国外的物理实验教学综述

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国外的物理实验教学综述

黄刚　

原载《中国科技信息》2006 年第20 期

摘要
对国外大学物理实验教学进行介绍、分析和总结，提出了改革国内大学物理实验教学的原则和构想。
关键词：国外；物理实验；教学；素质教育



一、国外物理实验教学分析


西方发达国家对麻省理工学院教授皮克林创办的传统的物理实验教学模式进行改革，始于 1957年前苏联人造卫星上天之后。经过几十年的改革和探索，国外著名大学形成了各具特色、比较完善和先进的物理实验教学模式。纵观国外文献资料和我国专家的实地考察可以发现，这些教学模式有以下一些主要特点：


１．对教学主体的开放性


美国大学实行彻底的学分制，只要修满学分就可以毕业。凡是对物理实验有兴趣的学生都可以选择这门课。南加州大学对文科生开放物理实验选修课，甚至开设了“physics　for　business
Application”——商用物理课程［１］。麻省理工学院物理实验室向本地区中学生（
high　 school
students
）开放，邀请他们进入实验室，从事一些研究性的实验，体验科学家进行探索发现的过程，以达到充分利用仪器设备、服务社区的目的［２］。



２．教学方法、教学手段的多样性
哈佛大学的Home　Lab很有特色。发给学生一个实验箱，里面有各种小工具，作为家庭作业可以带回家去完成。有专门的教材供学生参考，还专门设有
一个 Help Lab，每天开放，有专人在那里帮助学生解决这种“回家实验”中遇到的问题［1］。德国德累斯顿大学和凯泽斯劳滕大学要求学生自己组装仪器再进行测量［３］，对学生动手能力要求非
常高。美国、日本、加拿大的一些大学物理实验课都非常重视讨论，鼓励学生发表自己的见解，双向交流非常活跃。计算机在物理实验中得到广泛运用，学生可以通过网络进行交互，使预习、复习、提问，讨论的时空得以延伸，在实
验中用计算机采集数据、控制实验过程，有些实验报告也在计算机上完成［４．５．６．７］。


３．教学内容的时代性


科技发展日新月异，各种新技术层出不穷，它们既可以是物理实验研究的对象也可以成为物理实验研究的手段，使物理实验不再只是重现已知的现象，从而更贴近生活，贴近现实。美国、德国的大学教学内容经常更新，最新的科技进展在实验中得以反映。没有统一的教材，学生在做实验时，要依靠单项讲义加实验设备说明书，并辅以有关文献资料。美国、德国的大学还开有许多根据高新科技设计的趣味性实验，以增加学生的兴趣［１．３．８］。



４．教学考核的灵活性


德国凯泽劳斯大学在实验结束时要对所有学生进行口试［８］。美国有的大学没有考试，有的则有笔试口试或操作考试。在评分标准上，有的只根据报告给分，有的操作与报告各占一半，有的预习40%，报告60%等等［１］。



５．突出物理实验“设计性、研究性、探索性”的教育功能


哥伦比亚大学、麻省理工学院的upper　division”实验课，斯坦福大学、哈佛大学的“project”实验课相当于我们所说的有课题性质的“设计性、探究性实验”。其特点是注重为学生提供足够的条件，由学生选择实验题目、拟定实验方案、配置实验设备、测量数据、分析结果、完成报告、对实验的时间和最终结果不作硬性规定，学生可以根据自己的时间、能力及兴趣来安排，这些实验的选题都是科学前沿，学生在教授指导下，从事创造性的实验工作。许多学生要在实验室中度过30多个小时，一个项目实验要花费10周时间，总计300个小时以上。这种教学模式极大地提高了学生的兴趣和积极性，培养了学生的科研能力和创新能力［１．６］。这类实验强调的是研究、创新、探索未知世界的精神，这是物理实验的根本任务和最终价值，也是物理实验教学追求的崇高目标之一。
国外的物理实验教学可以说是真正意义上的开放式教学。这种教学模式把学生从传统的三中心中解放了出来。物理实验的教学目标由单一（帮助理解、掌握物理学原理）向多元（实验技能、综合素质和创新能力）发展。物理实验的教学过程由封闭向开放发展。开放层次由一维（时间开放）向多维（教学内容、教学方法、教学手段和观念意识上的开放）发展。
二、国外物理实验教学对我们的启示



１．充分尊重学生的主体地位


开设物理实验选修课，向全校学生开放。对物理实验是必修课专业的学生
，可以建立“必修中的选修制”，即适当压缩传统的验证性实验，增加综合性、设计性实验项目供学生选择，以利于个性化的学习。建立开放实验室，提供学生展示才华的平台。以启发式教学为主，课堂讨论和学生主讲相结合，教学活动围绕着学生进行，把学习自主权交给学生，使学生由知识的被动灌输者，成为知识的主动建构者。积极探索多元化的实验考核方法。成绩评定不只以考试成绩为主，还应当结合平时成绩和学习态度，以及做设计性实验所表现出的创造力来综合评定。



２．顺应信息化、数字化时代的要求
引入信息技术等现代技术改造传统的实验教学内容和方法，建立物理实验教学网站，进行现代化的管理和教学。引入计算机虚拟仿真实验并提供远程交互的平台。学生可以在实验室之外的任何终端进行预习、做自己感兴趣的实验，随时向教师请教实验中遇到的问题，并可以与其他学生进行交流和讨论。这样可以极大地拓展学习的时间和空间并培养了学生独立学习和协作学习的精神。



３．更新内容，与时俱进
物理学作为高新技术的基础和核心，其基本理论、思想方法和实验方法已渗透到其他学科和技术领域之中。物理实验也应当跟上时代的步伐，多开出一些由科研、科技转化而来的教学实验，让学生领略日新月异的科技发展，感受层出不穷的高新技术，了解科学技术的最新进展。改变几十年不变的陈旧的实验内容，赋予物理实验以时代特色。


４．注重实用，鼓励创新

实验教学内容应与科研、工程、社会应用实践紧密联系，形成良性互动，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。通过探究创新性实验的训练，培养学生的科学素质和创新应用能力。使学生掌握做科研的基本研究方法和思路，挖掘学生的内在潜质，激发学生的创新思维，鼓励学生进行创新性研究、实用性开发。吸收一些
学有余力的优秀学生尽早参与科研，接触科研前沿，还可以结合企业的实际需求，进行新产品开发或进行毕业设计等。



三、结束语

借鉴国外的先进经验，并结合高校自身的办学定位、办学水平、师资力量、学生素质、政策管理、资金支持等各种因素，创造性地改造传统的物理实验教学模式，才能够更好地体现以学生为本，知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念，才能够更好地实现物理实验教学在素质教育中不可替代的重要的功能。


参考文献
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