时间：2022-09-17 11:04:15
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大学物理是一门以实验为基础的学科，大学物理实验和大学物理理论占有同等重要地位，它们既有着深刻的内在联系，又有着各自的任务和作用。大学物理实验在培养学生分析问题和解决问题的能力及激发学生科学创新意识方面有着其它学科不可替代的作用。大学物理实验不但把物理理论知识用到实验上，而且更好地解释生活中的物理现象并加以科学验证。通过大学物理实验能培养学生达到以下几点科学实验能力及实验目的：
1.通过对实验现象的观察分析和物理量的测量，能够更好的加深对理论知识的学习，对定义、定律更深刻的理解；
2.通过对实验仪器的调试和使用，能够更好地培养学生动手动脑的能力及临时处理突发事件的能力；
3.通过对实验数据的处理及图像的绘制，能够更好地培养学生对数据的保留与取舍及结果的正确判断与分析；
4.通过实验能使学生以独立或合作的方式设计一些基础性实验，从而培养他们独立思考问题，合作完成工作的意识。
二、做好我国大学物理实验前的准备工作
实验课又不同于理论课程，有它自身的独特性，因此，在实验前必须做好以下几点工作。
（一）实验理论知识的学习。实验前对实验理论知识的学习是做好实验的前提条件。实验理论知识的学习主要是指在实验前要对实验目的、实验原理的熟练掌握，清楚地知道实验的要达到的任务及其所采用的方法，在实验时才能游刃有余地解决实验中所遇到的问题，才能保障实验的顺利完成。
（二）实验设备的准备及调试。在懂得了实验目的及原理的基础上，才知道实验所需要哪些实验设备，及其仪器参数的要求。不但要对所做实验设备准备齐全，而且仪器的摆放也要符合实验要求，并且要对实验仪器按照实验要求进行调试。若中间任何一个环节出现错误都可能影响实验效果，甚至导致实验失败，所以，实验前设备的准备及仪器的调试是做好实验的基本条件。
三、做好我国大学物理实验中的具体工作
（一）实验仪器的规范使用。不同的仪器设备有不同的使用方法及其操作步骤，一定要按照仪器说明书来正确操作使用。要轻拿轻放，要确保仪器设备在安全有效的参数范围内使用。不然，给实验结果会造成较大误差，甚至导致实验的失败。
（二）实验步骤的合理安排。根据实验原理及实验内容来合理安排实验步骤是高效完成实验的关键。对于实验步骤要熟悉掌握，给够给出一个合理的分工安排体系。大学物理实验一般都是小组实验，先测哪些量，测几组数据，谁来测等的分工安排一定要合理明确，才能在规定的时间内顺利完成。
（三）实验中突发事件的处理。实验课不同于理论课，大学物理实验中的很多力学、电磁学、近代物理等实验都会用到高压电，电压可达到380伏甚至会更高，一定要保证学生和实验师的人身安全；也要保障实验室的财产安全。实验中要做好一切安全应急措施，确保万无一失，是做好实验的基本保障。
四、做好我国大学物理试验后的工作
当试验完成后并非一切都结束了，实验后的收尾工作也显得十分重要，这样更有利于下次实验及仪器设备寿命的延长使用。
（一）试验后的检查。试验后的检查主要是指数据是否记漏、设备是否完好、配件是否丢失、开关是否关闭、电源是否切断等事项的检查，以确保下组人员能够继续做实验。
（二）试验后的仪器保养及卫生。由于实验室所使用的是精度较高的仪器设备，不同于其它上教室课时使用的桌椅，对实验室仪器的保养及实验室内的卫生也有着很高的要求。实验完毕后注意仪器的保养：该擦洗的要擦洗，该涂油的涂；地面该扫的扫，该拖的拖。有些仪器怕强光照射，窗帘该拉的要拉上，好的保养及卫生更有利于延长仪器的使用寿命。
大学物理实验目前按教学类型分有公共必修实验，仿真实验，开放实验，远程网络实验等。公共必修的实验按教学内容分针对不同类别也有所不同。一般像我校类的综合性大学，专业较多，学生来自全国各地，物理基础不太相同，各专业对物理的要求也不一样。普遍实行物理实验开课分类进行。各专业针对不同的需求选择不同类别。我校的物理实验课共两个类别，分别称为A,B类。A类48学时，B类30学时。B类相应对物理要求较低的专业，比如农业养殖类一般选择B类，其他理工科类选择A类。A类B类教学分层次也不同，A类分为三个教学改革视域下大学物理实验管理现状初探张鑫,李金玉（浙江海洋学院，浙江舟山316000）层次：基础、提高、设计。B类分为两个层次：基础、提高。这样的分类既避免了一刀切的问题，也符合了学生课业的需求。A,B类基础层实验相同以达到基本实验能力的锻炼，提高层，设计层实验要求逐步提高,B类涉及的实验相应减少和没有。对于每个层次我们也有明确的要求和目标。基础层要求规范实验操作、撰写合格实验报告、定性分析实验误差，提交合格实验报告。提高层目标设定为培养独立实验操作能力，能简单分析和处理实验中出现的问题，并能完整地定性和定量的分析实验误差，撰写合格实验报告。设计层要求自主选做，在自己查资料基础上以论文形式提交科学报告或者实物和专利。教学分类和各层次目标明确，既有利于学生的能力的培养和积极性又有利于实验的考核。避免了以往统一标准不重视学生创新性培养的状况。
2.实验预习内容和方式
每位同学进入实验室前，必须做好实验内容的预习，这一点毋庸质疑。有别于其他学科带上书本就可以去学习的模式，实验课是不同的。预习作为实验前的准备是对实验的必要的了解。只有做好预习才能保证实验的顺利进行。我们学校实验前要对预习检查，预习内容必须写在实验报告册上。预习不要求重复累赘的抄写书本上的内容，重点解决3个问题：做什么；根据什么去做；怎么做。基本内容包括：目的、原理、步骤、表格设计。也就是简要的反映实验前的准备。我校的预习报告可以参考书本和挂在网上的预习提纲。目前国内有些学校提出无纸化实验，比如浙江师范大学和浙江大学，学生直接登陆到网络服务器下载相关的实验预习即可。预习形式虽然不同但实践结果表明做好预习才能确保实验的效果。相比于传统的显得过于呆板预习方式，通过网络下载预习结合了现代计算机和网络技术，是不是确实更加有效率，值得我们探讨。
3.实验过程程序和要求
进行实验是大学实验课的中心环节。实验操作规范、独立完成是我们的目标也是实验的考核指标。经过一系列的变革我校实验室以逐渐更新了实验项目及提高了实验条件以适应社会的需要和利于的人才培养。目前我校大学物理实验室能保证每位学生单独操作一台仪器并对要求学生实验按如下程序进行：一是进入实验室后按编组找到对应的实验仪器。二是实验预习报告放在实验桌上，待老师抽查并认真熟悉、检查测量仪器、装置是否完好，记下主要测量仪器的型号和主要参数包括测量范围和精度，填写实验仪器使用登记本。三是根据仪器使用说明，正确安装和调试仪器，按实验步骤进行实验，记录数据，如有疑问可以及时向教师提出。四是实验完毕后要及时整理数据，如有问题，应该重测和补测。原始数据必须记录到实验报告上，老师签字后方可离开实验室。教师在原始数据上签字和以上其他程序要求一方面确保了学生抄袭篡改实验数据另一方面创造了良好的实验氛围。因为通过这样的方式进行实验可以让学生明白要获得合理的数据必须通过自己正确的操作才有的。目前有许多高校采取网上报告的形式，他们的实验数据由系统集中采集。这个方式可以通过系统自动处理并显示结果。实验操作还是由学生独立完成，仍然强调的是学生的动手创新能力和科学实验素养的培养。电脑化只是便于教师批阅实验报告，提高了批阅的效率和准确度推进了实验教学的信息化管理。基于层次不同老师的教学也是不同的，对于基础层老师要进行讲解和做简单的演示；而提高层的同学们有了一定的实验基础，教师作出简要的说明后重在学生自己实验。设计层只需要实验教师给出几个可选择的实验而没有具体资料，学生自行选择实验内容，实验时间也不作严格规定，可以在两周的时间完成实验室工作。实验重在培养学生的科学实验能力，强调提高学生的自主能动性及利于学生的创新能力发展。
4.实验报告的撰写和形式
这是对实验全过程的总结和深入理解的一个环节，应独立完成，严禁抄袭实验报告及修改原始数据。我校要求实验结束后一周必须上交详细的实验报告。一般实验报告采用统一册子，报告包括要点有六项：实验数据记录；合理的表格设计；实验数据填写完整；有完整的实验数据计算过程，有单位（包括作图等）；实验结果科学、正确的表达；有实验结果的讨论与误差分析，提高层要有定量的误差分析。其中实验结果讨论与误差分析要求结合观察到的现象进行结果分析，分析尽可能具体，定量或半定量，切忌空谈。内容可包括影响误差因素讨论，系统误差修正，结果的可靠性讨论和同公认值比较分析等等。我国各大高校的大学物理实验报告应时代的要求经过多方面的探索，不再是单一标准单一的形式，而是呈现多元化的特点。针对不同对象和阶段，报告形式和内容有所不同。比如我校基础层和提高层报告要求基本相识以报告形式提交，只是提高层要求做定量误差分析。设计层实验要求学生以科技小论文的形式报告实验结果，也可以以PPT形式展示成果。这种多元报告形式也与目前我国许多高校一致，具体的要求可能有所差异但在报告方面的改革趋势一致。
5.考核方式和标准
1.学生的学习兴趣较弱，主观能动性较差。提高性实验阶段增强学生的学习兴趣，令其学习自觉性和主动性明显提升。2.开放实验室难以吸引学生，实验室设备使用率低。拓展性实验阶段采用半开放形式，所开放实验项目达几十项，学生按兴趣和专业在网上自选实验，无教师授课情况下，解决实验过程中出现的实际问题，并完成实验；实验设备使用率大幅度提高，实验室基本无空置设备。
二、教学模式
三段式半开放实验教学体系在“基础、提高、拓展”教学阶段采用不同的教学方式，循序渐进，使得学生由被动学习转为主动学习，教师由自主授课转为辅助咨询，整个过程实现了学习以学生为主，教师为辅的状态。基础性实验阶段，采用固定教师，小班化启发教学模式。授课时，教师结合板书、课件，面面俱到，讲清楚每个实验的关键和细节；实验时，关注每个学生的操作状况，指导到人，使得每个学生都感受到教师对其关注，保证每个学生能掌握基本工具和方法的运用，务求避免有个别学生只看不动手的状况，启发学生自己动脑，逐步培养学生的信心。经过第一阶段后，学生对实验将不再有胆怯心理，信心和自觉性得到明显增强。提高性实验阶段，采用固定教师，小班化教学模式。授课时，教师点到即止，逐步减少实验细节的讲解；实验时，视学生状况不同，给予适当的引导和提示，使得学生理解理论跟实践的差异，碰到问题能独立思考，解决实际问题，能在以自己为主的状况下，顺利完成实验。经过第二阶段后，学生对实验表现出较大主动性，实验的预习和质量明显提高。拓展性实验阶段，采用无教师授课，学生自由选择实验的半开放模式。整个第三阶段开放实验达25-30项，由所有教师分块管理，指导教师的角色转换为实验管理员。网上公布所有第三阶段实验项目及课件，学生根据自己的兴趣和专业，自由选择，在规定时间内到实验室，按黑板上书写的提示，独立完成实验，所得数据由管理教师审阅、签字确认。整个过程只有当学生碰到无法解决的状况时，才会找管理教师咨询和帮助。该阶段所开放实验项目和实验设备均远超前两个阶段。
三、创新特点
近年来，随着国家对教育的日益重视，各高校实验室都增大了投入，特别是硬件方面；而《大学物理实验课程》作为一个常规的基础公共课程，一般采用“大锅饭”教学模式，即固定10-15个实验项目，按顺序授课。因此，一个矛盾日益突出———实验设备越来越多，而使用率却越来越低。针对这种情况，三段式半开放实验教学体系具有以下三个突出特点：1.将原来的“大锅饭”教学模式，分成“三段”，使得教学模块化、层次化，循序渐进的教学模式更利于提高学生的实验信心和学习兴趣。2.“半开放”的第三阶段，使得学生的知识面大为拓宽。第三阶段的“半开放”使得整个课程所开放的实验项目达35项以上，包括许多曾获诺贝尔物理学奖的经典实验，引发学生的巨大兴趣，使得部分优秀的学生敢于参与到科学研究中来。3.基于半开放的模式，使得实验室设备的使用率大大提高。自从采用三段式半开放实验教学体系后，浙江大学城市学院大学物理实验室历年的实验设备使用率均接近90%。
四、效果评价
(一)教学方式单一。教学方法是实现教育目的、完成教学任务的基本手段，它对于教学的成败，学生智力的发展都起着重大的作用。由于物理实验室数量有限、教师数量不足，每学期要承担的大学实验物理课程的任务繁重，因此在安排实验物理课程的先后顺序时，无法遵从实验内容由易到难、由简单到复杂的要求，也无法按照理论授课的先后顺序科学安排实验，并且由于条件限制，所有的实验不分难易程度均为三个学时。这样对于复杂的实验而言，学生不可能在较短的时间内充分理解实验原理、熟悉实验仪器的操作使用并完成实验。导致教师在实验教学中讲授的内容过多过细，对实验原理、实验步骤、仪器操作方法等都面面俱到。教师讲授灌输的成分较多，对学生启发、引导的内容较少。学生基本是按照教师的讲授或实验讲义要求进行操作、观察现象、记录数据。学生遇到问题不认真思考就找人代劳，甚至不好好预习也能将实验完成，应付实验的学生不在少数。这种教学方法陈旧、呆板，实验操作过程简单化和程式化，把有趣且生动的实验物理变成了枯燥的技术训练，不利于学生对创新能力的培养。
(二)实验内容陈旧。随着科技的不断进步，物理科学的发展日新月异。新的实验方法、新的实验设备、以及新的科学分支都在不断涌现，物理学时刻都在推陈出新。但是，大多数大学实验物理教材内容更新缓慢、实验教学与当今高新科技联系很少，不能反映现代科技的发展，并且仍以验证性实验为主，而设计性和综合性的实验很少，每一个实验项目的目的、原理、实验步骤和实验数据表格以及数据处理方法都写的十分清楚，学生课前只须按照书本将上述内容罗列在实验报告上，预习即可完成，实验数据处理可以按照公式计算完成，轻松地就可以完成一个实验项目。完成实验报告也是处于机械被动的消极状态，严重束缚了学生的创造性思维。
(三)成绩考核标准偏低。大多数理工科大学实验物理课程成绩的评定方法是以平时的实验报告作为学生成绩评定依据，根据学生的预习、实验操作过程、数据处理等综合评定一个实验项目，一学期所有实验项目的综合评定即为该学生的实验成绩。这种考核方式弊端很大，学生只要写好实验报告或考好试卷，就能得到很好的成绩。成绩测评是教学手段，目的在于正确反映学生掌握知识的程度和实际水平。由于学生的实验报告单抄袭现象严重，报告雷同，学生实际情况难以如实反映。学生把更多的心思放在实验报告和书本上，而忽视了动手能力的培养，这会导致学生产生懈怠心理，难以激发学生的创造性思维。
二、解决大学物理实验教学法存在问题的对策
鉴于以上对大学物理实验教学法现状及存在问题的分析，为了提高大学实验物理的教学质量，培养学生各方面的能力，我们对大学物理实验教学法提出一些思路和解决方法。
(一)教学方法改革。随着社会对人才的需求变化，各地高校在实验物理教学方面进行了一系列有益的探索。例如启发式教学、讨论式教学和开放式教学等，这些改革有助于全面提高学生实验素质和创造能力，在教学实践中收到很好的效果。“兴趣是最好的老师”，改革大学实验物理的教学方法还需要激发学生的兴趣。大学实验物理是一门实验学科，只有通过激发学生对大学实验物理学习的浓厚兴趣，才能创造条件提升对大学实验物理的兴趣。大学实验物理竞赛无疑是一种最有效的方法和手段，大学实验物理学科竞赛是在接受课堂教学的前提下，掌握基本理论知识和一定的实验方法、技能的基础上，以大学实验物理学科竞赛的方式，激发学生理论联系实际和独立的、协作的沟通能力，通过实践来发现问题、分析问题和解决问题，增强学生学习和工作自信心的系列化活动。大学实验物理学科竞赛涉及对已有知识的综合和扩展，强调思维的逻辑性、灵活性、创造性及创新性。大学实验物理学科竞赛是联系课程教学与实践创新的重要纽带，是工科院校大学生创新能力提升的重要途径及有效方法。同时大学实验物理学科竞赛也是工科院校教学过程中实现素质教育、创新人才培养目标的重要环节之一。
(二)教学内容改革。要从实验项目上进行基本改革，不能按照以往的基本、验证、综合、设计性实验进行简单的划分，要真正做到按照“增加层次、更新内容、开放实验、因材施教”的思路进行实验内容体系改革。1．预备性实验。面向独立学院理工科各专业的基础实验课，它主要包括测量误差、有效数字和数据处理，物理学各分支学科的一些基本理论，物理实验中的基本测量方法和测量技术，常用仪器的物理原理等，使学生基本掌握实验物理中的基本方法，并能够进行常用物理量的一般测量，掌握常用实验仪器的调整和基本操作技术，为以后的实验打下基础。2．验证性实验。主要是一些典型的和近代相关验证性实验项目，而那些太过陈旧的，没多大现实意义的项目要舍弃，这样有利于培养学生多方面的实验知识与技能、锻炼动手能力和数据处理能力，培养塌实严谨、实事求是的科学态度。3．创新设计实验。建立基础的实验平台，不设具体实验项目，主要让学生自己动手组建相关的实验项目。教师在授课过程中只教授基本原理这块内容，项目的选择及内容完全由学生自己选取，真正做到发挥学生的主动性和积极性，便于锻炼学生的动手操作能力。4．研究性实验。让学生自己动手去设计相关的实验项目，教师只负责提供仪器和检验实验项目的可行性。有了前三个层次实验的基本知识，学生在实验设计和思路方面有了一定的基础，在此基础上可以加大实验难度，让学生自行查资料并设计相关的实验内容，它主要培养学生运用各方面的理论知识与实验知识解决实际问题、进行大胆设计与创新的能力，使学生成为创新性人才。
(三)考核方式改革。大学物理实验教学法效果的好坏将直接影响到相关专业实践课的开展。合理地评定实验成绩既可以提高学生对实验课的兴趣和重视程度，也可以提高实验教学的质量，所以建立一套科学合理的实验考核办法是至关重要的。健全的实验考核方法是提高实验物理教学质量的重要手段。实验考核，一方面可以检查学生对本门课程实验内容掌握的程度，巩固学生学习成果，另一方面也是对教师教学效果的检查，为进一步改进教学内容和方法提供有效依据。对学生实验成绩的考核，从考核方式上应包括实验态度、操作技能的熟练程度及探索创新精神等，可以通过理论考核、实验操作、实验论文、交流心得体会，也可以几种方式组合进行等，每次评定成绩时都应该制定详尽的方案和评定细则，还应该结合平时成绩以及在成绩考核中加入一些加分环节。对每一节实验课的考查，都要从预习－课堂－课后等几方面有一套的考核方法，使学生能够脚踏实地地学习。还可以把提出创新思想和作品的学生纳入期末加分对象，课外自主科研活动的产出也可申请加分，如此一来，学生就更有动力去参与课外自主科研活动了，更是一种激励措施。
三、结语
物理实验不同于一般的科研，尤其是大学的物理实验需要学生自己进行实验的操作，得出数据，进行数据的处理，写出实验报告。学生进行物理实验锻炼的是操作实践能力，如果完全利用计算机进行操作无疑会降低学生的动手能力，所以计算机应该作为辅助手段，或者是发挥其在物理实验中的特殊作用。
2多媒体技术在大学物理实验中的应用
物理实验的计算机应用其一就是利用多媒体技术进行物理实验的教学。随着科学技术的高速发展，传统物理实验的教学已经无法适应现代社会的发展，势必要求改变物理实验的教学方法，而计算机尤其是多媒体技术的应用满足了现在物理实验的要求。
2.1利用多媒体技术进行教学
大学物理学承担着培养新型人才的重任。物理实验涉及面比较广，但是实验课时间有限，所以传统的物理实验往往无法让学生充分的学习和操作，老师的讲解也是“填鸭式”，完全按照课本的操作步骤让学习进修操作，得到的数据往往也是根据课本上的公式得出的。而对媒体技术的引入，能够让教师获得最先进、最前沿的物理实验知识，让学生的视野开阔，动手意愿更强，培养学生的创新意识和创新思维。能够丰富实验教材，方便学生进行学习，客服传统物理实验教学的弊端。利用多媒体技术制作物理实验教学的课件，能够大大提高教学效果。物理实验的操作过程往往不具体，有些抽象描述如果利用传统的教学模式无法直观的表达给学生，而多媒体技术能够利用计算机的模拟技术，将一些抽象的描述具体化为图像、表格等，让学生能够直观了解物理实验的信息。比如大学物理实验当中的“霍尔效应”中平衡态的建立过程，就需要利用多媒体技术，将实验中本来瞬间完成的动作放慢，让学生仔细的进行观察和理解。多媒体技术能够使用计算机技术当中的PowerPoint，Flash等制作物理实验课件，先让学生近距离、科学的接触物理实验，能够掌握模拟实验的基本步骤，这样在进行具体的物理实验过程当中就会得心应手，更好的巩固已经学习的理论知识。教师还可以利用网络将已经制作好的课件上传到网上，方便学生自行学习。
2.2利用多媒体技术进行教学管理
物理实验过程中，由于实验室的设备有限，所以一般上物理实验课都需要老师进行学生的登记，进行学生成绩的考察和记录。这些工作通常比较繁琐，浪费时间和精力。而多媒体技术的应用能够方便老师利用计算机技术进行学生登记。学生还可以利用计算机技术在网上提前进行选课。多媒体技术在教学管理上的应用应该侧重对管理系统软件的开发，按照物理实验的特殊教学管理模式开发相适应的系统软件。
3计算机仿真实验在物理实验中的应用
随着仿真技术的快速发展，计算机仿真实验也随之出现了。所谓的计算机仿真实验就是虚拟实验环境，能够节约实验室资源的利用和消耗，是利用现代科技的典型。
3.1计算机仿真技术在物理实验中的作用
目前计算机仿真技术应用于物理实验当中，大多数高校学生都称仿真物理实验仪器具有较高的仿真度、图像和文字一起能够增强学习的乐趣。其中，调节仿真仪器可以模拟真实的操作仪器，从而减少对真实仪器的损害，而且学生出现错误时候，能够智能的提供帮助。再次，仿真实验系统是利用计算机技术进行的，所以能够在网络上进行传播，实现资源的共享。
3.2仿真实验在物理实验中应用的现状
3.2.1仿真实验在我国的产生和优势
我国对物理实验中的仿真实验起步比西方发达国家晚，但是后来者居上，我国也开发了一些非常好的仿真软件，主要集中于一些技术较先进的单位，比如中国科技大学物理实验中的仿真实验，为物理实验的教学模式提供了新的借鉴，该仿真实验主要是充分发挥了计算机的功效，将教学内容和学习者的操作融为一体，方便了一些没有接触过实验的学生进行仿真模拟，对操作仪器和操作过程有了更加直观的认识。仿真实验在大学物理实验中有很多优势，第一，仿真仪器可以进行拆卸，从而更好地对仪器进行观察，让学生和老师对仪器有更进一步的了解和认识。第二，可以随意产生实验中待定的物理量，从而适应不同的学习阶段要求，满足不同学生的学习需求。第三，能够模拟实验的误差，从而对实验的质量进行综合的评价。第四，将学生所做的物理实验得出的数据进行存储，方便学生进行查阅，方便分析资料。
3.2.2仿真实验的具体案例
某大学的物理实验面临着资源不充足和设备不先进的局限，为了满足更多学生的需求，为了方便教师对物理实验的学生报告进行更准确的核实，该校利用计算机仿真技术开发了新的物理实验网络教学管理系统，这个系统的基础就是利用互联网而产生的。整个系统的设置采用了教学大纲的实验模式，包括实验仪器、实验原理等很多模块，主要分为基本模块和附加模块。
4总结
①演示实验和以往的科研类型的实验和教学类型的实验都不相同，演示实验试将前者进行了创新结合，学习和研究兼顾，使得学生自主获得知识的能力得到了培养。传统的科研还有教学实验项目不在演示实验的承担范围中，只是担负别具一格的教学任务，即担负设计、调配、判断还有改进和评论以及总结等。合理利用演示实验室的仪器，建立开放实验项目要求根据实验仪器进行合理安排实验，因地制宜进行教学。
②演示实验仪器最适合做开放性实验项目。仪器种类多，相较于其他的实验室，它在管理方上比较灵活，同学可以利用课余时间等等来使用这些仪器。再者，这样的实验教学方式十分机动，教学形式较其它方式自由，学生可依照自己的选择来挑选仪器，激发了学生的学习兴趣。
③对创造能力的发挥有推动作用。通过这样的方式有利于学生将其知识向能力转变，学生的实践活动的范围经由他们对仪器的组装而扩大。学生可以发挥自己的穿凿能力，也为其科研能力的培养奠定了基础。
④发达水平较低的地区更适用于使用这种教学方式。还可用于对文科大学物理的实践性教学。这种办学思想见效快，且对仪器的投资较少，适合在发展水平不高的地区进行推广。
⑤设计性实验用于学生选做实验阶段，主要以对学生综合素质和综合能力的培养为主，答辩式、研究式的教学法被这样的试验方式所采用。在该阶段，经由教师提供实验的项目，学生依据自身的兴趣爱好，进行选择，通过对资料的查阅以及调研，对理论进行推理验证，以确定实验的方法，从而自行对实验的装备进行选择，并独立地完成实验。并且在结束试验之后进行相关经验的总结和进行论文的撰写。综合设计性实验项目在教育模式方面的主体是教育者，学生的主题活动形式更加具有了实践和创造性，教育的内容充分考虑到学生和受教育者的需求，学生和教师从课程教学计划的实施者向设计者转变，以前的制度化的课程（经由事先确定）也向学生在一定的框架之下进行自主选择的持续变化的活动内容发生转化，学生的个体需求在这样动态化的课堂当中得到了餍足，学生作为主体的活动也得到了积极调动，很多方面都相对于之前的实验室有了很大的不同。以自我为主体在活动中得到了充分展现。学生对活动的积极参与也将自身的能动作用进行了积极调动，学生实现了自主学习，实现了创造的机会，充分展示了他们的独特之处，他们独立发现和思考并解决遇到的问题的能力在畅游于仪器的“海洋”中得到了体现，对课堂教学要创新这一要求在“从任务到观察到行动到问题到反思到解决”的模式中得到了彰显。所以，这样的演示实验室可以满足创新教育的需求。对这样的实验室的合理科学的利用来建设设计性和综合性的实验项目有利于特色化创新教育的进展，这也为以后的实验室建设发展提供了优良的空间。
2演示实验室分层次开放的思路与方法
利用现有的仪器设备，分层次对不同专业学生分层次实施不同的实验项目，加以辅助材料设计一些物理实验。分为4个层次的实验专区。
①物理基础演示实验，主要针对文科专业学生进行开放。旨在培养文科大学生的自然科学素养。实验从物理基础知识为出发点，其内容简单，应用广泛。主要以定性研究为主。这类实验有：能量穿梭机———主要利用机械能守恒，动能与势能之间的相互转化，有蒸汽机的模型，还有有趣的光学趣味实验等。
②对大学理科专业的学生开设的一些与大学物理相关定性实验，如：李萨如图像变换、海市蜃楼的模拟原理、电磁加速器的现象及原理等。
③综合性及自主设计性的实验，主要针对物理专业大三、大四的学生，在对物理实验基础上开设一些综合性的实验。例如：激光调腔实验的研究、多普勒效应的演示、激光窃听等。根据学生的理论及实验基础的特点，由学生自行设计，在实验老师的协助指导下完成课题的研究。
④培养师资教学技能。利用一些常用仪器演示实验，如：静电屏蔽与高压尖端放电实验研究，进而研发多种演示小实验：静电喷水现象“、电风”吹灭蜡烛等实验。为以后开展基础实验教学示范基地，培养欠发达地区师资力量做好硬件资源的储备工作。还可以开设一些与中学物理和大学物理实验均有关联的实验，构建实验预备区，为中学物理与大学物理知识衔接做好准备工作。
3理论价值与应用前景
物理设计性实验室的开设要建立在学院的实验能力的基础之上，需要学员在解决或者实际测量的问题当中将物理的知识还有实验的技能加以运用。以后的专业课程和科学的训练还有学术研究的进行要经由学员通过分析和解决问题将自己的理论知识转变为自己对实际的问题的解决来进行训练。考验学员的物理实验基本功的把握程度的有效途径就是设计性实验室。设计性实验室同时也是可以使学生发现和解决问题的个人能力得到提高的有效方法。在这个过程当中，学员的学习乐趣将会通过自己对材料的查阅和对方案的比较，自己设计切合原理的实验操作步骤得以充分体会。该实验室的开始有利于学员结合自身的相关知识，达到学习和发展能力的有机统一，实验教师也由此更加便于了解其情况，并为其找到适合的教学方向和制定合适的教学方法。演示实验室的开放对不同层次的学习者有着深远的影响，及早地开展物理演示实验室分层次开放实验并及时实施有着重要的实践价值及深远的意义。
①可以激发实验人员的创新能力，提高技术能力，促进他们之间的技术交流；
②可以节省或暂时缓解资金问题，进一步提高了该校设备的可利用价值和利用率。
③可建立教师与同学进行互动的平台，提高物理专业学生动手动脑的能力、有利于开展文科大学生对物理学科的科学素养的培养，同时提高教师教学和科研能力。
我校大学物理实验室2008年获评自治区级物理实验示范中心，2009年以来，学校先后投入300万余元，实验项目总数由最初的16个增加到目前的40个，同时投入近50万元对已淘汰的实验仪器进行改造。实验室每学期承担着学校约4000名本科生的教学任务。每名学生需修完16个实验项目(春学期8个+秋学期8个)。针对这样庞大的教学工作量，如何为学生合理地安排实验项目?为避免与学生其他课程上课时间冲突，一直以来都采取传统的手工排课方式。每学期第一周，教师为每名学生手工安排一学期每个实验的上课时间和地点，并制作成绩记录卡片。近年来，随着学生数量的增长和可开设实验项目的增加，手工排课的弊病也不断暴露:(1)很难针对学生专业背景的不同以及学生的个人兴趣安排实验项目;(2)部分学生周一至周五没有合适的上课时间，只能将实验时间延长到周六或周日;(3)教师排课任务繁重;(4)学期末手工计算实验成绩工作量大，且容易出错。随着网络技术的发展，实验教学的开放式管理已是必然趋势。2012年开始着手建设物理实验网络化教学与管理平台。经过近二年的努力，大学物理实验选课和成绩管理系统的平台已基本搭建成功。然而，在运行期间也暴露出了一系列亟待解决的问题:(1)由于学生实现了实验项目的自主选择，上课时间的自由选择，每次上课的学生专业背景互不相同，知识层次参差不齐。由于同班级的学生不在同一时间和同一实验室上课，不能相互提醒，经常出现迟到、记错实验时间和实验项目的现象。(2)出现扎堆儿选课现象，例如，临近节假日和期末考试的时间选课的学生较少;少部分选课晚的学生由于可选择的上课时间较少且与其他课程冲突，不能成功选课，上述种种现象造成实验室资源的不合理利用。(3)实验报告单的管理比较混乱，由于部分实验学生不能在课堂上完成数据处理，课后学生不能及时将纸质报告提交到任课教师处，造成学生实验成绩不及格等现象。(4)学生替做实验的现象增加。我们对上述问题进行了理性的分析和思考。实验教学的开放式管理是新型的教学管理模式，丰富了大学物理实验课的教学内容，实现了多元化教学方式;充分利用网络资源，扩大学生的知识面，避免了传统实验教学的单一性;实现了大学物理实验课程的开放，为分专业、模块化教学改革的实施奠定了基础。但任何客观事物都应具有两面性，物理实验教学的完全开放并不适应我校的校情。因为:(1)我校学生多数毕业于县级、盟市级高中，且大多来自农村，区内外生源比例接近1∶1，整体生源质量处中等偏下水平。2013年的招录分数情况显示，内蒙古本科一批次第一志愿平均录取分数:488.6;内蒙古本科二批次第一志愿平均录取分数:442.3。学生的整体层次较一、二线城市的985、211院校低很多，在进入大学后的学习缺乏自主性。(2)由于实验条件限制，大部分学生对高中物理实验常用仪器的基本操作仅停留在“看”的阶段，且没有形成好的实验习惯。(3)尽管现在可开设的实验项目已逾40个，但由于实验室摆放仪器面积的限制，每学期可摆放的仪器种类受到一定限制。因此，我校学生并不能适应实验教学的全开放式管理。鉴于上述考虑，我们提出适合我校校情的大学物理实验开放教学对策。
2大学物理实验开放教学对策
2.1合理地选排课
合理的选排课环节是学生能否顺利完成实验项目的前提，我们提出将手工排课和选课系统自主选课结合的办法去克服目前出现的问题。学期初，教师首先将不同专业的学生分组，尽量保证同一班级的学生在同一时间段上课。接着，要求学生按照分组情况进入网络选课系统自主选择实验项目。这样的选课方法既统筹安排了实验的教学过程，又体现了开放教学的自主性，其优点有:(1)学生上课时，可相互提醒，避免了因记错上课时间而延误实验;(2)可指派班长或学习委员核查学生身份信息，有效遏制了学生替做实验现象;(3)实现了学生根据自己的专业特色和学习兴趣自主选择实验项目的教学目标;(4)选课系统已包括了成绩管理的功能，学期末可直接导出学生的实验平均成绩，克服了手工计算实验成绩的冗繁过程。
2.2物理仿真实验与考试系统
我校地处国家中西部，尽管随着地区经济和学校的发展，实验条件已有很大改善、实验项目亦在陆续增加，但与清华、北京大学等一流院校相比较，可供学生操作的实验项目毕竟有限。仿真实验是扩展课堂教学内容、拓展学生学习兴趣、培养学生创新能力的有效教学手段。我校已于去年购买了中科大奥锐科技有限公司的大学物理仿真实验系统和考试系统，该系统具有界面友好、实验指导信息丰富，灵活选择实验仪器，实验针对性强等优点。目前包含30个实验项目:用单摆法测量重力加速度、交流谐振电路及介电常数的测量、热敏电阻温度特性研究实验、用凯特摆测重力加速度、不良导体热导率的测量、半导体温度计的设计、双臂电桥测低电阻实验、动态磁滞回线的测量、温度传感器温度特性测试与研究、示波器实验、分光计实验、设计万用表实验、声速的测量、三线摆法测刚体的转动惯量、测量锑化铟片的磁阻特性、偏振光的观察与研究、干涉法测微小量(牛顿环和尖劈)、椭偏仪测折射率和薄膜厚度、迈克耳孙干涉仪、检流计的特性研究、塞曼效应实验、密立根油滴实验、直流电桥测量电阻(自组式和箱式)、拉曼光谱实验、光电效应和普朗克常量的测定、交流电桥、太阳能电池的特性测量、拉伸法测金属丝的杨氏模量、霍尔效应实验、光强调制法测光速。考核是实验教学中的重要环节，也是教学过程和教学方法的重要组成部分。为此，我们购买了物理实验考试评判系统。该系统包含了上述仿真实验项目和试题库，命题教师也可根据自己的教学情况自主命题。具体教学过程中，我们鼓励学有余力的学生在修完必做实验项目后，有选择地完成仿真实验。学期末，将根据仿真实验的完成情况和考试成绩，给予加分鼓励。针对重修的学生，可要求其完成仿真实验并进入考试系统进行测试。仿真实验和考试系统的引入极大地丰富了大学物理实验的教学内容教学的灵活性。
2.3实验报告的评阅
我校大学物理实验室对所有的学生实验报告仍采取手工评阅方式。这种评阅方式造成报告评阅后不能及时、甚至无法返回到学生手中，以便学生查证自己实验过程中存在的问题;同时也耗费了教师大量的精力。我们正在尝试学生的部分实验报告采用网络自动评阅的方式进行，学生既可以及时查看自己的实验成绩，也可以发现自己实验过程和结果中存在的问题。目前，已购买了中科大奥锐科技有限公司的实验报告自动评阅系统，但实验项目与我们开设的项目并不完全吻合，需进一步合作完善。
2.4开设实验选修课和创新性实验
为进一步实现大学物理实验教学的开放，可以在每学期开设大学物理实验选修课和创新性实验。实验选修课的仪器台套数可以少一些，但实验项目数要尽量多，有助于开拓有兴趣学学物理实验学生的学术视野、加强动手能力、形成良好的科研素养。创新性实验主要基于现有废旧仪器，鼓励学生去改造发掘新功能，充分调动学生学习物理实验的主观能动性、培养学生的创新能力。
3结束语
全开放实验教学模式对教学时间、教学空间、及教学内容上有很高的要求，应注意以下几点要求：(1)从教学时间上看，教学时间的开放是指教师应给学生充足的实验时间，根据教学内容、教学条件的整体情况，合理利用实验系统，合理安排实验开放时间，交由学生自主选择，合理分配必做实验和选做实验时间，以全面掌握知识点为目标。(2)从教学空间上看，教学空间的开放是指教师应打破实验室操作的局限性，不断拓宽实验地点，可充分利用远程物理实验平台、物理实验教学网站及虚拟仿真实验等多种方式，让学生可通过现代化网络信息技术直接了解实验项目的内容，从而充分利用实验室外的资源。(3)从教学内容上看，教学内容的开放是指尽量提供较多选做实验项目的基础上，鼓励学生结合生活实际，充分利用实验器械和设备，自主完成实验项目。在选择实验仪器的过程中，应尽量少选择成熟的模块仪器，避免学生通过枯燥的结果来验证结果的现象，反而简化了试验中的动手操作。教师应选择开放式的实验器械，为学生提供相应的组件，加强学生自主设计实验的能力。
（二）实验项目设置
现阶段，我国部分院校管理人没有清晰认识到全开放实验教学模式的真正意义，在实践中，存在一定的局限性。已有的实验项目都是经由试验教学人员长期研究来编制的，具有覆盖面广、要求高的特点，部分学生在学习中有一定的困难，不利于学生试验素质的提高。针对这一现状，应根据教学实际情况，具有针对性的设置试验项目。(1)教师应保证学生在试验基本技能得到提升的基础上，选择试验项目，教育工作者应结合教学条件和教学内容来合理挑选试验项目，使其更加符合物理实验教学的要求；(2)教师应精心挑选出具有代表性的试验项目来培养学生的试验基本技能，从而在有限时间内增强学生汲取知识的能力；(3)教师应在保证实验室开放的基础上，要求学生及时完成必做试验，培养学生独立研究的能力，让学生自主学习。在这一过程中，为了杜绝因各班级人数差异造成的试验器械不足或限制情况的发生，教育工作者应建立健全试验预约体系，实现物理试验有序化进行。
（三）试验项目安排
实验项目的安排也应根据课程进度进行合理调整，大部分仪器集成化程度较高，导致需要学生自主动手的情况较少。根据这类试验的特征，可安排开放试验或演示实验，更加有效地锻炼学生的动手能力。
（四）试验教学评价
教育工作者在采用全开放试验教学模式中，应对学生平时的试验表现作出评价，其结果直接用来评价学生的技能水平，从而大大降低了期末考试的比重。完善学生评价体系，结合学生自主设计试验中的表现给出综合性评价。
（五）全开放试验教学模式对教师的要求
在实施全开放试验教学模式过程中，无论是试验项目安排、设置、组织、管理及设计都是建立在一直高要求的教师队伍之上的，这就对当代教师提出了很高的要求。教育工作者应积极建设网上教学资源，完善信息管理平台，通过不断的探索，总结不足和缺陷，使全开放试验教学模式得以顺利实施，从而提高学生的综合能力及物理教学的整体水平。
（六）结束语
物理实验被部分师生看着是专业理论课的附属，学好学坏一个样，重理论、轻实验的现象依然比较普遍。在这种错误的思想认识下，物理实验课在很多高校得不到应有的重视，导致出现了很多教学问题，如教师不认真备课、随意删减教学内容，学生课前不认真预习、实验过程马虎大意、编造数据等等。因此，从思想上提高师生对物理实验课程的认识是首要解决的问题。应该认识到实验教学和理论教学是相辅相成、互为补充的，只有处理好二者之间的关系，才能培养出全面的、适应社会发展的高素质人才。为此，实验中心特别安排了一节绪论课来着重和同学们介绍物理实验的地位和作用、实验前的预习准备、实验中的观测与记录、数据处理与误差分析等相关知识。为了激发同学们的学习兴趣，还会讲一些实验物理学家的趣事，例如奥托•冯•格里克的马德保半球实验，伽利略的比萨斜塔实验，以及泊松光斑发现的过程中理论和实验的完美结合等等。除此之外，就业是当今大学生非常关注的问题之一，从一些毕业生的反馈来说明物理实验对工作态度和实践能力的所起的促进作用，使学生充分认识到本课程的作用和重要性。从近年来的教学情况来看，课程开始阶段正确有趣地引导学生重视物理实验课程对后期的实验教学顺利开展有良好的促进作用。
2改进实验教学内容
物理学是在实验与理论紧密相互作用的基础上发展起来的，期间成就了丰富的实验内容，实验方法和技术以及精妙的仪器设备。如何选取相关知识作为实验教学内容是值得我们深思和探讨的。为此，本实验中心结合现代大学生的特点，做了如下几个方面的改进:
(1)精选优化实验教学内容
在保证基础物理实验对学生基本实验素养培养的前提的下，一方面淘汰了或更新了一些存在重复和过时的内容，如电桥法和电位差计，其基本原理类似，只需保留其中一个就可以了。另一方面，对一些传统的物理实验内容在也做了一些改进和调整，如加入一些实验背景的介绍，让同学们了解科学发现的过程，这既能提高学生的学习兴趣，又能潜移默化的提高了学生发现问题，解决问题的能力。此外，还集中制作了相关的电子课件，以动画的形式激发学生的更多的学习兴趣。
(2)注重实验仪器的选取
现代的物理实验仪器具有简单，便于操作的优点，但同时由于高度集成化，很多功能就汇集成一个按钮，这不便于学生真正理解现象背后的原理，也不利于学生动手能力的培养。因此，实验中心刻意保留了很多传统的实验仪器，像电桥法，万用表等都需要学生一根导线一根导线的去接，扭摆法需要自己动手用天平，游标卡尺等去测量重量和长度等。在购置新仪器的时候，都综合考虑操作难易程度的平衡性，让学生能真正从实验过程中得到应有的知识和能力的提升。
(3)加大综合和设计性实验的比例
为了进一步培养学生的自主创新和动手能力，选择的基础实验与综合实验和设计实验的比例约为2:3。像电桥、杨氏模拟的测定、扭摆法等基础实验能很好地锻炼了学生的实验基本功，而像全息照相、赫兹共振以及自主设计简单充电器等综合和设计性实验的内容与前沿科技和实际应用紧密联系，这些实验能在开拓学生视野、激发探索科学兴趣的同时，也很好的培养了学生的自主创新能力。
(4)多样化的实验形式相互补充
实验中心始终重视学生创新能力的培养，然而在必修的实验中学生可以自由发挥的空间不多，因此在保证学生完成必修的实验内容之外，我们整合资源，建立了一批开发性实验室和演示实验室。开放性实验是以学生自主预习和操作为主，老师指导为辅形式完成一些学生感兴趣的内容，如组装收音机，利用废旧材料(如易拉罐，塑料瓶等)演示像虹吸原理、共振现象和潜水艇的工作原理等。演示性实验，如哈哈镜、无根之水和弯曲的光线等集趣味性与科学性与一体，目的是让更多的学生走进实验室、走进科学，从而能在激发学生兴趣的同时传授一些内在的物理知识，取得了非常好的教学效果。
3建立科学的实验教学评价体系
据了解，有很多学校的学生实验成绩的评定基本上是依据实验报告或者是最后的笔试。这种评价方式过于片面，可能会导致某些学生不重视平时的实验操作和打击学生实验的积极性，认为只要做好题、考好试就行了，这就背离了物理实验的初衷。因此，实验中心采取了如下改进措施:
(1)将课前预习纳入评定体系
正如物理实验课的绪论部分介绍的，粗大误差必须要避免，这就要求学生课前要充分预习，了解实验目的、原理和基本操作。虽然很多高校都要求学生预习，但是流于形式，执行的不是很好。为此，中心要求学生课前必须写好预习报告，同时要求教师课前抽查提问，根据学生回答问题准确性和预习报告完成的情况，按等级对课前预习加以区分，并按比例将其计入该实验的最后成绩。在这个模式下，学生预习报告写的非常认真，回答问题也很踊跃，达到了很好的预习效果。
(2)将课堂实验操作为重点，纳入考核体系。
培养学生的实践动手能力是物理实验最重要的目标。因此，尽量少些教科书式的灌输讲解，多留点时间给学生们自己动手操作。在实验过程中，老师实时检查每位同学的操作情况，对不正确的地方给予纠正和指导。为了激励学生，同时对操作情况按照优、良、中、差进行评定，并纳入最后的实验成绩。
(3)综合评定实验成绩
实验中心采用“2+4+4”模式评定单个实验的成绩，即预习报告(包括课堂提问)、课堂操作、实验报告分别占成绩的20%、40%、40%。这种评价模式突出了前期的预习和实践动手能力的重要性，在这种导向下，学生会更加重视实验操作过程，而不是仅仅完成一份实验报告。同时，这样评定的方式，从预习、操作和数据处理三个方面较为全面客观的反映了学生对实验的掌握和能力的提升情况。物理实验的期末考核方式有多种，常见的有笔试、小论文和考核已做过的实验等，这些方式各有优缺点。中心采取的方式是，将学期末的最后一个实验作为考核实验，要求授课老师简单的介绍一下基本步骤和注意事项，其余由学生自己参照课本独立完成，在这过程中，老师根据学生的操作情况，对每一步的完成情况评分，同时要求当堂完成实验报告并上交，并将其考核成绩按照30%的比例计入最后的总成绩。
4结论
