大学物理实验教学改革的背景与思考

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1、.大学物理实验教学改革的背景与思考本世纪以数字化为核心的信息技术的高度发展，预示人类社会在21世纪又将经历一次重大变革。如果说前世纪的工业革命使人类从依靠体力的劳动中摆脱出来，那么今天的信息革命将使人类社会从繁杂的形式化脑力劳动中解放出来，大规模memory的记忆容量，计算机的运算速度，Internet网的交互管理能力，智能数据库、CAD等各种应用软件的功能，以及它们的准确性都是人脑所不能比拟的，21世纪人类对待这类脑力劳动如同操纵机器完成体力劳动一样简单。也就是说将来的脑力劳动性质将发生深刻的变化，站在这个角度来思考对未来科技人才培养的目标，它应该是具有对所学知识的凌驾程度

2、，具有对知识的探索，应用开发能力的新型脑力劳动者。但是，我们的理工科教学长期受到教学条件、环境和师资水平的限制，因袭多年的传统教学模式客观上引导学生向形式化，记忆型方式学习，过重的学习负担也制约了学生的创新能力及科学素质的养成。物理学在人的科学素质培养中具有重要的地位，物理实验课程曾经为培养20世纪的优秀人才作出了卓越的贡献，实验为物理学的基础，它反映了理工科实验的共性和普遍性问题。当我们从21世纪培养合格科技人才的角度看，当前物理课程体系与教学内容与新世纪的新观念、新的思维方法及交叉学科的发展不甚适应。本世纪中叶以来，以计算机信息科学技术、生命科学、空间科学、材料科学等为代

3、表的新的科学技术革命，极大地加速了科学技术的发展和各学科之间的相互交叉和渗透，新的综合化趋势已成为科学发展的主流。因此，高等教育人才培养的思路必然要适应这些变化，课程体系，教学内容和教学方法、手段必须由封闭型向开放型转变。基础物理实验作为大学生在进校后的第一门科学实验课程，不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握科学实验的基本知识、方法和技巧，更主要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，特别是与科学技术的发展相适应的综合能力，因而实验教学应该面对时代的发展，科技进步的新趋势和新挑战，不断有所创新。只有这样，才能适应

4、社会对人才知识和科学素质越来越高的要求。根据上述的想法，我们反省目前教学上存在的弊端如下：n长期以来，我国大学基础实验教学基本上处于一种封闭的状态，多年不变的教学体系和教学内容与当今飞速发展的前沿科学新理论，新技术严重脱节，陈旧落后的实验教学设备，因袭多年的传统教学模式、方法和手段更是远远落后于科学技术进步的步伐。就大学物理实验而言，原有的大学基础物理实验被分割为普通物理与近代物理两门独立课程，其中普通物理又被分为力、热、电、光等各自独立部分。基础物理实验实际上只是处于课堂教学的从属地位，其内容往往只是教科书上已有的基本物理规律、定律的简单重复。二十世纪后期，科学技术发展的巨

5、大成就很少能在基础物理实验中得到反映。因此，学生对基础物理实验课越来越感到枯燥无味，相当严重地阻碍了学生学习的积极性、主动性、创造性以及现代科学思维方法的形成。n对本科生的实验教学一般一项实验课时是3—4个学时，在这样一个很短时间内要学生了解实验原理、仪器原理、熟悉仪器的操作使用并完成实验是不太可能的，没有办法只好在实验教学过程中教师对实验原理、实验步骤、仪器操作方法等尽量交待清楚一点，让学生自己思考的太少，很多学生是盲目操作，走了过场，这实际上是一种呆板的模仿型教学。...n现代科学技术的创新都是在实验室里产生的。目前大学本科开设的有些物理实验是当时科技发展的突破性成果。有

6、的实验对物理概念的深化、发现、总结规律和对规律本质的解释做出了历史性的巨大贡献。但教学中没有作太多讲解，学生认识不到当时科学家为什么要设计这样一个实验，科学的概念和规律是怎么产生的；还有一些实验成果为后来的科技发展开辟了新的研究范围，派生出很多研究方向，但在教学中也没有通过这些例子介绍学科的相关性，展宽学生的思路；有的实验成果则产生了一个新的科学领域或者一个新的产业，但在我们教学中没有介绍当时的科学技术背景和经济背景，学生不了解当时的科学家和工程师怎么联想到它的应用方向，以及发展过程。这些内容是培养学生科学素质、创新意识的重要环节和很好的教材。n物理学是以实验作为基础的科学，

7、它的概念和规律是通过实验形成的。爱因斯坦把物理理论称之为“理想实验”的结果。在我们的理论教学中对概念的引进缺乏对实验背景和该概念前的学科背景讲解。这样虽然学生理解了概念，但不理解概念是通过怎样的思考、怎样的实验产生和进化而来。这样的学习容易使学生把概念绝对化，形成对理论的形式化理解，这样的学习不利于科学素质和理论联系实际的思考能力的培养。从面向21世纪科技发展和人才科学素质需求的角度来考虑，物理实验教学的改革，必须建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有深厚的基础知识的创造性人才的教学新体系。教学内容应