浅析大学物理实验对学生自主性学习能力的培养

浅析大学物理实验对学生自主性学习能力的培养

作者：柴聪新 俞博 李雪梅 来源：《管理观察》2015年第31期

摘要：大学物理实验是专业课实验的基础，只有打好基础，今后才可以更好地学会专业实验，走向工作岗位后自信地解决将来可能出现的一切问题。大学物理实验课程中需要重点培养学生的自主性学习能力。本文从预习过程、实验过程、实验结束后、互助小组等四个方面论述了大学物理实验在大学生自主性学习能力培养中的重要作用。 关键词：大学物理实验 自主性学习 仪器 误差 数据

The role of college physics experiment in the cultivation of students’ autonomous learning ability Chai Cong-xin1， Bo Yu2， LI1 Xue-mei1（1.Zhejiang Ocean University； 2. Zhejiang Dinghai Jin Tang Liu-hang for Central Primary School， Zhejiang， Zhoushan 316000）

Abstract： College physics experiment is the basis of professional course experiment. When the students lay a good experiment foundation of College physics experiment， they will be able to learn professional experiments well in the future and to solve all the problems with the confi dence that may arise at work in the future. With the development of science and technology in the new era， in order to cultivate the talents of high science and technology， the students’ autonomous learning ability should be cultivated in the course of college physics experiment. This paper discusses the important role of college physics experiment in the cultivation of College Students’ autonomous learning ability from four aspects： the preparation process， the experimental procedure， the end of the experiment， and the mutual aid group.

Keywords：University physics experiment， autonomous learning， instrument， error，data 理工科大学生入校后的第一门实验课程大部分是大学物理实验课程，一般在大一的下学期开设，属于基础性的实验课程。大学物理实验可以培养大学生理论联系实际的能力，并进一步巩固物理学方面的理论知识。它可以系统地培养学生良好的实验技能，科学地掌握实验中的基本技巧和方法。另外，大学物理实验可以培养学生的创新能力和活跃的思维能力，培养学生分析和解决问题的能力，为以后的学习和工作打下良好的基础。因此，大学物理实验在大学生的科学素养培养中有着非常重要作用，全世界大部分本专科院校的理工专业都需要开设大学物理实验课程。

与其他经典课程类似，在传统的大学物理实验课程的教学中，学生的不良学习是被动性的学习，不是自主性的学习。在目前的教学改革中，尤其在实践课程中，需要逐渐培养大学生的

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自主性学习能力。它能充分地培养学生运用知识进行实验操作的意识和技能，根据具体实验目标和实验目的要求，积极主动地不断调整自己的学习时间和学习策略，逐渐学会把理论知识应用在实验操作和过程之中。作为大学物理实验教师应该引导学生学会按照不同的角度思考问题，创造一个能引导学生自发参加的实验课程，有效地提高学生学习的自主性和积极性。 一、预习过程中自主性学习能力的培养

随着时代的不断发展，各类实验仪器也在随之变化，新的仪器改正了旧仪器所存在的问题，测量精度逐渐提高，测量技术越来越先进和智能，测量越来越方便。由于仪器的不断和陆续更新，大学物理实验的教程中的仪器介绍一般落后于实验室的现代化的先进设备。尽管有些学校使用针对自己实验室仪器的自编教材，陆续更新的仪器有时也会超过教材的更新换代。 教师一般在每个实验开始之前都要学生预习实验并且书写详细的预习报告。可是在实验过程中，学生不会按照步骤实验，实验失败甚至发生打坏实验仪器的小事故。造成这种现象的其中一个原因是，他们在中学物理实验教学中接触实验仪器较少，没有为大学物理实验过程的仪器熟悉打下良好的基础。中学物理教学过程中一般是中学教师操作物理实验仪器和实验步骤，然后中学生记录下实验数据就可以了。因此，他们在中学物理实验教学中没接触过实验仪器，不懂一些基本实验仪器的使用方法，不懂实验仪器的使用原理，不懂实验仪器的操作面板和按钮。但是大学物理实验课程的实验时间有限，上课时记住仪器的功能用途比较困难。例如有一个专门实验学习示波器的使用，后续会有声速的测量和光速的测量等一系列实验需要使用示波器。有的学生在学习示波器时只是着急记录实验数据，完成实验，却并没有学会示波器的原理和每个面板的调节方法，致使在后续相关实验中使用示波器时特别不熟练，使后续实验操作缓慢甚至实验失败。

为了更好地进行大学物理实验，我们工作日期间开放实验室预习，督促学生利用课余时间，尽可能实验前预习实验，熟悉实验仪器的使用，认真仔细地翻阅仪器说明书，理论和联系实际，搞清楚仪器的各种功能，并对仪器的原理和功能就有更深一步的了解。结合自编实验教材的理论知识和实验内容，学生可以心中有数，从而提高实验效率，提高学生的实验操作能力。另外，开放实验室形式的预习，也可以培养学生的兴趣，让学生有机会了解和熟悉较多的仪器。

二、实验过程中自主性学习能力的培养

实验时，针对预习时出现的问题和一些关键步骤进行启发式思考。杨氏模量实验中如果标尺像的零刻度线不在正中间时，启发学生这时应该调节哪个部分。学生便会展开思考，如果移动标尺，那么之前调节好的望远镜和标尺就调乱了，但是如果调节平面镜的微小角度也可以完成这个目的，同时不会破坏已经调节好的望远镜和标尺。惠斯通电桥实验时，同学预习时可能已经了解了电计键的作用，按下电计键可以判断电桥是否处于平衡状态。在上课时，可以进一步对学生进行启发，电计键其实是不是一个应急开关，作用是保护检流计不被烧坏，当按下电计键如果发现电流太大，应该立即断开电计键，从而保护检流计和整个电路。迈克尔逊实验

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中，有微调和粗调手轮，启发学生理解两者的区别，以及什么时候应该使用粗调手轮，什么时候实验细调手轮。

实验过程中的内容较多，但是时间有限。如果学生遇到的问题都让老师解决，那么学生实验过程中不开动脑筋，不进行思考，以后遇到相同或者相似的问题还是无从下手。正确的实验教学方法具体如下，如实验中学生遇到问题或者实验不成功时，教师可以从问题的侧面启发学生，给学生一些相关的启示，让学生自己开动脑筋，自己动手操作，从而找出困难的关键和解决方法。例如牛顿环实验中的半反镜的角度应该是正对光源向下45度，很多同学会调节为向上45度，因此引导学生分析光路图，要使光线反射到下面的牛顿环上必须调节半反镜为向下45度。杨氏模量实验中未加砝码时钢丝有弯曲的现象出现，引导学生思考应该如何避免这种现象的发生：即先加一个砝码作为基准重量以把钢丝拉直。密里根油滴实验中如果显示屏上看不到油滴，引导学生分析原因：一是油雾孔可能堵塞；而是显示屏亮度调节不合适；三是显微镜调焦未成功；四是照明灯不亮；五是传感器导线故障等。 三、实验结束后自主性学习能力的培养

实验结束后学生需要对数据进行处理和对误差进行分析。以前学生都是手算或者使用计算器计算数据，误差较大，速度较慢。现在有很多先进的计算机软件都可以对数据进行快速准确的处理。引导学生自己学习一些相关软件，如Origin、Matlab和C语言程序等，为以后工作和研究打下基础。本人指导学生使用Matlab软件处理实验数据，多篇论文已经发表在相关物理实验期刊上。例如，Matlab软件和逐差法在拉伸法测量杨氏模量中的应用、Matlab软件在迈克尔逊实验仪测空气折射率中的应用和Matlab软件在热线法测定气体热导率实验中的应用等均发表在大学物理实验期刊上。通过软件处理实验数据，不仅可以更好地得到准确的数据和结果，而且也让学生学会了常用软件，今后可以自主的进行一些物理实验和专业实验的研究，提高了学生的自主性学习能力。大学物理实验中可以根据实验的误差分析更好地设计实验，即可以选择更好的实验方法，配置合适精度的实验仪器，确定最佳实验条件，使测量结果更加精确。这一方面的工作可以引导学生完成实验后进行，更好地改善实验的测量结果。例如，在迈克尔逊实验中，转动微动手轮改变动镜位置时容易引起空程差，从而提高实验误差。因此，可以采用自动化控制的步进旋钮，提高测量的精度。另外，实验结束后，同学们进行误差分析，不同同学的结果进行对比，研究关键物理量的影响，然后寻找创新点，进行系统化实验，记录实验结果。根据相关实验的科技文献，完成相关的科技论文进行发表。

开展大学物理实验时，不可避免的有些同学因事假或者病假而耽误课程，有少部分同学因动手能力较弱或其他客观原因未能很好地完成实验。同时，部分同学由于预习较好和实验能力较强，可以顺利地按时完成实验，但在实验结束后他们还想继续完善实验结果并继续探究实验的细节。因此，为了提高学生实验的自主性，临时将实验能力较强和未完成实验的同学组成互助小组。未完成实验同学在实验能力较强的同学的指导下，通过自己的努力完成实验，而实验能力较强的同学从中也可以对实验有更深入的学习和研究。实验能力较强同学以教师的思路要求自己，从而对实验有更深的认知，充分发挥了学生的自主性能力。

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大学物理实验是专业课实验的基础，涉及了实际工作和研究中的一切待解决的问题，只有基础打好了，今后才可以更好地面对以后的学习和工作。教师在实验中可以采取启发性教学，不断提高学生的自主性的学习能力。本文预习过程、实验过程、实验结束后、互助小组四个方面论述了大学物理实验在大学生自主性学习能力培养中的重要作用。 参考文献：

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