通过大学物理实验课培养学生的实践能力和创新能力

通过大学物理实验课培养学生的实践能力和创新能力

程　忠

（电子科技大学物理电子学院　成都　610054）

摘要：阐述了培养学生的实践能力和创新能力对学校、社会、国家的重要意义。强调并详细分析了可以使大学物理实验课为达到这一目的而起到非常积极和有效的作用。客观现实地指出了目前物理实验课的几个主要不足和存在的问题。为此，从几个重要方面具体地提出了若干建议和对实验课的改进意见。

关键词：物理实验　实践能力　创新能力

高等学校肩负着为国家和社会培养具有很强实践能力和创新能力人才的重大使命。同时，为进行科研和社会服务，也必须要求拥有一批具有一流的实践能力和创新能力的杰出人才。不论是建立一流的研究型大学，还是一流的教育型大学，或者是一流的科研与教学并重的大学，都必须高度重视培养学生的实践能力和创新能力。大学的课程体系，是一种主要的培养手段，可以分为理论课和实践课。两者相辅相成，互相配合，同时又各有重点，各有所长。要使学生具有很强的实践和创新能力，没有坚实、全面、前沿的理论知识不行；没有实践的丰富经验和熟练的动手能力更不行。物理课是理工科学生的必修课，也一般分为理论课和实践课即实验课。如何改进实验课，如何上好实验课，如何与理论课及其他相关课程协调配合，应当认真反思并不断改进。

一、可以使大学物理实验课成为培养学生很强的实践能力和创新能力的有效手段

物理学所研究的是物质运动最基本最普遍的形式。物理课既是基础课，同时，其物理知识又是一门科技前沿最活跃的庞大知识体系。它包括力学、热学、声学、光学、电磁学、原子物理学、核物理和基本粒子物理学，并且还涉及各种交叉学科和边缘学科。从16世纪物理学真正走上科学道路以来，从经典物理走到现代物理，物理学使人类发生了巨大的空前变化，而且其发展越来越快。这是一门观测和实验的学科，即对所研究的物理现象进行定量的测定，寻求物理量的数据，以数学形式建立物理量之间的相互关系。观测和实验成为重要的基础。物理定律一般是实验定律，是实验事实的总结和结晶。物理学的发展和创新，既依靠理论研究，也依赖实验的探索。物理科技成果的广泛应用，需要一批具有高水平实践能力的科技精英。如果通过大学物理实验课，使学生不仅巩固理论知识，也全面、扎实地接触和受到实验知识和技能的培训，掌握最现代化的实验手段和操作技术，成为经得起实践考验的优秀人才，这对国家和社会将大有埤益。大学物理实验课能起到这样的作用。因为，理论课只是使学生接收到书本上的知识，这仅仅是第一步。而通过大学物理实验课，可以使学生理解理论，加深印象，消除误区。同时，通过练习各种实验方法，练习使用各种测量工具和仪器以及将理论知识用于实践，可以直接培养实践和创新所必需的动手能力。这是理论课无法替代的。任何一个从事大学物理实验课教学的教师都知道，理论课讲授的知识通常是理想化、单纯化的，这是一个严重缺陷。因为，实际问题中，所涉及的知识都比较复杂，既有主要因素，又有很多其他方面。而大学物理实验课，可以培养处理实际问题的能力。每一个内容的实验课通常都涉及多方面的理论和实际的知识，涉及各种测量工具和设备，因此，对学生的锻炼是全面而实际的。并且，通过大学物理实验课，还可以培养锻炼学生处理实验数据和分析、评定、消除误差的能力，这对实践和创新能力的培养是极其重要的一个方面。另外，通过实验课，培养锻炼学生使用电子计算机监控实验过程以及进行人工难以完成的计算工作，即培养学生的计算能力，也是十分有益的，这是现代实践和创新能力中的必不可少的科学素质。

二、目前大学物理实验课的不足和待改进的地方

1．教学内容不全且需充实现代科技成就

经典物理学的内容固然重要，作为基础知识，当然十分必要，但这只是一方面。在物理学发展日新月异的现代，为了现实的需要，为了物理学的创新，为了人类的进步，学生应当充分接触和掌握近现代物理学的理论和先进技术。即是要求大学物理实验课的教学面向现代化、面向世界。

2．学生对实验课的重视程度和积极性不够

虽然大学物理实验课已列入必修课，但由于该课程尚存在许多亟待改进的方面以及学生的偏见，缺乏对该课程重要性的认识，故出现重视程度和积极性欠佳。

3．物理实验课教学从属于物理理论的教学

这是一种传统观念，是对实验的重要性认识不够所至。由于这一缘故，导致在实施教学计划时，让实验教学从属于理论教学，在师资、经费等方面，被排斥于次要地位上。

4．教学中要求学生掌握的与实验相关的知识面比较薄弱

例如，在数据处理和误差知识方面，现行课程都只是涉足于最基本的概念，并没有使学生能够真正做到用这方面知识独立成功地解决实际的问题。又例如，在如何使用电子计算机解决实验问题时，只是被动地使用现成的设备和程序，并没有培养出根据实际需要自编计算程序加以运用的能力。而事实上，计算能力和数据处理与误差处理能力，是实践和创新的必不可少的能力。

5．物理实验课的课时还需适当增加

由于各方面必需的课程学时的拥挤，在学生有限的几年大学时间中，给实验课安排多一点的学时，的确是难以做到的事情，这是事实。但从对学生培养的价值看，从培养出一流的具有实践和创新能力的精英看，多安排一些学时给大学物理实验课，以适应现实社会发展的需要，还是值得的 。

三、应当如何改进大学物理实验课的内容和授课方式

1．应充实课程内容，使其既全面，同时又充分体现现代物理前沿科学技术。

物理学的科学历程经过了近五百年的时间，成果相当丰富。为了使学生在尽可能少的学时内，通过实验课全面掌握物理理论和有意义有实用价值的实验方法，包括各种测量工具和仪器，特别是现代的物理科学和技术，如何规划好课程的安排和合理设计实验课题内容，是必要的和能够做到的。因为每个物理实验课题，围绕主要的测量目的，总是要涉及多方面的、经典和现代的物理知识，要用到各种测量仪器和工具。这一特点对实验课程的为教育目的而合理地设计是非常有利的。只要设计充实合理，可以使学生在一个实验课题中接触到尽可能多的测量工具和仪器，了解它们的结构、原理、性能、正确的使用方法和维护保养知识，同时又理解、巩固了主要的理论知识，学到有真正实用价值的数据处理方法和分析、评定、消除或减小误差的方法。在这方面，对教师来说，可以大有作为。另一方面，为了培育学生的实践和创新能力，让他们尽量多地接触到现代化的实验方法和测量工具及仪器是很有必要的。创新既不是高不可攀，但也不是容易的事。通过大学物理实验课给予学生充分的培养和准备，是完全应该做到的。

2．应该使学生认识到大学物理实验课的重要性，从而产生出积极学习的内在动力。

光靠教学的学分、奖励等制度方面规范学生的学习态度是不够的。为了充分调动学生学习大学物理实验课的热情，必须使学生认识到该课程会给他们带来终身受益的好处。在这一点上，教师应起到主要作用。教师应在导论课中，让学生知道大学物理实验课能让他们学到哪些有益的、有实用价值的知识以及能得到哪些动手能力方面的培养，知道这是适应实践、适应现实、培养创新能力的必不可少的一步。另外，在每一个实验课题教学中，应说明该实验的主要物理意义以及附带的各种益处，使学生体会到实验课的重要性。

3．应当使大学物理实验课处于与理论课同等重要的地位上。使二者相互配合，内容协调，又各有所长。

大学物理实验课的物理知识面，应当与理论课内容一致，但应强化自身的长处，即培养学生在实践中处理复杂的实际问题的能力，弥补理论课的单纯化、理想化的弱点。为此，一方面在师资队伍建设上，应大力强化。另一方面，在实验室建设上，应投入较多的资金，充实实验内容，面向现代化。例如，目前大学物理实验室的实验装置、测量工具和仪器多倾向于教育目的，精度较低。故应当配置一些高精度的科研测试仪器和工具，强化学生的实践能力和创新能力，使学生跨入科技前沿。

4．对与物理实验相关的知识面，还应充实提高。

从事物理实验，必然要测量各种物理量以得到各种实验数据。这样，一方面需要处理数据，另一方面要处理误差。而这两方面的知识，在教材上尚待扩充。目前，误差与数据处理已形成一门单独的学科，还在发展中。在教材中应多扩充一些这方面成熟的知识，使学生具有实践的真才实学。例如，在系统误差处理方面，通常只限于一般的介绍，而没有要求学生全面地掌握一套完整的方法。当然，由于系统误差具有恒定性，它比处理偶然误差要复杂得多。在很大程度上，系统误差的处理需针对每一具体的情况而采取不同的方法，要求具有较高的知识、经验、技巧。但是，这是必然在实际测量中面临的必须解决的问题，因此，应当在教学中，至少在某些具体的基本测量中，全面准确地教会学生如何处理这类误差。

5．在学校的教学计划中，向大学物理实验课适当倾斜，多加一点学时数。这可以从两方面考虑。一方面适当有限地调整其他某些课程的学时；另一方面可以适当利用一点学生的其他空闲时间作为上课学时。

下面以一些名人的名言作为结束语。伽利略曾说，“一个科学家必须超越单纯的思维，必须通过实验来聪明地提问”。伦琴说过，“实验是最有力的最可靠的手段，能使我们揭示自然之谜。实验是判断假说应当保留还是放弃的最后鉴定。”杨振林说过，“科学有百分之九十是实验活动，科学的基础是实验。”陈希曾说，“无论是过去还是今天，要培养有知识、有能力、有创新精神和有社会责任感的人才，都离不开实践教育的熏陶与磨炼。”为了培养出一代又一代的具有实践和创新能力的现代化人才，应不断改进和提高大学物理实验课的教学水平与质量。

参考文献

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[2] 谢和平. 构建研究型大学高素质创新人才培养体系[J]. 高等教育发展研究，2007，（2）.

[3] 程忠. 物理实验课教学及其改革[J]. 高等教育发展研究，2007，（2）.