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關(guān)鍵詞：霍爾效應(yīng) 磁場 教學(xué)方案 綜合能力
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1578（2015）10-0028-01
大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生進入大學(xué)后所開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)性實驗課程，其目的是使學(xué)生養(yǎng)成一個好的實驗習(xí)慣和嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力，實驗操作能力，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，總結(jié)、歸納和撰寫實驗報告的能力，團結(jié)協(xié)作精神和創(chuàng)新意識等。
1 實驗中學(xué)生存在的主要問題[1]
大多數(shù)學(xué)生對實驗?zāi)康牟幻鞔_，實驗原理不清楚，實驗內(nèi)容和步驟不熟悉，在沒有老師的指導(dǎo)下基本上不能獨立完成實驗。另外，在實驗中不能用所學(xué)的物理理論知識去分析觀察到的實驗現(xiàn)象和判斷所測實驗數(shù)據(jù)的正誤，團結(jié)協(xié)作精神和動手、動腦的能力較差。撰寫實驗報告不規(guī)范，大部分學(xué)生的實驗報告抄書，缺乏歸納、總結(jié)能力和對實驗數(shù)據(jù)的處理能力等。
2 實驗教學(xué)方案的設(shè)計
為了解決和克服以上存在的問題，提高實驗教學(xué)的效果，設(shè)計合適的實驗教學(xué)方案是非常重要的。
2.1課外引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)實驗
借助網(wǎng)絡(luò)把要完成該實驗必須掌握的幾個關(guān)鍵問題上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。（1）霍爾效應(yīng)法測螺線管磁場的原理是什么？（2）測量磁感應(yīng)強度要測的關(guān)鍵物理量是什么？（3）采用什么方法測霍爾電壓？讓學(xué)生針對性的預(yù)習(xí)實驗，老師在網(wǎng)上答疑，提高實驗預(yù)習(xí)的效果。
借助網(wǎng)絡(luò)把實驗儀器的操作使用上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。拍攝教師介紹使用實驗儀器螺線管磁場實驗儀和螺線管磁場測試儀測量霍爾電壓的視頻并上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂，讓學(xué)生身臨其境，這比起只看實驗教材中的圖片和文字介紹更容易讓學(xué)生掌握實驗儀器的使用。
借助網(wǎng)絡(luò)把預(yù)習(xí)實驗報告的樣本上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。學(xué)生進入大學(xué)后第一次寫實驗預(yù)習(xí)報告，不知道怎么寫。把預(yù)習(xí)實驗報告的樣本上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂以供學(xué)生參考，讓學(xué)生能比較規(guī)范的寫出預(yù)習(xí)實驗報告。
2.2考查學(xué)生預(yù)習(xí)實驗的效果
在上課前首先檢查學(xué)生是否按要求完成了預(yù)習(xí)報告，然后隨機抽查每個小組成員對實驗預(yù)習(xí)中提出的幾個問題，由每小組學(xué)生共同回答，并作為預(yù)習(xí)實驗成績。這樣有利于促使學(xué)生認真預(yù)習(xí)實驗，提高預(yù)習(xí)實驗的效果。再者，老師可根據(jù)學(xué)生回答問題的情況、針對性地對實驗進行現(xiàn)場講解和指導(dǎo)，提高實驗教學(xué)效率。
2.3提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
興趣是最好的老師。通過介紹霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用來提高學(xué)生對該實驗的興趣。
2.3.1霍爾效應(yīng)及其發(fā)展
霍爾效應(yīng)[2]是載流試樣在與之垂直的磁場中由于載流子受洛侖茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而在垂直于試樣和磁場方向的試樣兩個端面上產(chǎn)生電勢差的現(xiàn)象?；魻栃?yīng)在不斷的發(fā)展和應(yīng)用，
馮?克利青在極強磁場和極低溫度下發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)，它的應(yīng)用大大提高了測量有關(guān)基本常數(shù)的準確性?？茖W(xué)家們在2010年的研究中發(fā)現(xiàn)了無需外磁場的量子霍爾效應(yīng)（量子化反常霍爾效應(yīng)），這一發(fā)現(xiàn)為低能量耗散的新型電子器件設(shè)計指出了一個新的發(fā)展方向。
2.3.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用[3]
利用霍爾效應(yīng)原理制成的霍爾元件是一種磁電轉(zhuǎn)換元件，又稱霍爾傳感器。霍爾傳感器被用在日常生活所用的電器如洗衣機、錄像機、電飯煲、電冰箱等中。同時它在工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用，如確定半導(dǎo)體的類型、確定載流子的濃度、測量磁場強度、測量電流強度、測量微小位移、壓力傳感器、車用傳感器、電磁無損探傷、磁流體發(fā)電等?；魻杺鞲衅髟陲w機、軍艦、航天器、新軍事裝備及通訊中應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。
2.4重點講授，指導(dǎo)學(xué)生做實驗
用霍爾效應(yīng)法測螺線管磁場是采用的間接測量法。教師重點講授是怎樣得出用霍爾效應(yīng)法測螺線管磁場的原理式B=■ [4]？為什么要采用電流和磁場換向的對稱測量法來測量霍爾電壓[5]？教師邊講邊演示電流和磁場換向的對稱測量法測量霍爾電壓的方法[6]。然后教師對學(xué)生進行個別指導(dǎo)和答疑，并對學(xué)生所測的原始數(shù)據(jù)進行檢查簽字。
2.5指導(dǎo)學(xué)生撰寫規(guī)范的實驗報告
實驗報告是在預(yù)習(xí)報告的基礎(chǔ)上進行補充、修改和完善。它包括實驗名稱、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗器材、實驗?nèi)容和步驟、實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差討論。把往屆學(xué)生寫得較好的實驗報告上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂上讓學(xué)生作為參考。教師著重講解實驗數(shù)據(jù)的分析和處理，培養(yǎng)學(xué)生處理和分析實驗數(shù)據(jù)的能力。
3 結(jié)語
總之，要提高大學(xué)物理實驗教學(xué)效果，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中要采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生的實驗綜合素質(zhì)和能力。
參考文獻：
[1]王本菊.理工科學(xué)生學(xué)學(xué)物理實驗的現(xiàn)狀及其對策[J].四川師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013第36卷.
1傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題
傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)是由普通物理和物理實驗兩門課組成，課程設(shè)計的初衷是讓學(xué)生通過理論研究和實驗觀察的方法，抽象邏輯思維和直觀的方法來學(xué)習(xí)物理，二者相輔相成，互相促進，兩者同等重要，不可偏廢．達到培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、動手能力和觀察能力的目的．但現(xiàn)實情況是，盡管理論課與實驗課的基本內(nèi)容保持大體一致，但由于是兩門課，同時由于實驗條件的限制，理論與實驗很難保持同步，往往會出現(xiàn)這樣的情況，理論課講的是力學(xué)內(nèi)容，物理實驗課上做的是光學(xué)內(nèi)容，這樣學(xué)生很難用學(xué)到的理論知識去指導(dǎo)實驗以及通過實驗來驗證和總結(jié)物理規(guī)律．學(xué)生在理論課上還是埋頭死記一些物理公式和定義，感到物理課非常抽象、枯燥、難以學(xué)懂，而在實驗課上，由于對有關(guān)的物理理論大都已淡忘，有的甚至根本還沒學(xué)，因此只是按照規(guī)定的操作流程記錄一些數(shù)據(jù)來完成實驗報告，實驗過程中為什么這樣做，通過實驗獲取什么、鍛煉什么、甚至實驗的目的都不是很清楚．理論與實驗起不到相輔相成，互相促進的作用．
2理論與實驗有機的結(jié)合
為了解決傳統(tǒng)教學(xué)中的問題，首先我們將普通物理與物理實驗整合為一門課：“大學(xué)物理及實驗”，使理論教學(xué)與實驗教學(xué)保持同步，教學(xué)過程中理論與實驗穿行．課堂上講解有關(guān)實驗的原理、實驗的目的等，在實驗中讓學(xué)生體會和注意有關(guān)的實驗現(xiàn)象說明哪些物理規(guī)律，達到培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、思考問題和解決問題的能力．例如，在力學(xué)中，結(jié)合物體的受力分析我們要做“用拉脫法測液體的表面張力系數(shù)”實驗，首先在課堂上講解液體的表面張力，實驗的基本原理以及實驗中有關(guān)圓環(huán)的受力情況，提請學(xué)生們在實驗過程中，注意觀察表征液體表面張力大小的物理量是如何變化的．實驗過程中，會發(fā)現(xiàn)表征力大小的電壓逐漸增加，到最大值后再減小，然后在某個值下突變．結(jié)合該實驗現(xiàn)象，首先讓學(xué)生們思考，液體的表面張力是最大值還是突變前瞬間的值，然后告訴學(xué)生對該問題現(xiàn)有兩種解釋，一是由于圓環(huán)不是水平的，造成液面部分脫落，所以應(yīng)該讀取最大值．另一是液面是突然破裂，由于環(huán)上的水逐漸滑落引起的力由最大值逐漸減小，然后讓學(xué)生給出自己的觀點，并通過實驗數(shù)據(jù)和理論進行證明，將有關(guān)內(nèi)容體現(xiàn)在實驗報告中．努力做到用理論指導(dǎo)實驗同時通過實驗進一步加深對理論的理解．
3課程教學(xué)中貫穿CDIO理念
CDIO改革的三個總體目標是要把學(xué)生培養(yǎng)成能夠掌握深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識；領(lǐng)導(dǎo)新產(chǎn)品和新系統(tǒng)的開發(fā)和運行；理解技術(shù)的研究與發(fā)展對社會的重要性和戰(zhàn)略影響．在課程教學(xué)中，結(jié)合實驗讓同學(xué)們把每一個實驗當(dāng)作CDIO的一個項目來進行學(xué)習(xí)，做到在理論課堂上完成C（conceive思考），課下完成D（design設(shè)計），在實驗室完成I（implement實施）和O（Operate運行）．例如，在電磁學(xué)中結(jié)合霍爾效應(yīng)我們要做“霍爾效應(yīng)及霍爾元件基本參數(shù)的測量”實驗，首先在理論課上講解完霍爾效應(yīng)，讓學(xué)生們思考霍爾效應(yīng)有什么用？如何利用霍爾效應(yīng)測量有關(guān)的物理參數(shù)？布置課下作業(yè)讓學(xué)生設(shè)計霍爾元件基本參數(shù)的測量裝置，然后在實驗室只對學(xué)生講解各個分立儀器設(shè)備的作用，整個實驗如何操作，如何進行由學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計去實施，整個實驗運行的結(jié)果體現(xiàn)在實驗報告中．這樣通過一個具體的普物實驗，讓學(xué)生體會CDIO每一步所包含的內(nèi)容，使學(xué)生CDIO的能力得到不斷地鍛煉和提高．
4課程教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力和表達能力
CDIO教學(xué)的培養(yǎng)目標之一是要培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力和表達能力，教學(xué)過程中我們有意識地將一些思考題或項目以作業(yè)的形式讓學(xué)生以宿舍為單位，課下進行充分的討論和論證，然后每個宿舍推舉一個同學(xué)在課堂上進行表述．例如，在電磁學(xué)中，講解霍爾效應(yīng)和電磁感應(yīng)的內(nèi)容后，我們布置的項目是用什么物理原理去測量磁場，并設(shè)計相應(yīng)的實驗裝置，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)了有關(guān)的物理知識，如何去用，如何根據(jù)相應(yīng)的物理原理設(shè)計實驗裝置，開始是很欠缺的，需要不斷引導(dǎo)和反復(fù)訓(xùn)練．通過宿舍內(nèi)同學(xué)之間的討論，同學(xué)們思考問題的不同方式，開闊了思路，增強同學(xué)之間團結(jié)協(xié)作能力，同時也鍛煉了表達能力．
5基于CDIO的教學(xué)模式改革
傳統(tǒng)的物理課側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生掌握系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，往往忽略了培養(yǎng)學(xué)生在領(lǐng)導(dǎo)新產(chǎn)品和新系統(tǒng)的開發(fā)和運行上的能力，這也是CDIO改革希望達到的目標之一．傳統(tǒng)教學(xué)模式，重點放在被動的信息傳遞上，而沒有放在讓學(xué)生更多地從事操作、運用、分析和判斷概念上．加之課程概念抽象、公式繁雜，這樣的教學(xué)模式很難取得好的教學(xué)效果．傳統(tǒng)的普通物理實驗中驗證性實驗所占比例較大，與產(chǎn)品設(shè)計、企業(yè)生產(chǎn)等實際的工程環(huán)境幾乎沒有聯(lián)系，這使得學(xué)生在本來最方便獲取工程經(jīng)驗的環(huán)節(jié)反而收獲甚少．此外，更重要的是沒能將個人能力、職業(yè)能力、素質(zhì)、團隊工作和交流能力等一系列綜合能力的培養(yǎng)融于課程中．CDIO改革的三個總體目標是把學(xué)生培養(yǎng)成能夠掌握深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識；領(lǐng)導(dǎo)新產(chǎn)品和新系統(tǒng)的開發(fā)和運行；理解技術(shù)的研究與發(fā)展對社會的重要性和戰(zhàn)略影響．據(jù)此，“大學(xué)物理與實驗”課程體系改革必須考慮一體化課程的構(gòu)建．制訂一體化課程計劃，首先向?qū)W生闡明該學(xué)科與其他學(xué)科知識的聯(lián)系，讓學(xué)生認識到物理知識與其他各種學(xué)科知識是相互支持的；其次在課程學(xué)習(xí)中，將個人的交流能力以及產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)建造能力的培養(yǎng)看作這個課程計劃不可分割的一部分．無論理論教學(xué)還是實驗教學(xué)，目的是希望學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)應(yīng)學(xué)到相應(yīng)的知識和具備一定的應(yīng)用能力．理論教學(xué)不應(yīng)該是簡單枯燥的“填鴨”，而應(yīng)該是基于主動經(jīng)驗學(xué)習(xí)方法的教與學(xué)．例如“大學(xué)物理及實驗”課程中關(guān)于光的波動性、光的波長、光的干涉、衍射等光的特性的學(xué)習(xí)，學(xué)生很難根據(jù)公式來深刻理解．但是如果我們采用以下過程，學(xué)生一定會有領(lǐng)悟．課前準備：教師提出與相應(yīng)概念有關(guān)的一個典型工程案例，學(xué)生查找相關(guān)概念的資料；課上教師講授，學(xué)生分組討論或辯論；課后實踐：也可以自己設(shè)計實驗方案來驗證有關(guān)概念，最后才是學(xué)生做課后計算作業(yè)．該過程就是一個主動學(xué)習(xí)的過程，讓學(xué)生致力于對問題的思考和解決．這個認知的過程不僅有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，取得良好的學(xué)習(xí)效果，而且可以幫助學(xué)生培養(yǎng)批判性思維能力和養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)能力．教學(xué)過程中把教學(xué)的重點放在物理原理和物理知識的應(yīng)用上，簡化有關(guān)物理原理和公式的推導(dǎo)，精心設(shè)計有關(guān)的題目或項目，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，強調(diào)在實際環(huán)境中制造產(chǎn)品和實現(xiàn)設(shè)計，讓學(xué)生有機會把所學(xué)到的理論知識和專業(yè)興趣聯(lián)系起來．例如讓學(xué)生設(shè)計測試方案，確定勻強磁場和交變磁場的實驗，該項目作為課程內(nèi)實驗雖有相關(guān)內(nèi)容，但學(xué)生必須了解同樣是測量磁場，不同性質(zhì)的磁場，其測量方法是不同的，所用物理原理也不同，學(xué)生可以首先自主設(shè)計測試方案，以宿舍為單位進行交流和論證，然后到實驗室進行測試，最終上交書面報告．該報告并非只是測試結(jié)果，而是完整的方案解決報告．可以選擇項目成績好的學(xué)生制作PPT進行全班的交流．逐漸培養(yǎng)個人工程推理和解決問題的能力、系統(tǒng)思維能力、創(chuàng)造性思維能力以及人際交流等等．
關(guān)鍵詞：物理實驗；教學(xué)改革；電類專業(yè)；創(chuàng)新能力
物理實驗教學(xué)改革的主要任務(wù)是在有限學(xué)時內(nèi)提高教學(xué)效果[1]，使學(xué)生的各種能力得到最好的訓(xùn)練和培養(yǎng)。目前，由于國內(nèi)大部分高校存在實驗設(shè)備投入相對不足，造成大部分高校對工科所有專業(yè)開設(shè)同樣的實驗教學(xué)項目和內(nèi)容[2]。鮮有高校針對某一類工科專業(yè)或某一專業(yè)開設(shè)特定的物理實驗教學(xué)項目和內(nèi)容；另外，物理實驗室也存在儀器較為陳舊，實驗教學(xué)內(nèi)容不能與時俱進，實驗教學(xué)形式較單一等現(xiàn)象[3-5]；除此之外，高校由專才教育向通識教育的轉(zhuǎn)變，減少學(xué)生的基礎(chǔ)課時，造成學(xué)生的基礎(chǔ)不扎實，削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程的興趣。這些原因使物理實驗教學(xué)難于達到較好的效果。因此，探索更有效的物理實驗教學(xué)方法，對促進學(xué)生各種能力的培養(yǎng)具有積極的意義。為此，我們以電類專業(yè)學(xué)生為研究對象，結(jié)合電類專業(yè)后續(xù)課程的需要和對該類人才的需求，探討了電類專業(yè)的物理實驗教學(xué)改革。
1各專業(yè)特點
1.1課程結(jié)構(gòu)特點
電類專業(yè)在理工科高校中占有半壁江山，是國內(nèi)理工高校專業(yè)的重要組成部分。電類專業(yè)包括通信工程、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、電氣工程、微電子技術(shù)等專業(yè)。其培養(yǎng)目標是：主要培養(yǎng)從事通信工程及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)運行等方面的研究、制造、開發(fā)和應(yīng)用，且具有扎實基礎(chǔ)、寬廣知識面的、寬口徑就業(yè)的高級人才[6-7]。電類專業(yè)即與“電”相關(guān)的專業(yè)，主要課程有：電路理論系列課程，如電路分析、電子線路、電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)；通信理論系列課程，如電磁場理論、微波技術(shù)與天線、光纖通信、移動通信、計算機網(wǎng)絡(luò)通信；自動控制系列課程，如自動控制理論、信號分析與處理；以及計算機技術(shù)等課程。這些專業(yè)課程的基礎(chǔ)必修課程為高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)物理實驗、電工實驗等。國內(nèi)有不少高校對高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等基礎(chǔ)課程對后續(xù)專業(yè)課程的影響作了較深入的研究[8-10]。得到了扎實的基礎(chǔ)課程理論對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)具有很大的幫助。另外，基礎(chǔ)課程的開設(shè)及內(nèi)容選擇對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)也具有較大的影響。工科專業(yè)的課程任務(wù)較重，各學(xué)科課時也顯得較為緊張，特別是目前大學(xué)教育呈現(xiàn)寬口徑就業(yè)人才培養(yǎng)的情況下，表現(xiàn)尤為突出。因此在壓縮基礎(chǔ)課程時間的前提下，如何設(shè)置基礎(chǔ)課程，結(jié)合各工科專業(yè)需要，選擇基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果是工科各專業(yè)教研教改的探索方向。大學(xué)物理實驗作為高等理工科院校的必修基礎(chǔ)課之一，在人才培養(yǎng)方面啟到了非常重要的作用。但目前全國理工高校仍采用各專業(yè)統(tǒng)一實驗教學(xué)內(nèi)容的模式。這種情況嚴重脫離各專業(yè)發(fā)展需求和社會發(fā)展需要，沒有達到與時俱進的目的。因此，結(jié)合各專業(yè)后續(xù)課程研究大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容的選擇對探索人才培養(yǎng)具有積極意義。
1.2就業(yè)方向及要求
近年來，電類行業(yè)快速發(fā)展，電類專業(yè)的畢業(yè)生如沐春風(fēng)[11]，如華為、中興、UT斯達康等知名企業(yè)給電類專業(yè)的畢業(yè)生提供了很多就業(yè)崗位，而且是誘人的高薪職位。因此，電類專業(yè)畢業(yè)生的前景較好。畢業(yè)生的就業(yè)方向分為研發(fā)職位、非研發(fā)職位以及其它職位。研發(fā)職位包括硬件工程師、通信工程師、電子工程師、電氣工程師等；非研發(fā)職位包括電氣運行與維護、測試工程師、技術(shù)支持等；除此之外有部分電類畢業(yè)生也走上公務(wù)員、教師、管理等崗位或繼續(xù)深造。隨著社會的發(fā)展，社會各崗位對電類專業(yè)畢業(yè)生的基本素質(zhì)要求除了要有扎實的基礎(chǔ)知識、寬廣的知識面外，還必須具有較強的創(chuàng)新能力。除此之外，隨著高校培養(yǎng)電類人才總數(shù)的增多，各類企業(yè)對該類人才需求相對減小，因此高校必須培養(yǎng)更具競爭力的畢業(yè)生才能更適應(yīng)社會的需求。這種競爭力包括學(xué)生的創(chuàng)新能力。因為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不僅要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，而且必須有扎實的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理知識和大學(xué)物理實驗和電工實驗技術(shù)，所以基礎(chǔ)課程的教學(xué)必須更有效，基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容也必須與時俱進。各類實驗對培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力起著關(guān)鍵的作用。其中物理實驗是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，對學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有不可代替的作用。因此基于教學(xué)內(nèi)容分類模式研究不同專業(yè)的物理實驗教學(xué)內(nèi)容，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，擴大學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識面，培養(yǎng)學(xué)生各種能力具有重要意義。
2教學(xué)改革
目前，我國高校專業(yè)設(shè)置多樣化，新專業(yè)、熱門專業(yè)層出不窮[12]。受高校硬件條件和師資條件影響，針對每個專業(yè)定制特定的物理實驗教學(xué)項目并不現(xiàn)實。因此，把同類型的專業(yè)按大類開設(shè)相應(yīng)的物理實驗教學(xué)項目是一種較優(yōu)化的方式。所以我們以電類專業(yè)為例，針對該專業(yè)探討物理實驗教學(xué)項目與內(nèi)容的改革。
2.1實驗項目的改革
改革前，我校理工科專業(yè)的物理實驗課時共64學(xué)時，包含緒論課學(xué)4學(xué)時，共2學(xué)分，在大一下學(xué)期和大二上學(xué)期開課。全校理工科專業(yè)的實驗項目相同，也即所有理工科專業(yè)必須完成相同的20個實驗項目才能取得相應(yīng)的學(xué)分。改革前后的實驗項目同樣分為基礎(chǔ)實驗（A類）、綜合性實驗（B類）、設(shè)計性或探索性實驗（C類）。但實驗項目和內(nèi)容突出“電“的特點。在保證課時不改變的前提下，擬對減少電類專業(yè)的實驗項目，但深化每個實驗項目的教學(xué)內(nèi)容，開展探索性實驗項目教學(xué)。減少實驗項目的目的有二方面：一是改變以前教學(xué)中各實驗項目平均用力的現(xiàn)象，導(dǎo)致每個實驗內(nèi)容完成并不理想；另一方面是雖然減少實驗項目，但每個實驗項目的內(nèi)容加深，讓學(xué)生能更深入地研究改革后的實驗項目，從而讓學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力得到更好的培養(yǎng)。如表1為改革前后的實驗項目及學(xué)時數(shù)。為了更好地結(jié)合后續(xù)專業(yè)課程，深化學(xué)生知識的運用能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，所以增加了霍爾效應(yīng)的應(yīng)用及基于霍爾效應(yīng)的漏電開關(guān)設(shè)計的探索性實驗，而且把探索性實驗作為電類專業(yè)學(xué)生實驗項目中的重要內(nèi)容，學(xué)時共為12學(xué)時。
2.2實驗項目的選擇依據(jù)
實驗項目和內(nèi)容選擇的主要依據(jù)為與電類專業(yè)后續(xù)課程相關(guān)，有利于畢業(yè)生的思維能力、創(chuàng)新能力、動手能力的培養(yǎng)，突出“電類“的特點。如示波器（包括數(shù)字示波器和模擬示波器）是電子技術(shù)、醫(yī)療檢測技術(shù)中使用最廣泛的測量儀器之一。它能直接測量電信號或能轉(zhuǎn)化為電信號的物理量的波形。電類專業(yè)的后續(xù)課程電路分析、電子線路等課程均要用示波器檢測的基本知識。學(xué)生通過該實驗項目的訓(xùn)練，掌握示波器的基本原理，以及測量電信號和分析電信號波形的方法。電類專業(yè)畢業(yè)生走上專業(yè)對口的工作崗位仍需用到示波器檢測電子設(shè)備的信號波形。因此，開設(shè)示波器的基礎(chǔ)實驗項目能起到為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和工作崗位奠定基礎(chǔ)；又如巨磁阻效應(yīng)在硬盤存儲技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛，由于巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，改變了硬盤的讀寫方式，巨大地促進了硬盤的存儲密度，使硬盤的存儲容量以MB字節(jié)計到GB到TB字節(jié)計的飛躍發(fā)展，通過該實驗，讓學(xué)生了解巨磁阻效應(yīng)現(xiàn)象及其基本原理，以及在計算機中的應(yīng)用；霍爾效應(yīng)傳感器是一種靈敏度極高的傳感器，它可直接測量磁場或磁場的變化，而且測量數(shù)據(jù)非常精確。根據(jù)磁場的變化還衍生出位置傳感器等等。因此霍爾效應(yīng)傳感器廣泛應(yīng)用于各類的電子產(chǎn)品或其它工業(yè)，如手機、汽車等。因此增設(shè)霍爾應(yīng)用的應(yīng)用及基于霍爾效應(yīng)的漏電開關(guān)設(shè)計的探索性實驗項目，旨在深化電類專業(yè)學(xué)生對知識運用能力、思維能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?？傊瑢嶒灲虒W(xué)項目改革體現(xiàn)讓學(xué)生掌握物理基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生各種能力的同時，讓物理實驗內(nèi)容更好地成為專業(yè)課程的基礎(chǔ)和學(xué)生走上工作崗位的基礎(chǔ)。
2.3考核評價方式
考核評價是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果的一種總結(jié)，也是教學(xué)效果的反饋之一。因此，一個合理的考核評價方式是教學(xué)改革的成敗的體現(xiàn)之一。改革前的考核方式采用實驗報告評分制，但每個實驗報告權(quán)重一致，最后得到平均值，然后再轉(zhuǎn)化為“優(yōu)秀”、“良好”、“中等”、“及格“、”不及格“的五級制。改革后，為了體現(xiàn)實驗項目要求和實驗內(nèi)容的難易，簡單將基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、設(shè)計性實驗分別標為A、B、C類等級，A、B、C類等級的權(quán)重分別為0.2、0.3、0.5，然后將全部實驗報告分數(shù)采用A、B、C類等級的加權(quán)平均算法得到一個平均實驗成績，(1)根據(jù)公式（1）的加權(quán)平均值，將平均成績轉(zhuǎn)化為五級制等級。采用不同權(quán)重的目的不僅是為了突出實驗教學(xué)改革后的重點教學(xué)內(nèi)容，更重要的是突出教學(xué)內(nèi)容背后創(chuàng)新能力和思維能力的培養(yǎng)。
3結(jié)束語
目前的物理實驗教學(xué)模式存在二方面的不足：一方面與后續(xù)專業(yè)課程結(jié)合不緊密，另一方面存在實驗項目過多，不利學(xué)生在有限時間內(nèi)掌握過多的基礎(chǔ)知識和對某一知識點的深入研究。因此，結(jié)合后續(xù)專業(yè)課程的特點和需求，探索不同專業(yè)的物理實驗教學(xué)改革對人才培養(yǎng)具有積極的意義。我們以電類專業(yè)的物理實驗教學(xué)為例，研究了電類專業(yè)物理實驗教學(xué)的改革，并在部分電類專業(yè)作了嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。在保證學(xué)時不變的情況下，結(jié)合實驗室已有的實驗儀器和專業(yè)后續(xù)課程，并突出“電”相關(guān)實驗的特點，減少實驗項目，但深化每個實驗項目的教學(xué)內(nèi)容和深度。并增加了具有研究性的實驗項目：霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用及基于霍爾效應(yīng)的漏電開關(guān)設(shè)計。通過探索性研究實驗項目，深化學(xué)生的知識基礎(chǔ)，激發(fā)了學(xué)生探索研究物理的積極性，同時強化了電類學(xué)生對霍爾傳感器在電子技術(shù)中的應(yīng)用能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。因此，這種結(jié)合專業(yè)特點的基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)方式能較好地激發(fā)學(xué)生對物理實驗的興趣和積極性，也能較好地培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，以及促進學(xué)生掌握專業(yè)的基礎(chǔ)知識。
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關(guān)鍵詞：物理實驗；參與性學(xué)習(xí)；獨立學(xué)院
近年來，隨著各行各業(yè)對創(chuàng)新型應(yīng)用型人才的需求，本科教學(xué)的模式也該隨之變革。多年來中國的教育使得大多數(shù)學(xué)生養(yǎng)成被動的學(xué)習(xí)方式，重理論、輕實踐，不愿花費時間去找辦法解決實際問題。而參與性教學(xué)是解決這一現(xiàn)狀的比較好的方式。大學(xué)物理實驗課程是學(xué)生進入大學(xué)遇到的第一門實踐性課程。開展好這一門課對學(xué)生的意義重大。除了學(xué)習(xí)操作儀器處理數(shù)據(jù)等一些必需的技能外，還必須讓學(xué)生明白在實踐中發(fā)現(xiàn)問題進而解決是十分重要的。目前，物理實驗參與性學(xué)習(xí)甚至研究性學(xué)習(xí)在一些大學(xué)中已開展得比較系統(tǒng)，如東南大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)皆有自己的一套物理實驗研究性教學(xué)模式。對于這些學(xué)校，一方面，教學(xué)和科研實驗室條件好；另一方面，學(xué)生基礎(chǔ)好，對學(xué)習(xí)有興趣并更具鉆研精神，參與性教學(xué)比較容易開展。而對于獨立學(xué)院，相對來說實驗室條件有局限性，教師的主要任務(wù)是搞好教學(xué)，大部分學(xué)生也是以拿到學(xué)分為目標而完成課程。但是，筆者認為獨立學(xué)院的學(xué)生也是需要進行參與性學(xué)習(xí)培養(yǎng)的。本文結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗討論在現(xiàn)有條件下如何在獨立學(xué)院的物理實驗課程中開展參與性學(xué)習(xí)。
一、獨立學(xué)院物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀
以中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院為例，該學(xué)院對廣播電視工程、通信、電信專業(yè)的學(xué)生開展了大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)。實驗教學(xué)內(nèi)容包括力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)這幾部分，基本符合對工科電類本科生的培養(yǎng)要求。學(xué)院針對自己所具備的實驗儀器已經(jīng)編寫出配套的實驗教材，并在10年來的教學(xué)中積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗，但仍然存在一些問題需要重視和解決。
1.實驗教學(xué)模式化。實驗課的流程是教師講解實驗原理，介紹實驗儀器，安排實驗內(nèi)容，學(xué)生按部就班測量數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。在這種模式下，學(xué)生往往在原理還比較模糊的情況下就機械性地測量數(shù)據(jù)，最后雖然完成了實驗，但很多學(xué)生并沒有去思考實驗設(shè)計、儀器搭配等基本問題，應(yīng)具備的科學(xué)和工程素養(yǎng)得不到提高。
2.實驗報告形式死板。實驗報告使用的是統(tǒng)一的實驗報告冊。上面分為實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理與分析這幾塊。除了最后一塊，大多數(shù)學(xué)生只是不加思考去抄實驗教材。一則浪費時間，二則沒有琢磨和真正理解實驗原理和實驗中的一些實際問題。
3.實驗考核形式單一。目前，實驗成績由兩部分構(gòu)成，出勤和操作占50%，實驗報告占50%。一方面，學(xué)生是按教師的講解按部就班操作的，很難提高學(xué)生操作技能和解決問題的能力；另一方面，由于實驗報告形式死板，實驗報告成績相差也不大，不能反映學(xué)生對實驗的真實掌握情況，也不能通過實驗成績對學(xué)生實現(xiàn)成績上的區(qū)分和應(yīng)有的激勵作用。
二、物理實驗參與型學(xué)習(xí)方案探討
目前，國內(nèi)獨立性學(xué)院正處于發(fā)展初期，學(xué)校往往由于辦學(xué)條件和生源層次的限制，無法在實驗科研條件和學(xué)生課外科研項目上有太多的投入。在長期的教學(xué)實踐中，筆者總結(jié)出以下幾種參與性學(xué)習(xí)方案，并取得了較好的效果。
1.改進實驗報告形式。實驗報告采取一份報告對應(yīng)一個實驗的形式。報告上印制好做該實驗前需要作答的問題，用來檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。接著是數(shù)據(jù)表格的填寫、誤差分析、作圖等。最后是實驗完成后需要作答的一些問題。該方法既能大大節(jié)約學(xué)生書寫實驗報告的時間，又能使他們更加認真地進行預(yù)習(xí)，通過問題不知不覺地對實驗原理和實驗方法進行掌握。
2.與學(xué)生一起解決實驗中遇到的問題。當(dāng)學(xué)生在做實驗時，總會碰到一些意想不到的問題。教師可以抓住這些機會，在排除實驗儀器故障或錯誤實驗方法時，讓學(xué)生參與其中觀察，思考甚至動手來一起討論解決這些問題，這樣能夠使得學(xué)生深刻地了解儀器的構(gòu)造，并提高其發(fā)現(xiàn)解決問題的能力。
3.拓展實驗小課題。在常規(guī)實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教師還可以建議學(xué)生利用現(xiàn)有儀器去探究其他的物理現(xiàn)象和規(guī)律，自己完成感興趣的實驗小課題。比如分光計實驗的常規(guī)內(nèi)容是對三棱鏡的頂角和汞光燈綠色譜線折射率的測量，在此基礎(chǔ)上，教師可以啟發(fā)學(xué)生測量汞燈的光譜和色散曲線。再比如，霍爾效應(yīng)實驗中除了常規(guī)的測量線圈軸線上的磁場外，還可以將測量擴展到整個空間的磁場分布。這種擴展可以有很多，它既不需要購買新儀器，又可以鍛煉他們科學(xué)研究的能力。本文通過分析獨立性學(xué)院物理實驗課程的現(xiàn)狀，探討設(shè)計了具有較強可行性的參與性實驗教學(xué)方案。希望通過開展上述參與性學(xué)習(xí)方案，利用現(xiàn)有的實驗室教學(xué)條件在規(guī)定的必修課時內(nèi)，促使獨立學(xué)院工科學(xué)生掌握實驗研究的方法和手段，培養(yǎng)應(yīng)有的科學(xué)研究和工程技術(shù)素養(yǎng)。
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在教學(xué)的過程中“照本宣科”。就算是物理實驗教學(xué)，也有部分教師依照教材所示方法給學(xué)生講解和演示，或要求學(xué)生依照其事先擬好的方案進行實驗，這完全違背了培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求，也影響了教學(xué)質(zhì)量。導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是教師素質(zhì)不高。有些教師因忙于科研工作而忽略了教學(xué)，有些教師則是因為專業(yè)基礎(chǔ)不扎實，缺乏創(chuàng)新精神導(dǎo)致難以引導(dǎo)學(xué)生順利進行實驗或創(chuàng)新課堂教學(xué)方法。成績考核體系不科學(xué)?，F(xiàn)大多數(shù)地方應(yīng)用型本科院校的大學(xué)物理課程考核多是采取筆試成績?yōu)橹鳌嶒灣煽優(yōu)檩o的方式，其中實驗成績主要包括學(xué)生平時的實驗報告和實驗過程中的表現(xiàn)。但很多學(xué)生的實驗報告只是在網(wǎng)上搜索的，有些甚至是抄襲的，而學(xué)生在實驗過程中的表現(xiàn)教師也難以全面了解;筆試又多是考理論知識，難以全面、客觀地反映學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況，在很大程度上打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自信心和積極性。
二、地方應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理教學(xué)改革措施
培養(yǎng)應(yīng)用型人才既是現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的必然需求，也是本科院校立足于教育市場的有效方法。大學(xué)物理是很多地方應(yīng)用型本科院校的必修課程，這門課程可幫助學(xué)生打好扎實的專業(yè)基礎(chǔ)、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及創(chuàng)造性思維能力。［3－4］因此，地方應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)存在的問題必須解決。第一，更新教學(xué)內(nèi)容，實施“模塊組合”教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生獲取知識的主要來源之一，不同教學(xué)內(nèi)容的組合是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一種手段。首先要更新教學(xué)內(nèi)容，將最新的前沿成果融入教材當(dāng)中，讓學(xué)生了解所學(xué)知識與實際生活的聯(lián)系，使其認識到大學(xué)物理在社會生活中所發(fā)揮的作用。如在講波動光學(xué)時可引入激光、光信息、光刻等方面的技術(shù)知識，聯(lián)系生活中常見的光盤記錄、激光防偽等技術(shù)，使學(xué)生感受到物理知識與實際生活有密切的聯(lián)系，對物理產(chǎn)生濃厚的興趣。此外，大學(xué)物理的課時有限且多為公共課，不同專業(yè)的學(xué)生對這門課程的需求也不盡相同，教師要恰當(dāng)?shù)剡x擇教學(xué)內(nèi)容，將其模塊化，并科學(xué)、合理地進行組合，實施“模塊組合”教學(xué)。如將大學(xué)物理中相對獨立的質(zhì)點力學(xué)、剛體力學(xué)、振動和波、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動學(xué)列為縱向模塊，將近代物理及物理應(yīng)用歸為橫向模塊，這樣可以根據(jù)課時安排或不同專業(yè)的培養(yǎng)目標組合各模塊，讓學(xué)生既能學(xué)到物理知識，又能提高邏輯分析能力及應(yīng)用能力。第二，改善教學(xué)方式，聯(lián)系實際應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以觸及學(xué)生興趣點，導(dǎo)致課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果不佳。教師可以采用探究式教學(xué)法、實驗教學(xué)法、演示教學(xué)法等方式，活躍課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。如在講“紅限”時，因其概念抽象，教師可用演示實驗的方法，用不同強度的紅光照射于金屬鉀電極表面，都不會產(chǎn)生任何光電流，但用綠光進行照射卻有光電流出現(xiàn)。通過這個實驗，學(xué)生很容易就能理解“紅限”的概念。此外，為加強學(xué)生的實際應(yīng)用能力，教師應(yīng)將課堂教學(xué)與實際應(yīng)用相聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實際生活當(dāng)中。如在講“霍爾效應(yīng)”時，可引入新聞“量子反?；魻栃?yīng)”，這樣不但增長了學(xué)生的課外知識，而且通過前沿問題的反應(yīng)讓學(xué)生了解到大學(xué)物理在實際生活中的作用，使學(xué)生樂于深入探索物理知識。第三，提高教師職業(yè)素養(yǎng)，加強教師教學(xué)能力。教師在教學(xué)的過程當(dāng)中起主導(dǎo)作用，教師的職業(yè)素養(yǎng)是影響整個課堂效果的主要原因之一，要想提高教學(xué)質(zhì)量就必須提高教師的職業(yè)素養(yǎng)，加強教師的教學(xué)能力。為此，可讓教師進入專業(yè)的培訓(xùn)中心進修，轉(zhuǎn)變教師的教育理念、改善其教學(xué)方式、端正其教學(xué)態(tài)度。另外，借助教研活動讓教師在授課之余了解最新的物理科技動態(tài)及科研成果，豐富教師的物理應(yīng)用知識。鼓勵教師加強自身的創(chuàng)新能力，在實驗的過程中深入思考新問題，這樣才能為學(xué)生樹立榜樣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。第四，完善成績考核體系。成績考核是對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的檢驗，成績考核的方式在一定程度上影響成績考核的結(jié)果。為全方位、客觀地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，教師可采取多元化的考核方式，根據(jù)實驗的不同層次采取不同的考核方式。如針對基礎(chǔ)實驗可采取實驗成績加筆試成績的考核方式，其中實驗成績包括預(yù)習(xí)成績、實驗過程中的表現(xiàn)及實驗總結(jié)報告三方面。通過考查學(xué)生的預(yù)習(xí)成績可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性;實驗過程中的表現(xiàn)考查學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì);實驗總結(jié)報告考查學(xué)生的數(shù)據(jù)分析及處理能力。另外，通過筆試成績可清楚地了解學(xué)生對理論知識、實驗原理、操作步驟的掌握程度。這種考核方式是改善了傳統(tǒng)的考核方式，全面體現(xiàn)了學(xué)生的綜合素質(zhì)及能力。
三、結(jié)語
[關(guān)鍵詞]“問題教學(xué)法”；大學(xué)物理實驗教學(xué)；實踐；教學(xué)效果的評估
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）05-0014-03
大學(xué)物理實驗教學(xué)的目的“在于引導(dǎo)學(xué)生通過實驗教學(xué)過程主動獲取新知識，發(fā)現(xiàn)新問題，培養(yǎng)分析和解決問題的能力”。[1]教學(xué)目的需要通過一定的教學(xué)方法才能達到。為了達到上述教學(xué)目的，我校承擔(dān)大學(xué)物理實驗教學(xué)的教師們經(jīng)過多年的艱苦勞動，探索出一種“問題教學(xué)法”，并運用于教學(xué)實踐中，取得了較為顯著的教學(xué)效果。本文對這一實踐做總體介紹。
一、什么是“問題教學(xué)法”
所謂“問題”是指在物理實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)、探討并加以解決的矛盾和疑難。[2]這里的“矛盾”是指主觀認識與客觀情況不一致的地方，而“疑難”是指有疑問而難于判斷或者處理的地方。所謂“問題教學(xué)法”是指在教師以“問題”為主線組織整個實驗教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出問題的活動貫穿于實驗教學(xué)活動的始終，通過實驗來分析、討論和驗證，并最終解決這些問題，從而完成實驗教學(xué)任務(wù)。
與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，“問題教學(xué)法”以學(xué)生為主體，充分調(diào)動學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題，分析、討論問題和解決問題的積極性與主動性。它既可適用于低年級的基礎(chǔ)性實驗，又可適用于高年級的綜合性實驗和設(shè)計性實驗。
二、“問題教學(xué)法”在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的實踐探索
從教學(xué)過程來看，“問題教學(xué)法”在大學(xué)物理實驗教學(xué)中分為兩大階段：以教師為主角的階段和以學(xué)生為主角的階段。
（一）以教師為主角的階段
這一階段的主要任務(wù)是為開展實驗做準備。為此，教師應(yīng)做好如下工作：一是分好做實驗的學(xué)生人數(shù)，一般以自然班（約35人）為單位，人數(shù)如太多則難以進行實驗。二是教會學(xué)生正確掌握實驗操作方法，正確掌握各種儀器和設(shè)備的使用方法，以確保實驗的安全。必要時進行實驗演示。三是在教師進行實驗演示過程中，要求學(xué)生注意觀察，學(xué)會觀察，把發(fā)現(xiàn)的問題記錄下來。因為“任何復(fù)雜多變的事物，它的本質(zhì)是通過各種現(xiàn)象表現(xiàn)出來的，人們通過長期耐心細致的觀察，才能對各種事物取得規(guī)律性的認識，不會觀察就不會科學(xué)實驗”。[3]四是布置正式實驗的教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生課后抓緊時間預(yù)習(xí)，在正式實驗時對實驗內(nèi)容做到胸有成竹。
（二）以學(xué)生為主角的階段
從運用過程來看，“問題教學(xué)法”主要有五個階段：預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容―實驗操作―對重要或者較難問題展開討論―解決問題，實驗檢驗―教師點評，完成實驗。
1.預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容
這一階段的主要任務(wù)是熟悉實驗內(nèi)容，繼續(xù)學(xué)習(xí)、掌握實驗操作的正確方法，掌握各種儀器和設(shè)備的正確使用方法。要求每個學(xué)生至少要發(fā)現(xiàn)一個以上的“問題”，同時，教會學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題的方法。質(zhì)疑法、比較法、歸納法、綜合法和觀察法等都是一些非常有用的方法。例如，1879年美國物理學(xué)家霍爾就是通過這些方法發(fā)現(xiàn)問題進而解決問題的，如此反反復(fù)復(fù)，最終提出“霍爾效應(yīng)”原理。又如，牛頓就是仔細觀察了習(xí)以為常的“蘋果落地”這一自然現(xiàn)象，然后通過思考，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律的。
2.實驗操作
在此階段的主要任務(wù)是要求每個學(xué)生正確掌握各種實驗儀器和設(shè)備的使用方法，按照實驗要求和正確方法親自操作，把實驗準備階段的實驗內(nèi)容用實驗的方式體現(xiàn)出來。目的是利用實驗使學(xué)生掌握做好實驗的方法和技巧。這個階段應(yīng)該注意如下幾點：一是安全問題。必須強調(diào)每個學(xué)生都要正確使用實驗儀器和設(shè)備，運用正確方法進行實驗，樹立安全第一的意識，確保實驗安全。二是要求每個學(xué)生要注意觀察在實驗過程中可能出現(xiàn)的問題，一些較易或者一般性問題由學(xué)生自己加以解決。比如，在做光纖通信實驗過程中，如果發(fā)現(xiàn)示波器波形彎曲畸變，檢查示波器、信號發(fā)生器和光學(xué)器件后又沒有發(fā)現(xiàn)問題，那么，這是什么原因造成的？教師不要急于告訴原因，而應(yīng)要求學(xué)生自己觀察分析，查找原因。這樣的要求無形中培養(yǎng)了學(xué)生的觀察問題的能力。三是要把在實驗過程中新發(fā)現(xiàn)的問題記錄下來。如果新發(fā)現(xiàn)的問題能在本次實驗中加以解決，就應(yīng)當(dāng)由學(xué)生本人當(dāng)場解決。如果自己通過做實驗也解決不了，而且這一問題具有典型性或者重要性，也可以報告給實驗指導(dǎo)老師，要求在課堂上進行分析討論。學(xué)生應(yīng)該積極尋求解決問題的方法，或者等到下次實驗來解決。
3.分析討論
此階段的主要任務(wù)是對學(xué)生發(fā)現(xiàn)的重要或者疑難問題進行分析討論，加深對這些重要或者疑難問題的理解和認識，目的在于教會學(xué)生掌握分析問題的方法。這個階段應(yīng)該注意如下幾點：一是用來分析討論的重要或者疑難問題應(yīng)當(dāng)具有典型性。這種典型性主要體現(xiàn)在：能突出本次實驗的重點內(nèi)容，或者能抓住本次驗的關(guān)鍵，或者問題的解決方法具有普遍意義等。比如，在“霍爾效應(yīng)”的實驗中，24歲的霍爾在分析比較中如何認識“磁場和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系”？“霍爾效應(yīng)”在工業(yè)上的應(yīng)用是如何的？目前物理學(xué)家對“霍爾效應(yīng)”有什么新發(fā)展？這些問題都非常典型，并具有方法論意義。二是分析討論的問題不宜過多，一般有兩三個就夠了。如果問題過多，分析就不透徹，只是蜻蜓點水，不痛不癢。要集中精力把問題弄得透徹明白，使所有學(xué)生都能理解和掌握。三是時間安排方面，可以是一邊做實驗一邊分析討論，也可以放下實驗集中討論，時間可多可少，靈活掌握。四是討論組織形式方面，一般以自然班為單位。一個自然班人數(shù)一般為35人，要求每個學(xué)生都要參與其中，并積極提出自己的看法或者觀點。
4.解決問題，實驗驗證
此階段的主要任務(wù)是發(fā)動所有學(xué)生對分析討論的問題提出各自的解決方法，并當(dāng)場通過實驗加以檢驗，目的是教會學(xué)生掌握解決問題的方法。這個階段該注意如下幾點：一是要求每個學(xué)生對所分析討論問題提出自己的解決辦法，并要求學(xué)生自己動手通過做實驗加以檢驗修正。如在RLC串聯(lián)諧振的實驗中，如何修正電路品質(zhì)因數(shù)Q的實驗測量值與理論計算值之間的偏差問題。可要求學(xué)生在電磁學(xué)理論指導(dǎo)下，分析LC的總損耗電阻對電路品質(zhì)因數(shù)Q的測定值有何影響。[4]二是要求學(xué)生在自己動手做實驗過程中，如果發(fā)現(xiàn)新問題解決不了的，就應(yīng)該主動請教實驗指導(dǎo)教師，直至自己弄明白能解決為止。三是在實驗過程中，指導(dǎo)教師要密切關(guān)注學(xué)生做實驗的動態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題要及時指出，并根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗加以指導(dǎo)。
5.教師點評，完成實驗
此階段的主要任務(wù)是指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生動手做實驗以解決問題的表現(xiàn)進行點評，尤其對具有創(chuàng)新性的閃光點要多加表揚鼓勵，目的在于調(diào)動學(xué)生進行創(chuàng)新的積極性和主動性。這個階段應(yīng)該注意如下幾點：一是指導(dǎo)教師要對本次實驗進行一個總體評價，辯證分析其優(yōu)缺點。二是要充分肯定學(xué)生具有創(chuàng)新性的閃光點。號召其他同學(xué)向具有創(chuàng)新性閃光點的同學(xué)學(xué)習(xí)，還可以在學(xué)期總評成績中對這些具有創(chuàng)新性閃光點的同學(xué)給予加分獎勵。三是在實驗結(jié)束時，教師也可以根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗，對學(xué)生提出一些問題，比如，此次實驗與以往同類實驗有何不同？通過實驗進行下面的比較：邁克爾遜干涉和牛頓環(huán)等厚干涉，拉伸法測量金屬絲的楊氏模量與拉脫法測液體的表面張力，拉伸法測量金屬絲的楊氏模量與金屬線脹系數(shù)，它們之間有何不同？如何測定？[5]要求學(xué)生自己總結(jié)，寫成實驗報告交給指導(dǎo)教師，作為評定平時成績的依據(jù)之一。
三、“問題教學(xué)法”教學(xué)效果的評估
任何教學(xué)方法都會涉及教學(xué)效果的評估問題，“問題教學(xué)法”也不例外。那么，如何評估“問題教學(xué)法”的教學(xué)效果？
（一）從學(xué)生上課表現(xiàn)出來的興趣來評估
興趣，有時也叫“熱愛”。它是一種帶傾向性的心理特征，是人的一種積極探索某一事物或活動的心理傾向。它又是帶有情緒色彩的意向活動。當(dāng)一個人對某事物感興趣時，他總會覺得稱心如意，甚至廢寢忘食；反之，則心灰意冷，會持“無所謂”的態(tài)度。興趣有三種類型：一是直觀興趣。它是由直觀感覺所引起的，特點是缺乏延展性，不能持久。二是自覺興趣。它是受家庭或社會的影響，經(jīng)由情感和聯(lián)想，記憶和想象等一系列思維活動而引起的，其特點是延展性強，往往時過境遷，還能令人回味。例如，某位老師精彩的講課曾經(jīng)引起了你個人的自覺興趣。若干年后，對該教師的音容笑貌，你還能記憶猶新。三是潛在興趣。它是由情感、想象，特別是由個人意志所引起的，是一種層次很高的興趣。它絕不僅僅是由直觀或某人聯(lián)想所引起的，而是潛在于一個人的思想之中。這種潛在興趣的特點是方向性、自覺性強，積極性高，穩(wěn)定性持久。例如，牛頓、愛迪生、愛因斯坦等偉人，在潛在興趣的支配下，表現(xiàn)出頑強的意志，為從事自己熱愛的事業(yè)而戰(zhàn)斗到生命的最后一息。我們在實驗教學(xué)過程中，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生上述三種興趣，尤其要注意培養(yǎng)直觀興趣。如何判斷學(xué)生的興趣程度呢？筆者認為，這可以從平時上課學(xué)生參與實驗教學(xué)活動的熱烈程度，課堂討論、發(fā)言的氣氛是否活躍等來判斷。
（二）從學(xué)生上課的動手能力來評估
應(yīng)開放物理廢舊實驗室和物理演示實驗教學(xué)基地，讓學(xué)生親自動手操作儀器，仔細觀察物理現(xiàn)象并進行思考，使其加深對物理世界的感性認識，強化對物理概念、物理規(guī)律的理解，體會到實驗思想的嚴謹、實驗設(shè)計的巧妙，培養(yǎng)其理性思維方式，提高其創(chuàng)新能力和科學(xué)觀察能力。[6]
（三）從學(xué)生課后學(xué)習(xí)成績來評估
這里所講的“課后學(xué)習(xí)成績”不能理解為僅僅指學(xué)期的總評成績，而應(yīng)該也包括平時實驗設(shè)計、實驗報告、期末實驗操作測試、參加各種比賽等方面的成績。盡管影響學(xué)習(xí)成績的因素有很多，有些因素可能還具有偶然性，但是，總體而言，學(xué)生個人努力狀況和實驗技能總是決定性因素。因此，學(xué)生課后的學(xué)習(xí)成績大體上能反映出“問題教學(xué)法”教學(xué)效果的優(yōu)劣，應(yīng)是評估的基本依據(jù)之一。成績比較好，說明“問題教學(xué)法”教學(xué)效果好；反之，教學(xué)效果就差。
四、結(jié)論
“問題教學(xué)法”是在教師指導(dǎo)下，要求學(xué)生樹立發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，分析解決問題的“問題意識”，以發(fā)現(xiàn)或者提出的問題為起點，通過實驗來分析、討論和驗證，并最終解決這些問題，從而完成實驗教學(xué)任務(wù)的一種教學(xué)方法。從教學(xué)實踐來看，“問題教學(xué)法”的教學(xué)過程分為以教師為主角和以學(xué)生為主角兩個階段。其中，以學(xué)生為主角這一階段非常重要，它經(jīng)過如下環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容―實驗操作―對重要或者較難問題展開討論―解決問題，實驗檢驗―教師點評，完成實驗。可從學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動手能力和期末成績等方面評估“問題教學(xué)法”的教學(xué)效果。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 熊永紅，任忠明，張炯，等.以“問題”為主線的多元化教學(xué)方法和模式的研究[J].物理實驗，2009（4）：27.
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【關(guān)鍵詞】物理專業(yè)；實踐教學(xué)體系；課堂與實踐
1 物理專業(yè)的培養(yǎng)目標和實踐教學(xué)體系的建設(shè)
學(xué)院的物理專業(yè)教學(xué)的目的是為了培養(yǎng)具有堅實的物理基礎(chǔ)理論知識、基本的實驗方法以及技能，理工結(jié)合的高級復(fù)合型工程技術(shù)人才。對于實踐體系教學(xué)就是為了培養(yǎng)學(xué)生要具有一定的實驗設(shè)計能力，在實驗的條件下，能夠動手操作出實驗的結(jié)果并對其進行歸納分析，并以此來撰寫論文，做到有可以和同學(xué)彼此進行交流的能力；除此之外，還要能夠運用現(xiàn)代物理在工程技術(shù)方面的實驗。因此在課程教育實驗方面要加大和加強，尤其是綜合性和設(shè)計性的實驗，有條件的話最好能夠讓同學(xué)們進行小型的科研試驗。引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識進行創(chuàng)新并與工程技術(shù)專業(yè)聯(lián)系起來，使其能夠在將來從事相關(guān)的專業(yè)工作中可以更好的發(fā)揮。
為了深化教育改革，充分體現(xiàn)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式，增大學(xué)生的就業(yè)幾率，按照院里物理專業(yè)培養(yǎng)目標的要求，再加上實踐教學(xué)老師們共同的努力教學(xué)，以及大量的調(diào)研、搜集所得到的相關(guān)的資源，對完善教學(xué)實踐管理體系，提供綜合性、設(shè)計性強的實驗以及建立網(wǎng)絡(luò)教育平臺提出了更深的討論。在以培養(yǎng)計劃為指導(dǎo)，挖掘各種實驗課，課程設(shè)計的邏輯關(guān)系，科學(xué)、安全、合理的設(shè)計各個實驗課題的項目的方面已經(jīng)基本建設(shè)出了比較完善的體系，這將對培養(yǎng)學(xué)生們的綜合素質(zhì)起到了關(guān)鍵的作用。
2 物理專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)成
通過各種實驗課和課程設(shè)計的邏輯關(guān)系以及科學(xué)合理的設(shè)計的一些實驗，試驗項目等已經(jīng)構(gòu)建出了比較完善又能體現(xiàn)教學(xué)目標的物理專業(yè)實踐教學(xué)體系，包括了10們實驗課，4門課程設(shè)計，具體設(shè)計如下：
2.1 力學(xué)實驗
實驗1，霍爾位置傳感器測楊氏模量；實驗2，扭擺法測物體的轉(zhuǎn)動慣量；實驗3，示波器的使用；實驗4，粒狀物體極不規(guī)則物體密度的測量；實驗5，顯示駐波法測空氣中聲速。
2.2 光學(xué)實驗
實驗1，分光計的調(diào)節(jié)和使用；實驗2，邁克爾遜干涉實驗；實驗3，光強綜合測試；實驗4，牛頓環(huán)測球面的曲率半徑；實驗5，組裝望遠鏡和顯微鏡。
2.3 電磁學(xué)實驗
實驗1，磁場的測量與描繪；實驗2，電表的改裝；實驗3，霍爾原件測磁場；實驗4，物理電學(xué)設(shè)計性實驗；實驗5，電位差計測熱電偶的電動勢。
2.4 近代物理實驗
實驗1，密里根油滴實驗；實驗2，塞曼效應(yīng)；實驗3，夫蘭克――赫茲實驗；實驗4，電子射線的電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)；實驗5，電子射線的電聚焦與磁聚焦；實驗6，光電效應(yīng)測普朗克常數(shù)；實驗7，氣體放電等離子體的研究；實驗8，全息照相；實驗9，硅光電池特性測試實驗；實驗10，光敏電阻特性測試實驗；實驗11，光速的測量；實驗12，金屬電子逸出功測定；實驗13，復(fù)合電鍍實驗（一）――赫爾曹實驗；實驗14，復(fù)合電鍍實驗（二）――金屬-固體微粒復(fù)合膜電鑄工藝研究。
2.5 電路實驗
實驗1，驗證基爾霍夫定律；實驗2，RLC穩(wěn)態(tài)電路特性的研究；實驗3，RLC二階電路暫態(tài)過程的研究；實驗4，RC、RL一階電路暫態(tài)過程研究；實驗5，RLC串聯(lián)諧振電路的研究。
2.6 模擬電路實驗
實驗1，電壓放大器的調(diào)試與測量；實驗2，拆動放大器；實驗3，低頻OTL功率放大器；實驗4，射極跟隨器；實驗5，RC正弦波振蕩器。
2.7 數(shù)字電路實驗
實驗1，組合邏輯電路的設(shè)計（一）；實驗2，組合邏輯電路的設(shè)計（二）；實驗3，集成555定時器及其應(yīng)用；實驗4，計數(shù)器及其應(yīng)用；實驗5，數(shù)/模（D/A）及模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。
2.8 通信原理實驗
實驗1，F(xiàn)SK調(diào)制實驗；實驗2，抽樣定理與PAM通信系統(tǒng)實驗；實驗3，二相PSK（DPSK）調(diào)制實驗；實驗4，二相PSK（DPSK）解調(diào)實驗；實驗5，F(xiàn)SK解調(diào)實驗；實驗6，脈沖編碼調(diào)制PCM與時分復(fù)用。
2.9 傳感器原理與應(yīng)用試驗
實驗1，金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能實驗；實驗2，集成溫度傳感器的特性；實驗3，差動變壓器實驗；實驗4，電容式傳感器的位移特性實驗；實驗5，直流激勵時霍爾傳感器位移特性實驗；實驗6，金屬箔式應(yīng)變片――半橋、全橋性能和電子秤實驗；實驗7，光電二極管和光敏電阻的特性研究。
2.10 光電子技術(shù)實驗
實驗1，光源特性測試；實驗2，電光調(diào)制實驗；實驗3，聲光調(diào)制實驗；實驗4，廣電倍增管綜合實驗；實驗5，光電二極管光電特性測量；實驗6，光敏電阻特性實驗；實驗7，硅光電池特性測試；；實驗8，面陣CCD實驗；實驗9，光電探測器直流參數(shù)測試；實驗10，APD光電二極管特性測試實驗實驗11，光電耦合開關(guān)實驗。
2.11 電路課程設(shè)計
萬能表的組裝與調(diào)試。
2.12 光電轉(zhuǎn)換課程設(shè)計
實驗1，雙光纖通信傳輸認識；實驗2，固定速度時分復(fù)用/解復(fù)用；實驗3，變速率時分復(fù)用；實驗4，數(shù)字信號電――光、光――電傳輸；實驗5，模擬信號電――光、光――電傳輸；實驗6，變速率時分復(fù)用/解復(fù)用。
2.13 數(shù)字電路課程設(shè)計
數(shù)字時鐘的制作。
3 教學(xué)改革建設(shè)實踐
通過教學(xué)實驗安排可以看出力學(xué)，光學(xué)，電磁學(xué)，這三門實驗課是基礎(chǔ)，其他的實驗課基本上就是圍繞這三們展開的，所以要注重打好學(xué)生們的基礎(chǔ)，就要對其進行改革選擇適合學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，能夠充分調(diào)動學(xué)生做實驗的積極性和主動性。所以希望每位同學(xué)都可以做到，課前預(yù)習(xí)實驗，對實驗做好充分的了解，自己動手操作，通過實驗撰寫實驗報告，能夠充分理解并能作適當(dāng)?shù)闹v解，然后對其結(jié)果作評論。除此之外，課堂上學(xué)生是自由的可以自由發(fā)揮及討論。實驗室充分提供給大家，讓那個每個同學(xué)都能充分的去做實驗。此次教學(xué)體系的建設(shè)就是讓同學(xué)能夠徹底明白每個實驗的原理，能夠從中收獲到知識，更好地為未來所要從事的專業(yè)工作打好基礎(chǔ)。提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，真正的學(xué)到知識。當(dāng)然我也會在為學(xué)生提供這樣一個展現(xiàn)自我的。
4 總結(jié)
在此次教學(xué)體系的設(shè)計中，就是為了通過新的教學(xué)體系能夠更好的讓學(xué)生學(xué)好物理實驗，更好的開發(fā)頭腦的思維能力，提高學(xué)生的動手發(fā)言的勇氣，自己也能更好的教學(xué)。
【參考文獻】
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