虛擬仿真技術的引入

隨著圖形圖像、網絡通信和面向對象建模等相關技術的發展，計算機輔助教學（CAI）越來越受到人們的重視。為了提高大學物理實驗的教學質量，調動學生做實驗的積極性，我們在大學物理實驗教學中引入計算機仿真技術，并利用相關軟件設計了仿真實驗平臺。借助該平臺，學生可以逼真地完成大學物理實驗課中的各種實驗。仿真實驗平臺的引入是傳統實驗教學的有效補充。該平臺具有以下兩個方面的優勢：1）教師可以提前把實驗要求、目的和步驟等相關知識在仿真實驗平臺上，把需要使用的實驗儀器、注意事項、預期實驗結果等內容提前告知學生，讓學生對整個實驗過程有一個直觀的認識。通過仿真實驗平臺，學生可以重復做某一虛擬的物理實驗，這大大提高了實驗教學的效率。2）學生能很方便地查閱大學物理學實驗的相關內容，并能長時間地了解相關實驗項目。虛擬仿真技術的引入克服了傳統實驗教學中存在的弊端。學生在仿真實驗平臺上的錯誤操作不會造成虛擬實驗儀器的損壞，也不會造成學生的人身傷害，這不但避免了真實實驗中的安全隱患，而且實現了實驗器材的零損耗，節省了實驗成本。目前，國內許多高校都在研究和開發仿真實驗平臺，由于各高校的實際情況、學生結構等存在差異，仿真實驗平臺也不會完全相同。根據我校的教學實際情況，我們有必要開發適合我校使用的仿真實驗平臺，這樣才能進一步提高大學物理實驗的教學質量。

3基于B/S結構的仿真實驗平臺設計

3.1總體架構

根據任課教師和學生提出的教學建議，我們設計了適合我校的大學物理仿真實驗平臺，并在該仿真實驗平臺上設定了三個角色：學生、教師和管理員。學生可以通過用戶名和密碼進入本系統中的學生模塊，學生模塊包括實驗前、實驗和實驗后三部分。在實驗前部分，學生通過預習掌握實驗儀器的使用，并對虛擬實驗做進一步的了解，為下一步的虛擬實驗做準備；在實驗部分，教師組織學生在規定的時間內，完成虛擬實驗；在實驗后部分，學生分析實驗的結果和現象，并填寫實驗報告。教師可以通過工號和密碼進入本系統中的教師模塊，教師模塊包括教學信息子模塊、實驗資料子模塊、實驗結果管理子模塊和虛擬實驗管理子模塊。教學信息子模塊主要用于教學信息，其作用是提醒學生學習相關的教學內容；實驗資料子模塊主要用于公布大學物理實驗的教學大綱、相關課件和注意事項等內容，學生只能查閱教師后的實驗資料；實驗結果管理子模塊主要用于教師評定學生的實驗結果、實驗心得和實驗成績；虛擬實驗管理子模塊是本平臺的重要組成部分，也是我們設計仿真實驗平臺的一項重要內容，通過虛擬實驗管理子模塊，教師可以設置和制作虛擬實驗項目。管理員可以設置實驗人員的權限，限制實驗人員的數量，還可以管理新聞公告模塊和互動交流模塊，以更好地為學校師生服務。

3.2仿真實驗平臺中實驗項目的制作

為了保證學生做好仿真實驗，教師需要制作仿真實驗項目，所需要的實驗素材主要從以下三個方面得到。

1）仿真實驗平臺中的“實驗儀器”應與實際使用的實驗儀器一致，這些“實驗儀器”的圖像通過照相機獲得，再經過計算機軟件處理，就可以成為仿真實驗平臺中的“實驗儀器”。如仿真實驗平臺中的滑動變阻器經PhotoShop軟件處理，得到了動態的滑片和靜態背景。

2）為了實現仿真實驗中學生與平臺的交互性，我們增加了動態元件的響應事件。如在FLASH環境下，我們增加了滑動變阻器滑片的左右移動操作，設定了移動過程中不同位置所對應的電阻值。

3）實驗儀器的三維圖像可以通過3DMax軟件得到，這種圖像能顯示儀器的內部結構，更好地滿足物理實驗教學的需求。目前，用于制作仿真實驗項目的軟件還有很多。除了上述軟件外，我們還使用多種技術手段構建了仿真實驗項目的場景，保證了這些實驗項目在一般的網頁中就能正常運行，滿足了學生課外的學習需求。

3.3仿真實驗平臺的特點

在實際教學過程中，我們把仿真實驗平臺安裝在網絡服務器上。該平臺由于采用的是B/S架構，對客戶端的軟、硬件要求較低，學生和教師通過網絡瀏覽器就可以訪問該仿真實驗平臺。雖然大學物理實驗教學中引入的仿真實驗平臺有許多優點，但它僅僅是物理實驗教學的一個有效補充。眾所周知，物理學中的許多定理和結論都來源于實驗，而實驗結果因受環境等因素的影響而不會完全相同，這是在仿真實驗平臺上無法實現的。在真實的實驗環境中，學生能操作實驗儀器，觀察實驗現象，這與在仿真實驗平臺上移動鼠標、觀看畫面不可同日而語。因此，仿真實驗平臺可以幫助學生做好實驗預習和課后復習，甚至完成虛擬實驗，但卻不能代替真實的實驗。

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大學物理實驗教學信息化就是以計算機、互聯網等信息化技術手段帶動實驗教學、管理的科學化、現代化，以提高實驗教學質量和效益的過程；它是將現代信息技術與先進的管理理念相融合，轉變大學物理實驗教學的方式方法、師生教學互動模式、管理模式、成績評定模式，重新整合大學實驗教學資源，提高實驗教學質量、提高大學生科學素質和科研能力的過程。大學物理實驗教學信息化管理的精髓是信息集成，其核心依托計算機數據庫及其網絡平臺，數據管理系統把實驗教學項目的選擇、方案的設計、時間地點的安排、儀器的配置與準備、指導老師的選擇、實驗報告的撰寫與收集、實驗成績的評價等各個環節集成起來，形成師生及管理者共享資源、信息，實行最優化原則來提高現有實驗儀器設備的利用效率，充分發揮教師的能動性和積極性，同時在尊重大學生的自主性的基礎上，激發其學習的興趣、發掘其學習潛能，從而使大學物理實驗教學取得良好的教育、教學效果。相對于傳統的教學模式，實驗教學信息化具有二大特征：一是改變實驗教學的傳統管理模式，實行立體全方位管理，實現對教師、實驗課堂、實驗設備、學生全面管理的管理目標。就得要求對實驗教學管理進行深化改革，在現有信息資源共享的基礎上，使教師與學生、教師之間、實驗教學部門與理論課教學部門之間以及負責實驗教學的部門與學校相關部門之間交流和溝通更直接，從而大大提高管理效率，降低管理成本。二是運用信息技術對實驗教學的各個流程和環節（如教師、學生、教學過程、作業批改、成績評定等）實行有效控制和管理，實現各種要素配置最優化、各個環節緊密結合而達到最合理化，即能實現資源共享，又可以達到實時監控。是故，信息化是當代大學物理實驗教學發展的趨勢。

3加大教改力度，實現大學物理實驗教學信息化

實現大學物理實驗教學信息化是一項較為復雜的系統工程，至少應進行以下幾方面：第一，實驗項目開設選擇信息化改革；現代科學技術（物理學更甚）發展日新月異，作為物理學的基礎課程——大學物理實驗，其內容的選擇必須與時俱進，體現現代科技發展變化的時代風貌，反映其時代特征。要開設好大學物理實驗項目、確定實驗內容（既適合本校學生的實際，又要體現現代科技發展要求），就要充分利用互聯網等信息技術，搜集國內外大學物理實驗開設的情況，通過網上調查，確準了解、把握本校學生的學習基礎等實際情況，確定開設實驗項目，并隨著情況變化而不斷調整，以確保大學物理實驗教學目的的有效貫徹。第二，實驗教學管理的信息化改革；實驗教學管理信息化可分為三個層次：最高層次是學校層次，中間是教學系部層次，最后是實驗管理員和任課教師層次。傳統意義上的實驗教學管理僅僅集中或注重中間層次，學校很少掌握實驗教學的有關數據、信息，對開設了些什么實驗項目、是誰主講、實驗計劃、進度等等很少過問，這往往導致實驗項目開設缺少頂層設計與指導，降低該課程教學目的的全局性、前瞻性；傳統的實驗教學管理也不太重視最低層次的管理，導致管理難以做到具體化、精細化。[3]由于信息技術的進步，為實驗教學管理實行全面化、三層次協同化提供的技術支持，充分利用計算機和互聯網等信息技術平臺，學校從宏觀上進行設計、指導，系部進行具體規劃管理，將學校的意圖、指導思想傳達給授課教師，并將教師反映的信息數據匯總存檔保存，同時向學校有關部門報備；教師與實驗管理員合作，收集授課對象——學生的有關信息數據，在此基礎上開設具體的、切實可行的實驗項目計劃，制成電子文檔，發送給系部管理者。如此，對實驗教學管理既可宏觀調控，又能具體、精細到人，甚至到每一節課、每一個實驗。第三，實行教學計劃、教學方案、教學內容等有關課堂教學信息化；[4]實驗教學是以學生為主體、教師為主導的雙邊活動，教學能否取得預期效果（使學生掌握相關知識、發展能力等）其關鍵在于教師的所作所為。教師的基本能力素養是比較穩定的，難以短時間內得以提高，但課前準備工作（主要包括教學計劃、教學方案）可以做得盡可能的完善完美。將實驗教學的內容、教學計劃、教學方案進行信息化，能產生兩個方面的良好效果：其一，科學合理的教學計劃、適用完善教學方案公諸于網上，可供同行學習、參考，提高學習者的教學水平；其二，教學新手或教學水平較差的將其教學計劃、教學方案公諸于網上，可以得到同行或水平較高者的幫助指導，再改進自己的計劃與方案，快速提高自己的教學能力和水平。第四，學生課堂學習、實驗操作信息化改革；[5]現代教學理論研究指出，現代課堂教學方式正向大眾化和個別化方向發展。利用計算機、視頻監控和互聯網技術，將學生的課堂學習、實驗操作實行信息化，教師可以輕松地監控整個課堂或多個課堂（主要是開放性實驗）情況，盡可能地實現教學大眾化，克服傳統實驗教學受場地和人數限制的缺點；另一方面，學生通過計算機和視頻設備與指導老師直接對話，接受一對一的個別幫助與指導，實現課堂教學的個別化。第五，實現實驗教學效果評估、考核、總結信息化；評估、考核是檢驗教學效果的方法手段。對學生實驗考核實現信息化，即學生在裝備計算機和視頻監控設備的實驗室完成考試考核，教師既可以得到學生考試的結果如實驗報告，又可以了解掌握學生實驗操作的過程，綜合二者的情況，給出的成績會更加科學合理；同時，利用計算機對試卷進行評判，可以減少人為因素，使之更為客觀、高效，使教師從繁重枯燥的閱卷工作中解脫出來。每個學期或每門實驗課程結束，教師寫好總結與心得，電子文稿存檔匯總，既可做考評依據，又可與同行或他人進行相互交流，或提高自己，或幫助他人。信息化是大學物理實驗教學的發展趨勢和方向，是一項富有挑戰性的工作。需要我們不斷地研究、探索、嘗試，不停地總結經驗教訓才能逐漸地走向成熟、完善。

作者:周文真 單位:湖南科技學院

參考文獻：

[1]胡成華,史玲娜.大學物理實驗教學創新模式的探索與實踐[J].物理與工程,2012,(1):44-46.

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［38］Office of Academic Integrity University of Waterloo．Toward a Level Playing Field：Enhancing Academic Integrity at the UNIVERSITY OF WATERLOO［EB/OL］．（sine die）［2011-02-19］．uwaterlooca/academicintegrity/Report/Report_Towards%20a%20Level%20Playing%20Fieldhtml．

篇10

1．從物理實驗教學環節來培養學生的表達能力

一是要求學生要闡述物理實驗原理．在初中物理實驗教學過程中，教師要創設問題情境，鼓勵學生用自身所掌握的物理理論知識來闡述物理實驗原理，當學生闡述完之后，教師要指出學生表達的不嚴謹的地方，及時糾正，確保學生在表達物理實驗時準確、簡練．二是要求學生陳述物理實驗操作．物理實驗中會用到不同的實驗器材，并且每一個實驗操作都是按照相關的規定來進行的．所以在初中物理實驗教學中，教師要求學生要自己組織語言將實驗步驟描述出來，通過這種做可以鍛煉學生的表達能力．比如:當老師要做“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關”這一實驗的時候，教師首先先讓學生選出此次實驗中所用到的器材，彈簧測力計、木塊、木板、毛巾等．然后教師給學生示范每一個實驗步驟，當老師示范完之后，教師應該讓學生來將剛才老師的實驗步驟總結出來．教師通過這樣做既鍛煉學生的表達能力，又加深了學生對此實驗的理解和認識。三是要求學生描述物理實驗現象．教師要求學生用語言將物理實驗中所發生的各種現象描述出來．然而由于物理實驗現象較為復雜，所以教師要發現學生在描述物理實驗現象時的錯誤，讓學生的語言變得越來越嚴謹．比如:當老師要讓學生描述“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關”這一實驗的實驗現象時，有的學生會這樣說:摩擦力大小與材料有關，材料越粗糙，摩擦力就越大．根據學生的描述，教師要指出其中的錯誤，并且要告訴學生正確的描述方法:摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關，接觸面越粗糙，摩擦力就越大．通過這樣做可以避免學生以后犯類似的錯誤，并且在潛移默化中也培養了學生的表達能力．

2．創設有效的教學情境，增加學生表達的機會

很多初中物理教師在開展實驗教學活動的過程中，忽略了學生的學習主體地位，而只是簡單的將學生定位于聽眾或觀眾的角色，未重視教師與學生之間的互動性，減少了學生自主操作和自主表達的機會．教師實驗操作過程倘若忽視了學生的作用，則不利于增強實驗教學的效果，而且無法增強學生的表達能力．主要是因為:物理實驗過程僅依靠教師單獨完成，而教師操作的較為熟練，學生往往還沒有看清實驗過程，實驗結果就出來了．而學生在這種演示實驗過程，很難將注意力完全集中起來，也很難展開深入思考，因而無法針對整個實驗過程，進行有效表述．對此，教師應該采取措施克服這種弊端，首先，要重視學生主觀能動性的發揮和言語表達能力的培養，讓實驗的過程變為師生互動交流過程，讓教師的角色轉變為實驗的指導者，讓學生成為實驗的操作者和實驗的表述者，提高學生的實驗參與度．其次，整個物理實驗教學過程，教師要努力為學生表達自身的觀念創設良好機會．課堂上教師要巧設問題，鼓勵主動探究，并且要求學生口頭表述實驗現象、實驗目的等，對于有異議的問題教師可以讓學生展開討論交流，借助這種方式不僅鍛煉了學生的表達能力，還增強了學生表達的邏輯性．

篇11

在引入虛擬仿真實驗教學平臺以后，我們開始嘗試使用新的虛擬實驗室，選取了部分學生參與虛擬實驗的教學過程，讓學生和老師共同參與虛擬實驗的設計、調試和研究。經過幾年的教學實踐，我們取得了一些初步的經驗和結論。

2．1虛擬仿真實驗可以豐富實驗教學的內容

作為傳統物理實驗內容的重要補充，虛擬仿真實驗也是學生認識物理現象，掌握物理知識的，培養實驗能力的一個重要的途徑。我們通過教學實踐發現，虛擬仿真實驗具有很強的可設計性，既可以完成一些傳統的驗證性實驗，也能開發成為具有創新性的設計性實驗和綜合性實驗，特別是對于一些物理原理較復雜的、實驗圖像較明顯的力學和光學實驗，使用虛擬仿真教學，更能激發學生學習物理實驗的興趣，增強學生的求知欲望。因此，恰當地使用虛擬仿真的實驗內容不僅可以豐富傳統的實驗教學內容，也可以提高學生學習物理實驗的興趣。

2．2虛擬仿真實驗有助于轉變單一的教學方式

虛擬仿真實驗的優勢還在于可以轉變單一的實驗教學方式，學生通過計算機仿真軟件，進入交互式的，友好的仿真界面，可以在無教師指導的情況下，自主地完成一些較為簡單的仿真實驗，得到相關的實驗結論。因為所有的實驗儀器都是虛擬的，因此學生可以進行多次嘗試，也不會造成儀器的損壞，特別是對于一些復雜地，較危險的實驗，虛擬仿真實驗更是不可替代的。另外虛擬仿真實驗還可以打破時間和空間的限制，仿真實驗可以不用在實驗室里完成，也可以在課后獨立完成，這對于學生進一步學習和探索物理實驗是非常重要，也可以極大鍛煉學生的動手能力和創新能力。

2．3虛擬仿真實驗有助于客觀地反映學生的實驗水平

除了讓學生獨立地完成普通的虛擬實驗，我們還進一步鼓勵學生參與虛擬仿真實驗的設計和開發，讓他們學習一些虛擬仿真軟件(例如LAB-VIEW，MATLAB/SIMULINK)的基本知識，通過對實驗原理的深入理解，抽象出物理模型，利用虛擬仿真環境，構建虛擬的實驗儀器，最后調試儀器，得到正確的實驗結論。這樣既能客觀地反映學生對實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗圖像和實驗結論認知的全過程，也能全面反映學生完成實驗的真實水平，也有利于對學生實驗成績客觀評價，形成個體差異，提高學生學習物理實驗的興趣和成就感，從而提高物理實驗課的教學質量。

2．4虛擬仿真實驗在教學和管理上的不足

虛擬仿真實驗不能完全取代傳統的實驗教學方式，它只是傳統實驗教學方式的重要的補充。在教學中我們也發現虛擬仿真實驗的開設需要學生預先學習和掌握一些基本的計算機知識，需要學生對物理原理和物理模型有較深入的理解，另外學生參與虛擬仿真的信心和經驗也是制約虛擬仿真實驗教學成敗的主要原因。此外，在虛擬仿真實驗室的管理上也存在一些困難，特別是對虛擬仿真系統的開發和維護上更需要一些專業的管理人員，這也對實驗室設備的管理上提出了更高的要求。

篇12

國家標準的論文格式

1987年，我國出臺了《科學技術報告、學位論文和學術論文的編寫格式》，把論文的編寫格式分為四大部分：即前置部分、主體部分、附錄部分和結尾部分。

前置部分：

封面。封面二（學術論文不需要）；題名頁；序或前言（需要時）；摘要；關鍵詞；目次頁（必要時）；插圖和附表清單（必要時）；符號、標志、縮略語、首字母縮寫、單位、術語、名詞等；注釋表。

主體部分：引言-1

正文-2

2.1

2.2

2.2.1

2.2.2

圖1（或圖2.1）

圖2

表1（或表2.1）

結論

致謝

參考文獻表

附錄部分：（必要時）

附錄A

附錄B

B.1

B.1.1

B.2

圖B1

表B1

結尾部分：（必要時）可供參考的文獻題錄；索引；封三、封底。

畢業論文的通用格式

對于畢業論文的格式，盡管每個學校的要求不同，文理科也有差異，但我們認為畢業論文至少有兩個部分。

前置部分：封面、目錄、寫作提綱、標題、署名、摘要、關鍵詞。

主體部分：緒論

本論

一、

二、

（一）

（二）

1.

2.

(1)

(2)

結論

致謝

注釋（必要時），參考文獻

參考范文：

大學物理實驗信息化教學與物理實驗教學方法的研究

摘要：信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件，出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。圍繞培養學生的實踐能力和創新能力，本文闡述了對以學生為主體、教師為主導的教學方法的研究及應用信息技術建立學生自主學習的網絡環境和豐富的網絡教學資源，營造教學互動的信息化平臺，創造多元化教學模式的研究與教學實踐。

關鍵詞：大學物理實驗；信息化教學；多元化教學模式；教學方法

一、信息化教學在大學物理實驗中的作用和意義

20世紀末以數字化為核心的信息技術的高度發展，預示人類在本世紀又將經歷一次重大變革。如果說19世紀的工業革命使人類從依靠體力的勞動中擺脫出來，那么今天的信息革命將使人類社會從繁雜的形式化腦力勞動中解放出來。大規模的記憶容量，億次計算機的運算速度，互聯網的交互管理能力，各種智能數據庫、CAD等應用軟件的功能，以及它們的準確性都是人腦所不能比擬的。21世紀人類對待這類腦力勞動將如同操縱機器完成體力勞動一樣簡單。也就是說在信息化時代，腦力勞動性質正在發生著深刻的變化。站在這個角度來思考，對未來科技人才的培養應著重探索、創新和開發方面能力的培養。信息時代需要大批有實踐能力、創新能力的優秀人才，同時信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，引發了信息化教育，為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件，出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。

物理實驗是物理學的基礎，大學物理實驗反映了理工科及各個學科科學實驗的共性和普遍性的問題。在培養學生嚴謹的科學思維、創新能力，培養學生理論聯系實際，特別是與科學技術發展相適應的綜合能力，以適應科技發展與社會進步對人才需求方面有著不可替代的作用。

近10多年來，圍繞著培養具有實踐能力、創新思維和創新能力的高素質人才，我校以教育部世界銀行貸款項目、創建國家名牌課程、“985工程”、“211工程”教育部理工科基地建設、國家級精品課程建設、國家級實驗教學示范中心等項目為依托，全面進行了實驗課程體系、教學內容、教學方法、教學模式等方面的改革，在多年的教學實踐中產生了教學理念先進，教學內容豐富，教學條件優良的優秀教學成果。學校實驗教學硬件設備、實驗室條件也發生了大幅度、跨世紀的改觀，由過去的教學弱點轉變為教學改革中的亮點。

當前如何進一步更新教育理念，深入進行教學改革；如何進一步鞏固和用好已取得的成果，是目前我們面臨的又一課題。尤其在實驗教學師資隊伍正在進行新老交替的今天，該課題顯得更加重要。

我們認為實驗教學方法的研究，尤其是如何真正在教學實踐中實現以教師為主導、以學生為主體的教學方法研究是鞏固十多年來的教學改革成果、進一步深入進行教學改革的重要內容和舉措，也是實現教學目標的重要保證。

長期以來，我們的理工科教學，特別是物理實驗教學長期受到教學環境和師資水平的限制，因襲多年的傳統教學模式，客觀上引導學生向形式化、記憶型方式學習，制約了學生的創新能力及科學素質的形成；近幾年來我國面臨高等教育從精英教育到大眾教育的轉變，學校擴大招生和培養學生實踐能力和創新能力的教學目標都需要大量優秀的教育資源。優秀教育資源的缺乏成為嚴重困擾教學質量的難題，成為教學改革發展的瓶頸。針對上述問題，我們在大學物理實驗課程體系、教學內容、教學方法和教學模式等方面進行了改革，并取得了顯著成效。在此基礎上，近幾年來，我們以大學物理實驗國家級精品課程網絡資源建設為平臺，運用信息化教育思想和技術進一步研究以學生為主體、教師為主導的教學方法，改革實驗中的“模仿型”教學，建設豐富的優秀的網絡教學資源，創造培養創新人才的新的教學模式、教學方法、教學環境，在教學實踐中取得了很好的教學效果。

二、以學生為主體、教師為主導的物理實驗教學方法的研究與實踐

1、注重實驗教學過程，激發學生的學習興趣，引導學生在教學過程中積極思考

實驗教學中獲得實驗數據，是實驗課的必然結果，也是在實驗課教學中師生都十分重視的重要環節，相對而言，對實驗教學過程重視不夠。從培養學生的素質和能力的角度來看，實驗的教學過程非常重要。實驗課的教學過程是提高學生知識，能力和素質的過程，也是正確獲得實驗科學數據的重要保證。

實驗教學過程中的第一步，是引導學生讀懂實驗的原理、設計思想、實驗方法及實驗儀器的結構和運行機理等基本知識，只有這樣，他們才能在實驗教學課堂中積極思考，主動投入，發揮他們在實驗教學中的主體作用，這也是實驗課成敗的關鍵。實驗教學與課堂教學的知識密切相關，但是它們之間往往又沒有直接一一對應的關系。在實驗教學中，往往一個實驗要用到幾個學科領域的知識點，并且更加強調實驗的方法和知識的綜合應用，如何引導學生學會綜合應用已學過的知識，并在此基礎上學會新知識、新方法，這是實驗教學中的重要環節，也是物理實驗課教學中的難點。

我們在實驗教學中，以實驗方法為主線，應用精品課程豐富的網絡資源，將學生已學過的知識作為切入點，采用研討的方法引導學生學會讀懂物理實驗的原理，理解物理實驗設計思想、實驗方法，掌握物理實驗的實驗技能，有效地激發了他們的學習熱情，實驗教學實踐中出現了學生主動參與，積極思考，勇于創新的熱烈場面。

2、注重實驗的設計性、研究性、開放性

實驗的設計性、研究性、開放性是實驗的教學方法的重要表現形式，同一個實驗，同樣的教學設備會因為教學方法的不同而產生不同的教學效果。傳統教學模式常常是以教師為主體，學生照葫蘆畫瓢，抑制了學生主動性的發揮，使得本來就有限的教學資源沒有發揮出最好的教學效果。注重實驗的設計性、開放性、研究性是在在教學過程中真正實施以學生為主體、教師為主導的教學方法的具體體現，并能充分用好已有的硬件和軟件教學資源。

開設設計性實驗時，由教師給定的實驗題目、實驗要求及可供學生選擇的實驗條件，由學生自己提出設計思想、擬定實驗方案，選擇測量儀器、確定實驗條件、實驗參數，并基本獨立完成實驗的全過程。

開設研究性實驗時，教師組織若干個基礎物理實驗涉及領域的課題，以科研方式組織教學。學生在通過查閱資料理解相關領域的基本知識、基本方法及其應用的基礎上，在教師指導下確定研究課題或研究內容、設計實驗方案、完成實驗、最后寫出研究性小論文等。研究性實驗可以學生個體或團隊的形式進行。

實驗的開放性，是指實驗的內容、時間和空間對學生開放。上述設計性、研究性實驗內容和題目由學生自命題或部分自命題，由教師審核命題，并指導學生完成實驗。

我校注重實驗的設計性、研究性、開放性。在每一學期物理實驗中都安排有設計性或研究性實驗內容。設計性、研究性、開放性實驗為學生提供了自主、創新學習的平臺。學生在設計性、研究性、開放性實驗中，積極思考，主動學習，找到了自己在實驗教學中應有的主置，并從實驗教學中獲得了成就感、滿足感。設計性、研究性、開放性實驗在啟發學生的創新思維、培養他們的創新能力方面發揮了很好的作用。

三、建設精品課程豐富的網絡資源系統

營造培養學生創新能力的信息化物理實驗教學環境

1、建立精品課程豐富的網絡資源，營造教學互動的信息化平臺

根據教育部有關文件精神，國家級精品課程，應是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程；應建立一個優質的課程資源體系和網絡共享平臺。

我們認為，國家級精品課程的優質網絡資源體系建設是精品課程建設的重要方面。精品課程的網絡資源系統必須能反映大學物理實驗課程建設的先進理念、課程的體系、內容和教學方法；提煉物理實驗課程的基本知識，基本思想和基本方法；體現先進的科學思想、科學方法和科學成果；提供學生獨立思考、主動學習的平臺和師生交互的平臺。

我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統綜合了幾十年來我校物理實驗課程的優秀教學資源；融合了10多年來實驗教學改革的新思想、新成果；反映了與實驗教學相關聯的現代科學技術的新思想、新方法；并不斷提高實驗的開放性、教學的交互性，滿足了各層次學生學習的主動性。

我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統按照大學物理實驗課程的新體系提煉了實驗課的教學大綱、實驗的教案、實驗的重點、難點、儀器的原理、結構、運行機理，使用方法和常見故障分析等指導信息；圍繞學生實驗課程的知識點提供了系統的網上講座，以便學生從看起來零散的各個實驗中，系統地領悟實驗的思想、方法、技術和應用；為拓寬學生的知識面，圍繞現代物理技術類實驗和研究型實驗提供了系統的網上現代物理技術講座。目前我校大學物理實驗國家級精品課程網絡資源系統已包括4個學期，224學時，78個實驗的授課教案和100多個實驗的習題；由物理學史，物理實驗方法，不確定度和數據處理方法，力、熱、電、光學量的測量方法與應用，現代物理技術講座等內容組成的28講物理實驗系列講座；力、熱、電、光、近代物理實驗等各類常用儀器的儀器庫，其中包括儀器的實物照片、內部結構、運行機理及使用指導等。為便于學生在教師指導下學習，資源庫系統具有很強的交互功能和擴充功能。任課教師可以根據教學需要，在資源庫系統中動態更新自己的教案，引導學生學會讀懂實驗，指導學生建立實驗教科書與實驗室實物儀器之間的聯系，激發他們的學習熱情，提高他們自主學習的能力。在幾年的教學實踐中產生了良好的教學效果，一批學生的優秀教學實踐論文脫穎而出。目前在我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統中精選了40篇學生的代表作。

2、建設基于web的遠程仿真實驗系統，營造多元化教學模式

物理學是以實驗為基礎的學科，物理實驗教學對培養學生創新思維和實踐能力以及對物理理論的理解將起到不可替代的作用。但是，在實際教學中，由于受到時間和空間的限制，在有限的學時內，要學生完全理解實驗原理和儀器的運行機理，滿足學生自己選擇參數設計實驗，或進一步做研究性實驗內容的強烈欲望，有一定困難。學生往往在教師設定好的參數和步驟中完成實驗的內容，這個過程中學生缺乏思考，很多是盲目操作走了過場，這樣實際上把物理實驗教學變成了一種呆板式的模仿型教學。要改變這種狀態，就要發揮信息化教育的優勢與實際實驗的教學模式相結合，創新教學模式來解決。

由我校研制，高等教育出版社1996年出版的《大學物理仿真實驗》就是一個具有代表性的創新媒體，是國際上第一套實驗教學軟件。它利用軟件建模設計虛擬儀器，建立虛擬實驗環境，學生可在這個環境中自行設計實驗方案、擬定實驗參數、操作儀器，模擬真實的實驗過程，深化理解物理知識。《大學物理仿真實驗》可用于學生預習、復習以及自學物理實驗，營造了學生自主學習的環境和與真實實驗相結合的二段式、三段式教學模式，并使實驗教學在空間和時間上得到延伸。在此基礎上，1999年以來建設在校園網上的虛擬實驗遠程教學系統進一步營造了多元化的物理實驗教學環境和學生自主學習的平臺。目前虛擬實驗遠程教學系統已包括力、熱、電、光、近代物理實驗在內的56個大學物理仿真實驗，多年來在開設網上實驗選修課、網上實驗輔導課、強化師生間的交互，激發學生的主動性和學習熱情，提高教學水平等方面發揮了很好的作用。

大學物理仿真實驗軟件是不斷發展的教學媒體，它的動態更新、動態和維護是教學實踐中迫切需要解決的問題。傳統的教學軟件方式是用光盤等硬拷貝模式，常常存在著升級和維護困難等問題。為此，近年來我們研究了基于web的大學物理仿真實驗系統，用戶無須手動安裝仿真實驗軟件程序，只需通過瀏覽器就可實現仿真實驗等各種類型教學軟件的自動下載、更新、運行。基于web的大學物理仿真實驗系統更方便更廣泛地為學生提供了自主學習的平臺、不斷更新的優秀教學資源。同時也為解決由于擴大招生、培養學生創新能力需要增加的教學資源的問題提供了解決的途徑。

3、建立網絡選課系統，教學交互系統，管理系統，實現全方位開放的教學模式

開放性教學模式是滿足學生個性化教學的模式。在開放實驗室，學生可利用實驗室提供的設備，在教師指導下，自己設立實驗題目、設計實驗方案完成實驗，因此它能有效地滿足學生求知、探索和創新的欲望，有效地培養學生的創新思維與創新能力，因此我們非常注重實驗教學的開放模式。

為了對大面積學生實現在時間、空間、內容上的開放教學，我們建立了網絡選課系統、教學交互系統和教學管理系統，并在2個學期內，對2800名學生開設的開放性實驗教學中發揮了很好的作用。

4、建設《大學物理實驗》(第二版)和立體化教材教材是教學的依據，它反映了教學思想、教學目標、教學內容和教學方法。由我校編寫，高等教育出版社于2005年11月至2006年6月陸續出版的面向21世紀教材，《大學物理實驗》(一、二、三、四冊)(第二版)在第一版的基礎上，融進了我校近幾年來在教學、科研中積累的科學思想、科學方法、教學思想和教學成果。在反映我校大學物理實驗教學的新體系、新內容的基礎上，對教材中的大多數實驗增加了設計性內容或研究性內容、研究型課題；并配有基于web的大學物理仿真實驗系統、大學物理實驗資源系統等。應用信息技術建設了體系新穎、內容豐富、適應于各專業、各層次學生多元化教學模式的立體化教材。

四、結束語

20世紀末以來以數字化為核心的信息技術的高度發展，帶動了信息化教育的發展，營造了信息時代培養創新人才的嶄新的教學環境、教學模式，教學方法，在教學中正在發揮著任何時代無與倫比的作用。任重而道遠，如何進一步融合傳統教育與信息化教育，培養出合格的新世紀創新人才是我們必須不斷面對的課題，我們將為此堅持不懈地努力。

[責任編輯：文和平]

篇13

當前，我國正處于發展的重要戰略機遇期，只有成為創新型國家，才能在激烈的國際競爭環境中占據主動，大力培養創新型人才，已成為各國實現經濟發展、科技進步和國際競爭力提升的重要戰略舉措。這要求高校培養具有求新意識、勇于嘗試、富有創新精神的大學生。大學物理實驗是培養學生動手實踐能力和創新能力的重要途徑，實際教學中要避免以往教學中的問題，改變教學模式，充分利用資源，以培養具有科學探索精神的創新型人才為目標。

1 大學物理實驗教學的現狀

現行的大學物理實驗課與飛速發展的現代科技相當不協調，課程模式陳舊、手段落后，不利于實驗發揮對理論教學的促進作用，制約了創新型人才的培養，已不能適應社會發展的要求，主要表現在以下幾個方面。

1.1 教學模式單一、教學內容固定

目前許多大學的物理實驗課還是沿用舊的教學模式，由教師準備好實驗器材，實驗教學中教師帶領學生熟悉實驗器材，講解實驗原理、實驗要求和注意事項。整個實驗教學圍繞教師展開，學生只是根據老師的要求進行實驗驗證，學生參與實驗很被動，沒有對實驗進行深刻的思考，更不能對實驗進行拓展或創新，這種灌輸式教學不利于培養學生獨立思考能力，也不利于學生個性與創新才能的發揮。

實驗課程內容的設置上沒有根據學生專業情況進行區分，實驗內容都是相同的，而且部分實驗內容陳舊，沒有將物理實驗與現代技術相融合，不利于激發學生的學習熱情、拓寬學生的知識面，增強他們的綜合能力。

1.2 實驗教學時間不足，學生物理實驗以完成任務為主

迫于課時的壓力，課堂教學中學生獨立思考的時間嚴重不足，教師代替學生進行思考，進而使得很多學生在做實驗過程中對實驗理解不透徹，實驗目的不明確或做不出實驗結果，甚至有些學生根本不知道自己要做什么，最后只是應付了事，出現編造實驗結果的現象。調查發現由于實驗時間的不足，學生實驗失敗后不能進行調整和改正重做實驗，部分學生對物理實驗有著強烈好奇心和濃厚的興趣，但是由于沒有多余的實驗時間和可供探索研究的實驗器材，使得對實驗內容的創新和拓展無法實現。

1.3 教學評價方式單一，沒有突出對學生能力的重視

大學物理實驗成績的評定以往采用“平時成績+期末測試成績”兩者綜合構成的方式，平時成績包括實驗課出勤次數以及每次的實驗報告分數，期末成績主要是期末筆試的考試成績，與理論課考試類似。有些專業由于實驗課時少甚至只有平時成績。很明顯，成績考核的單一化沒有體現出對學生動手能力和創新能力的重視，不利于激發學生實驗探究的積極性。

2 大學物理實驗教學模式改革的幾點措施

2.1 改革教學模式，以學生為中心

確立“圍繞辦學特色，結合專業實際，引入現代技術，激發研究興趣，提高創新素質”的目標[1]，實驗教學不再以驗證為主，而是以探究式為主導，提倡實驗小組團結合作、互幫互助，鼓勵學生發散思維，不斷進行實驗探索和創新。教師在實驗教學中作為指導者引導學生對實驗內容進行思考，實驗小組合作討論并解決實驗中遇到的問題，然后根據實驗數據得出一定的結論，最后由老師評定實驗結果的準確性。在進行拓展性實驗教學中，要給予學生充分的實驗時間和實驗資源，鼓勵實驗小組對創新實驗大膽假設，共同討論實驗方案，合力完成探究工作。

2.2 更新實驗教學內容，因材施教

在強調創新型人才培養的新形勢下應對現有的實驗課程進行改革，首先對實驗內容進行調整，去除相對陳舊的實驗內容，留下比較經典的實驗，同時也引進些比較新穎的、能反映前沿科技的實驗，使得在完成教學大綱的同時也能夠通過更新實驗內容激發學生的學習興趣。另外根據不同專業的特點，開設與專業課程內容相關的物理實驗課，例如師范專業學生主要完成用單擺測量重力加速度、牛頓第二定律的驗證、非線性電阻的伏安特性等與中學課程有關的物理實驗，對工程專業學生重點安排做流體力學綜合實驗、剛體轉動的研究以及學習和設計不同類型的傳感器等等。物理實驗課程做到因材施教，滿足不同專業學生的學習基礎要求，為學生進一步的實驗探究打好基礎。

實際教學中將實驗課分為演示實驗課、驗證實驗課、探究實驗課和趣味實驗課。物理演示實驗課程是通過觀察、思考實驗現象，對實驗結果進行定性分析或簡單的定量分析，不深究嚴格的理論知識。例如超導磁懸浮列車演示、光纖通訊演示、高壓帶電作業演示、光學幻象演示等實驗在生活中有很多的應用，實驗現象有很強的視覺沖擊；另外對物理概念的描述直觀、易于接受，不僅對學生理解物理概念有所幫助，還可以激發學生探索研究的欲望。驗證實驗課程主要是一些物理思想較強的經典實驗，通過這些實驗使學生學會設計實驗，鍛煉實驗操作技能，提高數據處理的能力。例如惠斯通電橋測電阻、磁懸浮導軌測量運動物體的速度、液體粘滯系數的測定等一些經典的物理實驗[2]。

2.3 鼓勵學生進行拓展實驗，培養學生創新能力

為培養學生的創新思維、調動學生科研探索和主動參與的積極性，學校開設探究實驗課和趣味實驗課，鼓勵學生主動進行拓展實驗。探究實驗課中教師將學生分為若干實驗小組，根據所學內容，由教師給出探究實驗的課題方向（例如利用SPD、I-V變換電路和數字毫伏表設計光功率計，用超聲波測量物體的位置及移動距離，設計一個函數發生器等等），學生利用n余時間查閱資料，通過小組討論、與老師溝通完成實驗方案的設計，自行安排實驗時間進行實驗，最后探究實驗結果以小論文的形式交給老師。為了激發學生對物理實驗的學習熱情，更輕松、深刻地學習物理原理，學校開設趣味實驗課[3]（例如自制彩色溫度計、自制望遠鏡和顯微鏡、制作斯特林發動機等等），實驗小組根據自己興趣選做趣味實驗并合作完成實驗，最后以競賽的方式展示學生們的實驗成果。

2.4 建立開放實驗室，設立模擬實驗室

為了培養學生自主思考能力，提高實驗效率，有必要將實驗資源公開化、公有化。建立公共實驗樓，開放實驗資源，讓學生能夠在實驗前充分了解各種儀器的功能、特點及使用方法，也可在實驗失敗后重新安排實驗，實驗室的開放也能使進行探究實驗和趣味實驗的學生有更豐富的實驗資源和自由的實驗時間。學生可通過實驗資源管理系統查詢實驗資源及實驗室使用情況，預約實驗時間。實踐表明，實驗資源的開放，提高了實驗效率，培養了學生創新研究的積極性。

對于自然科學前沿領域的高新技術實驗，實驗器材昂貴，學校實驗資源無法滿足過多的學生需求。設立仿真實驗室，利用物理實驗軟件虛擬實驗儀器，建立虛擬的實驗環境，學生在這個環境中可以熟悉儀器操作，模擬真實的實驗過程[4]，既可以檢驗實驗設計的可行性，又可避免盲目進行實驗，損壞實驗儀器。利用電腦軟件進行模擬實驗還能克服實際實驗帶來的種種限制，可讓學生充分發揮自己的想象，安全大膽地進行實驗探究。

2.5 教學評價開放化

大學物理實驗成績的評定采取開放化的評定方式，即實驗成績的評定由知識考核、實驗結果考核變為全面能力考核和綜合素質考核，加強對學生的創新精神和創新能力的考核，做到全面評價學生的實際能力。實際授課中將學生分為若干科研小組，對小組實驗操作情況以及實驗報告進行評分，對于完成拓展實驗或探究實驗的小組額外加分獎勵。實驗課程期末的考核為一份實驗論文和15 min左右的研究成果演講。

3 結語

要培養獨立、自主的創新型人才，教師在教學中就要做到“放開”，給學生足夠的思考時間、足夠的探索空間、足夠的研究資源，教師作為學生科學探究的引導者、服務者，為提高學生創新能力而努力。物理實驗教學模式的探究從來都不會結束，在今后的教學中會不斷遇到新的問題，又會不斷地尋找出路，解決問題，提高教學效率，激發學生學習興趣，培養學生個人能力是教師永遠的目標。

參考文獻

[1] 許毓敏，鐘宏杰.拓展大學物理演示實驗的教學實踐[J].紡織服裝教育，2013，28（2）：158-161.