时间：2023-03-06 16:04:44
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关键词：普通物理实验;光电效应;普朗克常数;教学设计
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0220-02
一、引言
光电效应在工程技术和现代科技领域中有着广泛的应用，利用光电效应制造光电转换器来实现光信号与电信号之间的相互转换，这些光电转换器如光电管、光敏电阻、光电耦合器、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电倍增管等广泛应用于光功率测量、光信号记录、光电法测转速、光电控制电路、鼠标器、电影、电视和自动控制等现代生产和科研中。普朗克常数是近现代物理以及自然界中一个很重要的常数。用光电效应测量普朗克常数是很多高校必须开设的近代物理实验之一。
二、实验教学中学生存在的主要问题[1]
通过多年来的大学物理实验教学，发现学生在实验中存在着各种各样的问题，导致实验教学效果不佳。
1.实验预习不到位。学生没有认真对实验进行预习，实验目的不明确，对实验原理和实验内容不清楚，对实验仪器的使用一无所知，写的实验预习报告完全是照着书抄一遍。
2.实验综合素质能力不强。对实验内容和步骤很不熟悉，完全离不开教师的讲解，按照教师所讲的机械地去操作测量实验数据，在实验中不能用所学的物理理论去判断所测实验数据的正误，不能发挥团结协作精神和动手、动脑的能力。
3.撰写实验报告质量较差。撰写实验报告不规范，一部分学生对实验数据不进行处理或处理数据有误，实验报告的内容完全照着书一个字不漏的抄写下来，缺乏归纳、总结能力和对实验数据的处理能力。
三、光电效应测量普朗克常数的实验教学设计
1.了解学生预习实验的情况，为有的放矢教学作准备。首先在上课前检查学生是否按要求写了预习报告，然后提出学生要能独立的完成该实验必须知道的几个关键问题：①光电效应实验规律是什么？②测量普朗克常数的原理是什么？③测量普朗克常数要测的关键物理量是什么？④什么是截止电压？⑤测量截止电压的方法有几种？通过随机抽查让学生回答问题，并作为预习实验成绩，促使学生提高预习实验的效果。再者，教师根据学生回答问题的情况有针对性的对实验进行讲解，有利于提高实验教学效率。
2.重点讲授测量普朗克常数的实验原理[2]和方法。结合光电效应的实验原理图（如图1所示），用爱因斯坦的光子理论和光电效应方程解释光电效应的四条规律。着重分析当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，当反向电压达到某一值U 时，光电流为零，此时加在光电管两端的反向电压称为截止电压U ，这表明了光电子的初动能全部用来克服外电场力做功。故eU = mυ ？摇①，爱因斯坦的光电效应方程：hv= mυ +W②，逸出功和金属的截止频率的关系：W=hv ③，由①、②、③式解得：U = （v-v ）④，④式说明U 与入射光频率v成线性关系。
实验中减小测量不同频率对应的截止电压U 的实验误差是提高测量普朗克常数精确度的关键。可用不同频率的入射光照射光电管，分别测出相应的截止电压U ，为了减小测量截止电压U 的实验误差，可以多测量几次，取平均值。然后就可做出U ～v的实验直线（图2），此直线的斜率就是k=h/e，为了减小实验的误差，采用最小二乘法[3]求出直线的斜率k，即：
其中，
再利用h=ke，计算出普朗克常数h。
3.介绍实验仪器的使用。学生对实验仪器不熟悉，要在有限的时间内完成实验确实存在着困难。首先介绍实验仪器XD-ZP4智能光电效应实验仪：由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、智能测试仪构成。照射光电管的单色光是由汞灯所发出的复色光分别通过365nm、405nm、436nm、546nm、577nm不同波长的滤色片后就变成了365nm、405nm、436nm、546nm、577nm的单色光，然后介绍智能测试仪的各个旋钮、按键等的作用和使用方法，着重讲解在实验过程中怎样使用智能测试仪测量截止电压。首先将“电流量程”置于所需档位，断开输入到智能测试仪的电流输入线，然后对测试仪进行校零，再接通输入到智能测试仪的电流输入线后做实验。在实验中，如改变“电流量程”就必须对测试仪进行重新校零。而电流的量程选择遵从由小量程逐渐到大量程，电压的量程选择是：如加在光电管两端的电压在-2V～0V就选-2V～0V档，如加在光电管两端的电压在2V～20V就选0V～50V档。
4.测量截止电压U的实验方法。测量不同频率对应的截止电压的实验误差直接影响测量普朗克常数的精确度，因此选择合适的测量截止电压的方法是关键。测量截止电压的方法有拐点法、交点法（零电流法）和补偿法。由于我们所用的实验仪器采用了新型结构的光电管，光电管的阳极反向电流、暗电流、本底电流水平很低，因此采用交点法和补偿法测量截止电压误差较小。
（1）拐点法：分别用不同波长的单色光照射光电管，通过改变加在光电管两端的电压（-2V～20V），测出对应的通过光电管的电流，然后用描点法绘出不同波长对应的光电管的伏安特性曲线图，从图上找出“抬头点”（如图3所示的a点），“抬头点”所对应的电压就是截止电压U（如图3所示）。再分别画出五条光电管的伏安特性曲线图，从而得出五个波长对应的截止电压。用此方法测量截止电压主观误差大，由此计算出的普朗克常数误差大，在实验中一般不采用拐点法来测量截止电压，只是让学生了解此方法。
（2）交点法（零电流法）：将电压选择按键置于-2V～0V档，将“电流量程”选择开关置于10-13档，并对测试仪进行校零。分别用不同波长的单色光照射光电管，改变加在光电管两端的电压使通过光电管的电流为零，此时所对应的电压就是用不同波长的单色光照射光电管所对应的加在光电管两端的截止电压U。此方法要求学生掌握。
（3）补偿法：将电压选择按键置于-2V～0V挡，将“电流量程”选择开关置于10-13档，分别用不同波长的单色光照射光电管，当改变加在光电管两端的电压为UAK时，使通过光电管的电流为零，然后保持UAK不变，遮挡汞灯光源，此时测得的电流I为电压接近截止电压时的暗电流和杂散光产生的电流。重新让汞灯照射光电管，调节电压使电流至I，将此时对应的电压分别为用不同波长的光照射光电管的截止电压U。有兴趣的学生在实验室开放时可以用此方法来测截止电压U，从而计算出普朗克常数并与用交点法测截止电压U计算出的普朗克常数进行比较，找出减小实验误差的最佳方法。此方法要求学生理解。
5.实验注意事项。①每次改变测试仪“电流量程”，都应调零。②在实验过程中保持照射光电管的光强不变，即保持光源和光电管之间的距离为40cm。③选择合适的电流量程和电压量程。④不要用手去摸滤色片。
6.实验报告的撰写。实验报告是在预习报告的基础上进行修改和完善。它包括实验名称、实验目的、实验原理、实验器材、实验内容和步骤、实验数据记录、实验数据的处理、实验误差讨论。着重讲解实验数据的分析和处理，培养学生处理和分析数据的能力。为了提高撰写实验报告的质量，教师可以把往届生写得好的实验报告上传到网络学堂上让学生作为参考。
通过以上教学设计，学生对该实验掌握得比较好，提高了实验教学效果。总之，在大学物理实验教学中要针对不同的学生采用不同的教学方式和方法，充分发挥学生的学习积极性和主动性，培养学生的实验观察能力、实验动手能力、理论联系实际的能力，发现问题、分析问题、解决问题的能力，分析处理实验数据的能力，总结、归纳和撰写实验报告的能力以及求实的科学精神和协作精神。
参考文献：
[1]王本菊.理工科学生学学物理实验的现状及其对策[J].四川师范大学学报（自然科学版），2013，（36）.
预习报告：
1.试验目的。(这个大学物理试验书上抄，哪个试验就抄哪个)。
2。实验仪器。照着书上抄。
3.重要物理量和公式：把书上的公式抄了：一般情况下是抄结论性的公式。再对这个公式上的物理量进行分析，说明这些物理量都是什么东东。这是没有充分预习的做法，如果你充分地看懂了要做的试验，你就把整个试验里涉及的物理量写上，再分析。
4.试验内容和步骤。抄书上。差不多抄半面多就可以了。
5.试验数据。做完试验后的记录。这些数据最好用三线图画。注意标上表号和表名。EG：表1.紫铜环内外径和高的试验数据。
6.试验现象.随便写点。
试验报告：
1.试验目的。方法同上。
2.试验原理。把书上的归纳一下，抄!差不多半面纸。在原理的后面把试验仪器写上。
3。试验数据及其处理。书上有模板。照着做。一般情况是求平均值，标准偏差那些。书上有。注意：小数点的位数一定要正确。
4.试验结果：把上面处理好的数据处理的结果写出来。
5.讨论。如果那个试验的后面有思考题就把思考提回答了。如果没有就自己想，写点总结性的话。或者书上抄一两句比较具有代表性的句子。
实验报告大部分是抄的。建议你找你们学长学姐借他们当年的实验报告。还有，如果试验数据不好，就自己捏造。尤其是看到坏值，什么都别想，直接当没有那个数据过，仿着其他的数据写一个。
不知道。建议还是借学长学姐的比较好，网络上的不一定可以得高分。每个老师对报告的要求不一样，要照老师的习惯写报告。我现在还记得我第一次做迈克尔逊干涉仪实验时我虽然用心听讲，但是再我做时候却极为不顺利，因为我调节仪器时怎么也调不出干涉条纹，转动微调手轮也不怎么会用，最后调出干涉条纹了却掌握不了干涉条纹“涌出”或“陷入个数、速度与调节微调手轮的关系。测量钠光双线波长差时也出现了类似的问题，实验仪器用的非常不熟悉，这一切都给我做实验带来了极大的不方便，当我回去做实验报告的时候又发现实验的误差偏大，可庆幸的是计算还顺利。总而言之，第一个实验我做的是不成功，但是我从中总结了实验的不足之处，吸取了很大的教训。因此我从做第二个实验起，就在实验前做了大量的实验准备，比如说，上网做提前预习、认真写好预习报告弄懂实验原理等。因此我从做第二个实验起就在各个方面有了很大的进步，实验仪器的使用也熟悉多了，实验仪器的读数也更加精确了，仪器的调节也更加的符合实验的要求。就拿夫-赫实验/双光栅微振实验来说，我能够熟练调节ZKY-FH-2智能夫兰克—赫兹实验仪达到实验的目的和测得所需的实验数据，并且在实验后顺利地处理了数据和精确地画出了实验所要求的实验曲线。在实验后也做了很好的总结和个人体会，与此同时我也学会了列表法、图解法、函数表示法等实验数据处理方法，大大提高了我的实验能力和独立设计实验以及创造性地改进实验的能力等等。
下面我就谈一下我在做实验时的一些技巧与方法。首先，做实验要用科学认
[关键词] 物理实验 探索性实验 开放性实验 创新
1、引言
物理是一门实验学科，古往今来，物理学的发展与物理实验密切联系。物理实验不仅应让学生收到严格、系统的实验技能训练，掌握科学的实验方法、实验技巧，还应训练学生敏锐的观察力，独立思考解决问题能力和创新精神[1,2]。但是，目前物理实验教学模式单一，大部分实验教学中，学生只要按照实验步骤去做，就能顺利的测到实验数据，完成实验。这种方式在一定程度上限制了学生的积极主动地去认识物理规律，难以激发学生对物理实验的兴趣和独立探索物理规律的意识[3]。针对这个问题，本人在物理实验中心做了相关教学实验改革试点，在学生进行基本的系统的实验操作的基础上，选拔优秀学生，做探索性实验，目的是提高学生自主的实验能力以及培养学生的创新意识，为独立学院的大学物理实验教学进行探索性尝试。
2、教学基本过程
2.1基础性实验
目前大学物理实验基本上都是测量性、验证性实验，称为基本实验，其目的是让学生掌握严格的、系统的实验技能，这样的训练是必不可少的。基本实验，如基本物理量的测量，基本仪器的使用，基本测量方法以及误差分析，试点学生按教学计划完成基本实验操作，安排多余学时做探索性实验。
基本实验一般可分为力学、热学、电磁学、光学、近代物理实验五部分，按照本校教学安排，一般工科学生做8个物理实验，总共24学时。学生提前根据个人兴趣和专业特点自选实验，要求每个部分选1-2个实验，总共7个实验，最后一个实验为探索性实验。
力学部分实验主要为：钢丝的杨氏模量，落球法测定液体的粘度，扭转法测定物体的转动惯量，波尔共振仪研究受迫振动，空气的声速等。
热学实验包括：导热系数的测量，冷却法测定金属的比热容，传感器测定空气的比热容比，电阻温度系数，温差电偶的定标与测温，PN结温度传感器特性等。
电磁学实验包括：电位差计，自组惠斯通电桥测电阻，电子比荷的测定，示波器的使用，铁磁材料的磁滞回线，霍尔效应及应用。
光学实验包括：牛顿环与劈尖干涉，菲涅尔双棱镜，薄透镜，偏振光的观测，迈克尔逊干涉仪，光栅研究，测定玻璃的折射率等。
近代物理实验包括：光电效应与普朗克常数，弗兰克-赫兹实验，发射光谱吸收光谱，硅光电池，周期信号的傅里叶分析。
在教学方法上，只讲解基本的实验要求，实验仪器使用方法，在限定的时间内，充分发挥学生的主观能动性，完成实验。这就要求学生在课前必须提前预习，勾画初步实验方案，课上认真思考，勤于动手，理论联系实际，遇到问题随时与学生老师探讨，对学生的基本实验技能、动手能力、逻辑思维能力都有很大提高。
2.2 探索性实验
在做好基础实验的基础上，选拔最物理实验感兴趣的学生3-5人，做探索性实验。教师先安排几个探索性实验课题，由学生自己选作实验。根据报名情况结成小组，每组选择一个课题进行研究。实验中心根据情况开设开放性实验室，学生可以全天任意时间来网上查资料、做实验，课题规定三天内完成，以实验报告或者小论文的形式结题。为激励学生的实验兴趣，探索性实验的分值为10+2分（2为提高分数），总分将做为一次成绩计入实验成绩。
探索性实验题目为：
(1) 测量小球碰撞过程中的能量损失
实验要求：自行设计实验方案，测量能量损失，分析误差来源，计算能量损失的不确定度。
实验仪器：小球2个、支架两个、米尺、细绳等。
(2) 制作磁悬浮小仪器
实验提示：掌握磁悬浮原理，设计实验思路，自行制作。
制作材料：根据需要先自行购买，凭发票报销。
特别注意：因电磁学实验，需用较高电压电流，一定注意自身安全！
(3) 波长相对测量实验设计
实验要求：设计实验方案，由已知钠黄光的波长测定另一未知波长的方法。
实验仪器：牛顿环、劈尖、显微镜、迈克尔孙干涉仪、双棱镜
(4) 薄膜厚度测量
实验要求：分别给出薄、厚、透光、不透光薄膜，最少选用3―4种设计方案，测定薄膜厚度。
实验仪器：显微镜、牛顿环、劈尖、迈克尔孙干涉仪、双棱镜、螺旋测微器等。
(5) 学生兴趣制作仪器
研究内容：进行相关的理论研究，选择合适的实验器材，进行实物制作与调试。
实验要求：制作仪器应体现物理思想，有一定的应用价值。
以上五个课题为学生自选题目，根据选题结果结成小组后，由小组共同完成实验课题。学生可以通过网络、图书馆阅读国内外论文等渠道、筛选收集信息，这是一个完全自主的过程，学生根据需要自发学习，锻炼了学生自学能力，同时也激发了学生的兴趣。
开设开发性实验室，规定学生在一定的时间内完成实验课题，相关实验室全天开放，学生随时可以来做实验，通过小组研究讨论制定实验方案完成实验课题。在这个过程中，锻炼了学生自学能力，团结协作能力，逻辑思维能力以及创新精神，这种素质的培养对以后学习和工作生活都是受益终身的。
3、结论
我校作为工科类型的独立学院，一直注重应用性人才的培养。大学物理作为基础性学科，也应立足学生于自主学习能力、动手实践能力、创新能力的培养。因此，物理实验中心在实验教学改革上做了大胆尝试。一方面注重学生的基本实验素质的培养，在此基础上选拔优秀学生因材施教，做探索性实验。
实施探索性实验，教师要有全新的教学理念。教师要从知识的传授者转变为学习的促进者、组织者和指导者。教学行为必须发生转变，教师要学习用研究性学习的态度对待教与学，要加强自身的学习，从“更好地教”转到“为学生更好地学”，从单纯的知识传授转到关心学生的终身发展。
探索性实验还存在一些问题和矛盾，需要我们深思。如何更好利用现代教育技术，充分利用网络资源；如何科学实现网络选课、预习、答疑；如何更好解决师资配置问题；如何引导学生在有效的时间内高效地完成学习任务；如何公正、合理的评价学生实验报告的编写、实验数据结果、实验小论文，进一步促进学生学习物理、做物理实验的积极性，这些问题都亟待解决。教师在教学中起着关键的作用，教师应引导和促进学生在自主、合作与探究的学习过程中实现终身学习的教育目标。
参考文献:
[1] 陆申龙. 开放教学实验室,提高学生创造能力[J]，实验室研究与探索, 1999(6):8-10.
我校属于地方性工科院校，两校区办学，大学物理实验开设两个学期，总共设置了近四十大学物理实验。每个学生每学期安排做九个实验，每个实验由三四个老师全权负责整学期的课程。然而在近几年的大学物理教学实验教学实践中，笔者感到存在着一些问题：在教育理念上，教师普遍重视知识的传授、理论的指导，轻视对学生自主能力和动手能力的培养。传统的教学都是教师先详细地讲解实验原理，然后再告诉学生实验内容和步骤，有些实验甚至还要进行一些演示。学生基本上不动脑子，按照老师讲解的步骤进行简单的重复，大大扼杀了学生的积极主动性。缺乏一个开放的实验交流平台。我们要求学生课前写出预习报告，但是相当一部分学生只是形式上完成了，预习报告盲目抄书，漫无目的，不知道预习什么，有的甚至相互抄袭。究其原因主要是教师指导不到位，学生预习没有明确的目标，没有激发学生的积极性。缺乏相互交流的平台，预习过程中遇到问题无法解决，课后实验报告不能及时反馈。在大学物理实验课程建设上强调实验设备、场地、环境的建设，不重视实验教学环节的建设。传统的教学方式、实验考核形式单一等因素造成了学生对待实验的态度马马虎虎、敷衍了事。课前不认真预习，课堂上做实验漫无目的，数据造假。课后实验报告相互抄袭，教师批改报告时经常出现多个同学测量数据不同，计算结果完全相同的现象。诸如此类的现象，让物理实验教学失去了它原有的功能。
2实验教学中培养学生自主性的具体措施
我们以《硅光电池的特性研究》②实验为例，就如何在有限的时间内培养学生自主学习能力和动手能力进行了深入的研究和探索，这一学期的课堂教学实践总结如下：《硅光电池的特性研究》实验步骤简单，但涉及到的原理对刚上大二的学生来说比较复杂，学生还没有接触PN结这一方面的基础知识，对PN结工作原理和单向导电性的概念很难接受，再加上光电效应的知识大学物理还没有讲到。以前实验教学中，开始操作之前都会给学生讲解PN结的形成工作原理等方面的内容，但是原理与实验步骤联系不大，不掌握原理也能完成实验。所以课前讲解对学生没有吸引力，即使认真听课的学生能理解的也非常有限。学生被动的按步骤做实验、盲目的得到实验数据，实验效果非常不好。实验过程中提问问题一问三不知，实验做完之后预习思考题都回答不上来。课后抄报告现象非常严重。究其原因是学生升入大学后对主动学习很不适应，加上对实验课的不重视，以及实验考核只看结果，不重过程。造成了学生蒙混过关。为了改变这种现状，我们进行了深入的教学改革，让学生自己去研究，利用物理实验培养学生的自学能力，表现能力，设计实验步骤的能力和发现问题解决问题的能力。让学生在明明白白中完成实验。
2.1建立开放的大学物理实验交流平台，利用微课加强课前的预习指导
我们在第一次上《大学物理实验》时要求学生实名加入E-Learning学习空间，方便教师和学生之间的交流。我们对每个实验都设置了交流空间，上传了微课视频。利用短小精湛的微课视频强调实验的目的，让学生对我要干什么一目了然。在微课视频中设置问题，让学生带着问题去预习。《硅光电池的特性研究》问题如下：（1）PN结是怎样形成的？为什么具有单向导电性？（2）硅光电池的工作原理和负载特性？（3）LED发光二极管的发光原理？（4）书上的预习思考题及学生在自主预习中遇到的问题。（5）对于要求的实验内容，你准备怎么做？提示学生可以通过网络，同学之间的讨论对提出的问题思考总结，形成系统的语言准备课堂讨论。并在微课视频中对仪器的各部分进行展示，通过仿真实验软件，让他们在预习中熟悉实验的各个环节和可能出现的问题，独立思考通过实验应掌握什么样的问题。让学生根据书本的内容简单设计实验步骤。
2.2学习翻转课堂的模式，课堂教学采用问题讨论法，进一步明确实验目的和内容
因为课前已经预习过，可让学生自主上讲台对问题进行讲解讨论，下面同学提出不同的见解进行补充。积极参与讲解和讨论的学生实验成绩加分。没有主动参与讨论的老师提问，能够回答的不加分不扣分，没看书不能回答的扣相应的分数。因为每一次实验课的人数都是二十人左右，基本上每一个人都有发言或被提问的机会。这种激励方法促使每个学生去预习看书，大大激发学生的积极性。设置一个宽松的学习讨论范围，实验之前留出一定的时间，设置合理的问题情境，让学生去讨论，去探究，通过网络等各种方式鼓励他们自己找出解决问题的途径。在一学期的课堂讨论中，发现学生们的思维非常开阔，能把各种各样的可能想象出来，比如讲到P型半导体和N型半导体的时候学生发挥丰富的想象能力，会把空穴想成一种特殊物质，形象的说电子就喜欢这种物质所以会互相跑向对方。让学生讲解单向导电性，正极和正极相连，负极和负极相连所以没有电流产生等等。所有这一切反映了学生在看书的同时发现问题，不懂的地方充分发挥了想象力，虽然有时候不能讲到点子上，但是学生在自学过程中这种奇思妙想是非常可贵的。学生集思广益，踊跃发言，说明学生真正的参与到了学习当中，作为老师，也真正的能体会到其中的乐趣。经过讨论学生在做实验的过程中胸有成竹，每个学生都能自己设计自己的实验步骤，而且在做实验的过程中会发现很多问题，比如说为什么反偏比正偏时输出电流大？为什么硅光电池光强一定时负载不同电压也不同等等？明明白白的做实验，学生的兴趣很高，课堂上相互之间讨论的氛围热烈。实验过程中发现的问题，由于原理知识理解得非常透彻，经过思考讨论基本都能自己解决。最重要的是实验真正得到了理解，基本没有相互抄实验报告的现象。其实只要能够独立完成的学生谁也不想去抄袭。有很多同学反映，这样的教学方式效果确实不错。
2.3用科研的态度来影响学生，指导学生正确的处理数据和分析问题
我们在做科研的时候都要对所选的课题进行深入调研，实验过程认真负责，保证数据的真实性。所以我们教导学生一定要诚实，保证实验数据真实，不捏造数据，养成良好的科学态度。实验数据是学生通过实验获得的第一手资料，数据的处理和分析在整个实验过程中就显得至关重要，在数据处理中大胆的尝试各种方法，逐差法，最小二乘法，让学生体验origin软件处理数据直观性，便捷性。
2.4完善实验教材，保证实验教材与实验仪器的一致性
大学物理实验难易差别较大，比较难的实验操作比较费时，实行起来比较困难，还有一些实验虽然简单，但实验教材和实验仪器不太配套，学生在没看到实验仪器时预习没有明确目标，书本上看到的实验内容、操作步骤和实际的实验步骤有一定的偏差也给学生的自主学习造成了一定的困难。调动学生预习的积极性，让学生主动的去探究、讨论。首先要保证实验教材的有效性。结合实验室的仪器完善实验教材，实验目的明确，实验步骤合理。预习思考题要紧密结合实验的原理与内容，要让学生通过回答预习思考题基本能把握实验的目标与内容，保证学有所获。
3结论
［关键词］物理实验教学改革创新
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）06-0111-02
大学物理实验在物理教学中担当着十分重要的角色。实验和理论是相辅相成，互为依赖，共同缔造着物理王国。大学物理实验是学生进入大学后，接受系统的实验思想和实验技能训练的一门实验课，是实践教学的重要部分。因此，我们要重视对学生科学实验素质的培养，包括独立思考能力、独立操作能力、团队协作能力以及探索未知事物的能力等。为了使学生能够掌握一定的系统的物理基础知识、基本方法和基本技能，培养学生严肃的科学态度，严谨的科学作风和严格的科学方法，适应高素质、强能力、创新性、创业型的高级专门人才培养的战略要求,这就要求我们在物理实验教学上必须进行改革。
一、物理实验教学的现状
（一）教学模式
对于大学物理实验课的讲授教学模式单一，教学形式不够灵活。每个实验室安排一个实验，每个实验由一个至两个教师讲授。通常教师会把实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤，测量数据表格及注意事项提前板书在黑板上，在学生上课时逐一讲解。整个过程显然是教师占主导地位，学生只是在被动地、机械性地重复教师的讲课内容。在这样的教学模式下，学生不需要思考，只要按照实验步骤就能完成基本要求。这样的模式不仅束缚了学生独立思考的空间，忽略了学生在认知过程中的主观能动性，而且更大程度上限制了对当代大学生创造性思维和创新能力的培养。
（二）考核制度
大学物理实验作为考查课，考核制度落后。就目前状况而言，考核内容主要从预习报告、实验数据记录表和实验报告三方面考核，给出实验成绩。预习报告的内容实验教材上都有，从学生交来的预习报告来看，有些学生只是简单的重复抄写，缺乏对实验内容的思考，更无法达到设计一个实验，完成一个实验的水平。在进行实验操作时，虽然学生都是两人一组，但是做的是同一个实验，因此，测量的结果出入不大。这就使那些对实验重视程度不够的学生有机可乘，把别人的数据结果据为己用，完成实验数据记录表。实验报告通常是实验完成后，下一节课才交的，从而就会出现个别学生抄袭实验报告的想象。最终实验成绩的考核往往以交来的实验报告为主，也就缺乏了考核的公平、公正性，无法调动学生探索自然科学的积极性，这些弊端亟待调整。
二、实验教学改革实践
（一）教学方法改革
现代教学观是把学生创新能力的培养放在首位，教师的主要作用是教学的设计者、组织者、帮助者及品德的示范者。首先，教师要转变教育观念，要破除“学科中心”与“教师中心”的教学理念，从传统的接受性学习的学习方式转移到学生自主学习、合作学习、探究学习相结合的学习方式上来。不能让实验成为只是传授知识的工具。要变教师演示实验为学生演示实验，即在教师的指导下，学生演示实验，这样有利于学生积极参与课堂活动，有利于学生的主体性和积极性的发挥。
另外，普通物理实验是大一、大二学生的必修课，他们刚从中学时代步入大学阶段，学生的学习观念也没有转变，他们还习惯以老师为中心，缺乏对问题的思考、探究。如进入实验室，老师就应该把实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤等，甚至还需要老师手把手地教。基于此，老师就应该主动地去引导学生自主学习，指导学生如何提出问题，分析问题、解决问题。教师给出“问题”，让学生从“问题”出发，设计出这节课的实验要求，实验器材、实验步骤、数据测量与分析，最后得到结论。激发学生的实验兴趣，培养良好的、严谨的科学实验作风。
其次，随着计算机与信息技术的迅速发展，物理实验方法也不断地渗透到其他各个学科和应用领域。在物理实验中引入计算机模拟与仿真实验已成为现代化教学中不可或缺的一种手段。利用多媒体技术，可以对实验原理和实验过程进行生动形象的模拟仿真，声音、图像、动画、文字有机地组合在一起，增强课堂效果，激发学生的学习兴趣，调动学生做实验的积极性和主动性。
（二）教学内容改革
为了培养学生的科学思维能力、综合应用能力以及实践创新能力，适应新时代专业人才的需要，根据学校教学目的和要求，可以把大学物理实验建设成真正意义上的开放性实验室。打破以往固定的教学模式。即本学期实验都在网上开放，学生根据自己兴趣爱好、学科要求自由选择实验时间、实验教师、实验项目。目前，我校正在实施，效果颇为满意。不仅提高了学生学习的积极性，还带动了一批学生自发地进行科研创作，使得学生能够从单纯的学习型人才向学习创新型人才转变，真正体现出“人本”化的教学理念。
另外，在教学内容上，整个大学阶段的物理实验由三大模块组成：基础型实验、提高型实验、设计型实验。
1. 基础型实验
为了使学生对基本仪器仪表的构造特点、规格性能、读数原理、使用方法以及日常维护有一个清晰的了解，在实验当中能够恰当地选择使用，开设了包括力学、电学、热学、电磁学在内的基础性实验。如：力学基本测量、电学基本测量、分光计的调整、迈克尔逊干涉仪、示波器的使用等实验。使学生在掌握了基本仪器使用的同时，学会正确处理实验数据，正确分析实验中的各类引入误差。
2.提高型实验
提高型实验是在传统实验教学的基础上开设的，有些实验利用计算机控制模拟，不仅可以锻炼学生的实际操作能力、研究动手能力，又体现出专业知识的新颖性和实用性。如：氢光谱测定实验、光电效应实验、CCD图像处理实验、激光拉曼光谱实验、夫兰克-赫兹实验等，实验内容丰富、力求能够反映物理学理论的研究成果、最新进展及其应用。在此基础上，还开设核磁共振谱（NMR）实验了解核磁共振的基本原理和氢谱的测定方法，掌握简单核磁共振氢谱谱图的解析技能；利用电子衍射仪进行真空镀膜，验证粒子的波粒二象性；扫描隧道显微镜（STM）的使用观察物质表面形态，了解物质的微观结构；光镊实验研究光的力学效应等等。这些实验相比基础性实验而言具有一定难度，操作起来也较为复杂性，但是应用广泛且实用性强，通常学生都非常感兴趣，完成的质量也比较高。通过做实验能够切实体会到现代物理学理论的奥妙，领悟实验设计的思想，将理论和实践紧密结合起来，有效地拓宽了学生的知识面，激发了学生的求知欲，提高了学生科学研究的能力。
3. 设计性试验
设计性实验着重培养学生的实验设计能力，是在学生具备一定综合能力的基础上，通过教师拟定题目或者学生自拟题目，实验中心提供场地和仪器，内容要求来源于生产实际，具有一定的先进性和技巧性，能够解决生活中的实际问题，给学生提供一个设计平台，使学生的潜能得以开发。如：我们开设的谐振频率测量、全息照相实验，在教师的指导下从实验的设计、实验器材的选取、实验步骤的安排、实验数据的测量及数据处理与分析，学生都能够亲自完成。通过设计性实验充分锻炼了学生的动手能力和思考能力。
（三）试验考核标准
为了能够全面科学地考核与评定学生的综合实验能力，考核学生科学严谨、实事求是的科研作风，建议将学生的实验成绩评定分为平时成绩和实验成绩两部分。对于平时成绩的考核可参考：出勤、预习报告、上课回答问题情况、实际解决问题情况， 对实验实际操作情况，数据测量情况，代课教师根据以上标准给出平时成绩。实验成绩的评定可以根据原始数据记录表、实验报告给出。即在学生完成实验后，教师要检查每组的原始数据记录表，并随机提问，在撰写的实验报告上给出实验成绩。平时成绩占总成绩的40%，考试成绩占总成绩的60%，实验不及格的学生要重修、补考。
实验成绩评定的科学化、合理化、准确化，可以很好地激发学生上课的积极性和主动性，自觉遵守实验课纪律，有效减少、杜绝不预习实验，不认真做实验，伪造实验数据、抄袭实验报告的现象。
三、结论
当代前沿的物理实验常常是一项综合性的巨大工程，培养学生优秀的科学创新品质，提高学生自身的综合素质，使学生的创造潜能充分得到发挥尤为重要。大学物理实验是在校大学生接触科学实验研究的第一步，正确引导，建立科学的、规范的、制度化的实验室管理是一项长期的工作，在实验教学中，还有许多新的规律、模式等待着我们去探索、研究。
［参考文献］
［1］.彭云雄.大学物理实验改革的几点尝试［J］.陕西教育（理论）,2006，（Z1）.
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
一、授课方式的创新
传统的授课方式普遍采用讲授法，教师演示，学生模仿。该授课方式严重限制了学生的学习兴趣与创新思维，导致学生不思考只做机械的重复；实验过后，不知如何处理数据，如何写实验报告，对物理实验思想与方法的理解更是难上加难。为了改变这种状况，教师应充分调动学生的积极性，让学生可以积极主动的思考与学习，为此我们对授课方式进行了创新。
1.讲述实验的历史渊源。物理实验的历史背景与历史故事可以充分激发学生们的听课兴趣。例如，以“迈克尔逊干涉仪”实验为例。众所周知，迈克尔逊干涉仪在测量技术领域有着广泛的应用，可测量微小的长度、光波波长等。但实际上迈克尔逊在设计该实验时并不是为测量长度，而是为了寻找神秘的“以太”物质。19世纪，科学家逐渐意识到光是一种波，而生活中的波，如声波、水波等大多需要媒介才能传播。在这种思想的影响下，人们认为光波是在“以太”中传播的。1887年，美国物理学家迈克尔逊和莫雷一起设计一个实验，企图测量出两垂直方向上光速的差值。因为如果“以太”真的存在，那么由于地球自转的影响，光在两个相互垂直方向上的速度应该是不一样的。但实验结果显示光在不同方向上及不同惯性系的传播速度没有差别，该实验结果也就否定了“以太”的存在。但是，由于该实验装置可以测量出微小的长度，而且非常精确，于是被人们广泛地应用起来。如果仅依照教材上的内容来讲，学生感觉枯燥没兴趣。但在讲课的同时，把设计实验的历史故事告诉学生，使学生体会物理学家解决问题的思想和方法，可以明显的提高教学质量。
2.突出实验的物理精髓。大学物理实验中的经典类实验是学生最该深入理解的一类实验。譬如“光电效应法测量普朗克常数”实验。微观物理量的测量是很困难的，美国物理学家密立根利用功能关系将初动能转换成截止电压U0这一宏观物理量。方程就变为eU0=h（ν-ν0）。只要验证出截止电压U0与入射光频率ν满足线性关系，就可以间接地验证爱因斯坦方程。这一转化的思想，实际上为测量一些微观物理量提供了很好的思路，是值得学生借鉴与学习的。因此，在讲解该实验时必须要突出这一显著的物理思想。学习物理过程中的一些公式，学生可能很快就会忘记，但是物理中的某些方法和思路，是学生应该学习并掌握，以备将来之用的。
3.强调实验的应用特性。大学物理实验中有许多实验与我们的生活密切相关，具有实际的应用价值。比如“磁阻效应”实验。讲解该实验时，以现代的硬盘存储原理作为引子来激发学生的兴趣。学生与电脑天天接触，对此问题都特别感兴趣，听课效果明显变好。传感器作为现代自动化测量与控制的标志，与我们的生活又是密切相关的，对生活中一些传感器的介绍势必引起学生们的兴趣。学生接触最多的就是手机。接听电话时，手机放在耳边屏幕会变黑，是距离传感器的作用；在不同明暗环境下，手机会自动调节亮度，是光线传感器的作用；手机的屏幕可以自由的倒转，是重力传感器的作用。以这些具体的传感器实例能够引导学生思考问题，发现身边生活中的问题，并灵活应用已有的知识和方法解决问题。该方法从实际的教学来看，效果显著。
二、教学内容的维新
现代科学技术迅猛发展，一批新类型的学科随之而来。大学物理实验课应该与现代科学技术的成果相结合，如此才能保持该学科的活力与生命力，才能培养出适应社会发展需要的应用型人才[1]。物理实验课的教学内容必须紧跟时代的潮流，表现出科技时代的特点。
1.开设自主设计性实验。为了激发学生自主学习的兴趣，并培养学生独立思考、创新与科研意识，除了完成基础的实验以外，我们还开设了自主设计性实验。这些设计性实验不要求在短时间内完成，学期结束时提交成果与报告即可。电子元器件的普遍使用是当代科技发展的大势所趋，加之我校的学生大多数为应用型工科专业，对这方面学习显得尤为重要。所以，我们开设了许多基于新兴电子元器件的设计性实验，供学生设计完成。比如，利用光敏传感器设计一款可随周围环境亮度变化的灯泡；利用Pt电阻或者NTC热敏电阻，设计一款人体温度计；利用光纤传感器，设计装置实现对电动机转速的测量；等等。另外，学生也可以根据自己的兴趣，自行设计某种小实验装置，写明实验原理、设计思路及功能等。设计性实验主要培养学生的自主学习能力、自我解决问题的能力等，对于学生思考问题、解决问题的能力培养具有重要的作用。
2.大学生物理实验竞赛成果的利用。北京市每年都会举行大学生物理实验竞赛，我校每年参加并且成绩优异。这些成果中，有对基本物理量的测量装置，有对经典物理实验的改进与创新，也有自行设计的实验装置。为提高学生对物理实验的兴趣，激励学生的求知欲望，我们将物理实验竞赛的作品嫁接到大学物理实验当中，这一措施使得学生对该物理实验的兴趣大大提高。比如，人体温度计的设计实验中，我们会为其提供一个标准的温度计，而该温度计是由学生参加竞赛时的一部分测量模块改装而成；在开设的光敏开关实验中，为测量光照的变化，我们为其提供了可测量光照的装置，该装置也是学生参加竞赛时一个测量模块；测量刚体转动惯量的实验中，我们以转动惯量仪作为我们主要的实验仪器，而且还给学生们提供了一台自制的转动惯量测试装置，该装置是学生参加物理实验竞赛自行设计的。这些实验装置的引入对学生提高学习物理实验的兴趣有很大的帮助，使得学生很积极地对待实验课，教学效果明显。
三、教学手段的更新
目前在校大学生大多在丰富的网络环境中长大的，提高其积极性的一个重要举措就是采用现代教学方式。为迎合学生兴趣，在每个实验室里都配有多媒体教学设施，教师可根据自己的需要灵活选择教学方式。尤其是在讲解一些抽象的实验原理时，多采用多媒体教学的方式，将难以用语言描述的物理过程用PPT课件的方式形象地表示出来。实验数据处理与分析是培养学生分析能力的重要一环。陈旧的数据处理方式是将数据在坐标纸上描出并作图，费时费力误差大。学者研究发现，将计算机软件应用到实验数据处理中效果显著[2，3]。其中，Origin软件在数据处理方面有着不可比拟的优势，操作简单容易掌握。而且Origin软件是目前科学研究前沿常用软件，可以为学生将来的继续深造打下基础。为使学生意识到作图软件的优点，教师会进行一些简单的实例讲解，如Origin的基本作图方法、线性拟合过程、曲线上某点的斜率计算等。学生对此软件非常感兴趣，学习积极性大大提高，实验教学效果显著。
四、考核方式的出新
物理实验课属于过程教学课，其实验过程往往比实验结果更重要。为了体现对实验过程性的考察，总成绩分为平时考核成绩和期末考核成绩。平时考核成绩所占比例为50%，具体标准为：预习10%，操作40%，实验报告50%。考虑到考核成绩的公正性，要求学生每次实验课前签名，提交检查学生的预习报告，并提问对相关实验是否了解，给出预习成绩。这样可以督促学生自觉地预习，教学效果显著提高。实验操作的成绩，教师需要根据学生的实际操作以及实验完成的情况进行打分。实验报告部分的成绩主要根据学生的课后数据处理情况、作业完成情况等进行打分。期末考核主要是通过操作考试和卷面考试两种方式进行考核，各占50%。另外，为调动学生积极性，设立加分项。如对某些实验过程提出问题、对实验有改进建议、设计性实验完成出色、参加大学生物理实验竞赛获奖等，教师会根据情况酌情加分。这些环节使得对学生的考察更全面，更突出学生创新能力与实践能力的培养，使我校大学物理实验教学质量得到显著提高。
五、结语
关键词 大学物理实验 学生现状 衔接 实验教学 思考
中图分类号：G424 文献标识码：A
《大学物理实验》和《大学物理》两门课程具有同等的重要地位。物理实验课将使学生得到系统实验方法和实验技能的训练，了解科学实验的主要过程和基本方法，为日后的科学实验活动奠定初步基础。①可是，学生对实验并没有给予足够的重视。笔者对该问题进行分析，总结其原因，提出实验课教学的几点看法。
1 学生对实验没有兴趣的原因分析
1.1 学生的兴趣习惯养成
在中学，由于物理不是主科，课时很少，尤其是在高一阶段，力学分析本身就难，可是每周只有两三节课上物理，可以说每上一节课时前面讲了什么都忘光了，老师上课既要做好复习又要追赶教学进度，每节课对老师来说那是相当的金贵，为了高考，做实验的机会就很少了（因为做实验不如讲实验见效快），本来学生很喜欢物理，但经过一年的高中学习感觉物理越来越难学了，这样就导致学生惧怕物理，动手能力当然得不到锻炼。中学的学习是凭自己的感觉、兴趣学习或被强迫学习。进入大学后缺少老师、家长的强迫，自己就不知所措了，迷茫了，没有养成良好的学习习惯，缺少学习动力。大一、大二的学生还没有完全适应大学的学习生活，还处在中学生思维习惯中。体现在上课注意力不集中，老师讲实验原理、电路连接技巧、数据处理及注意事项时，学生在下面并没有认真地听，动手做实验时出现了许多问题。
1.2 大学物理与中学物理教学的衔接
中学物理重点介绍了经典物理学的基本概念和基本规律，并对近代物理学的基本思想进行了简单介绍，同时对教材内容进行模块化处理，方便学生进行选择。②由于中学物理模块化处理，学生的学到的知识是不完整的，不同地方的学校选学的内容是不一样的（高中教材选修3-3、3-4、3-5高考只要求选其一），做过的实验也不一样，有的实验条件好的学校做的实验多些，有的学校则很少做实验，为了高考也只好讲实验。这样一来，有的学生没学到热学、光学，有的没学到振动和波、有的没学到动量和近代物理知识。
在中学，自习老师去辅导，有问题能及时得到解决，中学的老师更贴近学生的学习生活。进入大学之后物理学习更偏向抽象推导，依托强大的数学工具可以将研究进行得更深入也更精确。在大学，老师对物理概念讲解多，课堂知识密度大，低年级的学生很不适应，他们更留恋高中的学习生活。由于这些衔接问题，导致实验时，在理解实验原理上感到困难，对实验的重要性认识不够，缺少基本的实验操作技能，有的甚至连接简单的线路都不会，只能是依葫芦画瓢的完成实验报告。
1.3 大学物理实验和大学物理两门课程的衔接
物理实验从原来的物理课程中分离出来，形成了一门独立的课程后，教学时间安排上与大学物理不同步，大一下学期开始上实验课，力、热、电、光、近代物理各方面实验全有。大学物理还没讲到的知识可能在大学物理实验中就要用到，所以在做实验时难免会遇到些新知识、新概念，这样，老师讲的就显得多了，有点不像实验课，这也导致学生对实验课的不适应，加大了学生的认知难度，实验时困难重重。
1.4 现在的大学生有相当一部分是在混学历
这些没有明确的学习目标、没有责任感、没有一个远大的理想的人不知道自己应该怎样度过大学时光，当然对学习知识不会产生兴趣。
2 实验课教学改进的几点思考
2.1 兴趣是最好的老师，大学物理实验也要激发学生的学习兴趣
（1）通过联系生活实际，将本实验的重要性告诉学生，可以激发学习兴趣。教师在备课时应关注实验在实际中的应用。如《用箱式电位差计测量热电偶的温差电动势》可以告诉学生我们家里用的燃气灶有的电磁阀就是用温差电动势原理控制燃气、及时报警的，简单地讲一下其工作原理；《RLC串联电路的暂态过程研究》可以联系供电设备中实际电路。当电源接通或断开后的“瞬间”，这时电路中的电流或电压可能出现过电压或过电流的现象，如果不预先考虑到暂态过程中的过渡现象，电路元件便有损伤甚至毁坏的危险。另一方面，通过暂态过程的研究，还可以控制和利用过渡现象，如提高过渡的速度，可以获得高电压、大电流，起到延时等作用；《全息照相》可以加进白光再现拍照，介绍生活中的全息防伪标识原理；《调相型磁通门实验》可以介绍磁通门测磁法在第二次世界大战中被应用于探雷、探潜等方面，战后被广泛应用到地磁研究、地震预报研究等等。这样通过联系生活实际进行教学会收到好的效果的。
（2）实验课上要精讲，多给学生操作和思考的时间培养兴趣。我们老师要弄清学生做这个实验的目的是什么，讲解重点是什么。如《三线扭摆测转动惯量》实验目的是掌握测量原理和方法，训练不确定度的计算，那公式的推导就不必细讲， 不要占用学生那么多的时间。如果老师还像教小学生那样手把手地教怎么做实验、怎么算不确定度，学生只是模仿重复，学生是不会被激发兴趣的。吃人家嚼过的馍不香，学生的兴趣是在动手动脑中培养起来的。
2.2 注重大学物理与中学物理知识的衔接，降低难度
大学物理与中学物理教学的衔接，是高校物理教师在大学低年级教学时必须面对的问题。但很多老师更多关注大学范围的物理专题研究，而能够深入了解中学物理教学内容的不多，对二者的衔接问题研究则更少。③如果我们多一些关注中学物理教学内容，是可以将二者的衔接问题处理好的。如《霍尔效应及其应用》实验原理讲解时洛伦兹力的方向就可以用学生熟悉的左手定则加安培定则来判断；《电表的改装及其校准》《光电效应测普朗克常量》《受迫振动的研究》《惠斯通电桥测电阻》《示波器的使用》等的实验可以多回顾中学做的实验的原理，让学生感觉到大学物理与中学物理知识的衔接点及不同点。
2.3 课上多些探讨，多些互动
大学物理实验的目的要求我们能发现、提出、解决问题，提升实验能力。《用电子式冲击电流计测互感》读数不费时，可以在电路连接上下文章，搞点小动作，如设置一条导线断路等；《迈克尔逊干涉仪的调节和使用》、《分光仪的调节使用》《示波器的使用》可以搞个小竞赛看谁先按要求调试成功，分出等级。这样让大家讨论互动，课堂也就不会死板，还能锻炼学生的动手动脑能力，解决一些实际问题。
注释
① 张旭峰等.大学物理实验.张旭峰，王志斌，王秉仁，编.机械工业出版社，2003.8.
关键词：物理实验；美国大学；教学模式
一、教学理念
美国大学十分重视教育观念的更新，教师的物理实验教学方法很活。这与美国教育中鼓励冒尖、创新、标新立异是分不开的。教师主要是提出问题、启发思路和引导争论，绝不“抱”着学生走。物理实验的目的不只是教学生使用各种仪器设备，也不仅是让学生学会一些实验的方法与手段，而是让学生在实验中既动手又动脑，通过实践真正掌握物理规律的真谛，学会用实验方法去检验理论。美国大学为学生开设实验课的目的十分明确。在斯坦福大学，DouglasD，Osheroff教授特意在黑板上写下“GOAL：Learn how to do Physics，not specifictechnique，”意思是说要通过物理实验使学生懂得如何去研究物理问题，而不是只局限在知识的传授和技能的训练范围内。这给了我们很大的启示，我们应该更加充分地认识到物理实验教学的作用和性质，在实验教学中树立更高的目标。在我国部分高校的物理实验教学中，其实验仪器往往由实验室技术人员提前备好，实验时由学生被动地按照规定好的步骤与方法进行，然后计算结果。学生往往进行的是美国人称之为“COOK”实验，即像照着菜单煮饭一样，学生按照老师安排好的程序和结构进行实验，为了使实验具有精确性，学生不能过于随意，不能有创造性。可见，我们对于学生独立探索的训练有欠缺，学生只是简单模仿，真正自己动脑动手较少，这样的教学理念与方法不利于学生创新性思维能力的培养。
二、教学模式
美国学生的实验动手意识和能力普遍较强。物理实验课的教学过程大体上分为三个阶段：第一是基础训练阶段，学生主要进行基本实验技能、基础实验方法和基本实验仪器使用的学习和训练，该阶段主要由助教和工程技术人员来指导；第二是教师指导性阶段，主要由教师指导学生利用基础阶段已掌握的基本知识和技能，学习和掌握一些高一层次的物理思想、物理模型、物理方法和物理实验。教师的任务是引导和启发学生通过具体的物理实验来学会如何剖析实验问题、如何制定最佳实验方案，并给学生留下了很多启发性和能够开阔视野的思路和问题：第三是学生的设计性实验阶段。学生需要独立进行实验方案的设计、实验仪器的选配、实验结果的分析和对实验问题的进一步研究。有些实验专题可以是个人独立完成或是由几个学生组成小组来完成的，整个实验阶段学生是主角。
我国高校的物理教学已经初步建立起从易到难、从简单到综合、从注重传授知识到注重创新能力培养，循序渐进、逐级提高的物理实验三级教学课程体系。一级实验为基本物理量的测量和基本仪器的使用，主要为预备性、基础性实验。二级实验为实验测量方法和常用物理量的测量，主要内容为提高性实验。三级实验为实验技术和实验规律的学习，主要内容为综合性、设计性实验。尽管在体系建立方面我国高校已经初现规模，但教师在指导过程中仍然过分重视实验认知性结果的正确性，常常忽略学生的过程性体验，而这正是美国高校实验教学所推崇的。我们要善于将这些所谓的“正确方法”用“为什么”、“怎么做”、“做什么”等进行设问，从中创设实验方法的问题情景，启发探究欲望。甚至教师可以有意识地在教学过程中设置问题、制造错误，让学生在师生共同探索过程中培养和发展自己的个性和创新能力。
三、教学内容
针对一、二年级学生的实验内容，美国大学实验项目比国内综合性大学的普通物理实验要少。哈佛大学将这部分实验中的一些实验项目作为学生的家庭作业，带回家去完成。他们发给学生一个实验箱，里面装有各类工具及一些简单实验部件，如万用电表、电阻、电感、电容、米尺、激光笔等，还有一张附有实验指导资料的CD盘，学生可在家中完成一些简单实验。针对三、四年级学生的实验内容，每个学校各有特色，这与学校的科研方向密切相关。如麻省理工学院的高级实验课程中的实验项目，一个实验学生要做2～3周，每周6小时。对于这些较复杂的实验，实验报告要求也很严格。斯坦福大学三年级学生做的光学实验，要求学生按的格式写实验报告。这部分的实验内容比国内高校的近代物理实验内容要深，有很多反映学科前沿的实验。美国高校物理实验选修内容十分丰富，类型变化较多，涉及面较宽，为学生提供了许多可选择的学习机会。学生可根据专业需要和个人兴趣来选修物理实验。在美国，学校与教师都十分重视把最新的实验方法、测试技术和仪器设备引进实验教学之中，让学生及时地了解、接触和掌握新事物，并从低年级就开始接触到先进设备和技术，使学生体会到科技的进步和竞争。同时，为学生后续课程的学习及训练奠定了较高的起点和宽厚的基础。实验内容除了基本的力、光、电实验外，还有与专业相关的基础实验，例如：霍耳效应：麦克尔逊干涉仪；塞曼效应：光电效应；偏振光；衍射光栅；气体中的声速：带电耦合装置；介电常数：粘滞度测量；串联和并联谐振电路：Meade望远镜的组装和使用；类星体的发现；人造变星的光度测定；利用Starlink软件的CCD图像数字压缩技术：利用Starlink包对简单光谱进行分析等。这些设计实验使我们强烈感受到了科技发展跳动的脉搏。在麻省理工学院的“量子信息处理”实验， 斯坦福大学的“超流”实验，哥伦比亚大学的“混沌实验”、“镊子”实验和UCLA的一系列核物理实验对比之下，我们真正根据自己的特点来设计新实验的还比较少，因而各校的实验内容大同小异，缺乏特色，不够新颖。这些内容可以启示我们要进一步推进大学物理实验的近物化和科研化进程。
美国大学的教学内容是通过自编教材实验来体现的。内容中的实验操作步骤被有意识地粗略化，但是留给学生许多结合实验的思考题，目的是促使学生在实验前、实验中和实验后进行思考与创造。实验过程中有不清楚之处时，可以随时查阅实验室中仪器资料和实验设备说明书等参考文献。实验教材基本是自编的讲义，这与我国目前实验教材大多采用正式出版的书籍大不相同。究其原因， 是因为他们的教学方法与教学内容年年都改，因而不必要也不可能用正式出版的书籍。他们追求的是新颖、现代、有特色， 而不追求完整、系统、规范化。这种教学思想与我们有较大的差异。许多学校都强调教材不应像烹调书那样一步一步写得很清楚， 让学生按部就班去做， 这种培养操作工式的教学方法不利于人才的成长。我国传统的物理实验教学中，实验内容陈旧，传统、经典的实验多，体现现代科学技术的实验少；内容单一的实验多，
设计性、综合性的实验少，且多为验证性实验。并且教材改革滞后于当今经济发展和科技进步，诸如以信息技术、数控技术、遥感技术等高端科技已广泛应用到各个领域而且进入家庭，但有些高校的物理实验课程仍然开设黑白影像、电子管晶体管电路等。古老的传统教育要培养能适应自主创新形式下的创新型人才，必须更新实验内容，既要关注科技发展的前沿，又要考虑学生的专业实际，充实一些与现代生产联系密切的实用性实验，并且有一定比例的设计性和综合实验项目。即使学生开阔眼界，又能将物理理论与现代技术和生活融合起来，因此能充分调动学生的积极性和主动性，激发学生的自主创新精神。
四、现代化教学手段
计算机在美国高校物理实验教学中使用十分广泛。美国大学的近代物理实验中几乎100％都用计算机，而普通物理实验中约1/3使用计算机。有的学校写实验报告、批阅报告也都用计算机。大学中有许多为教学服务的CAI软件，质量很高，学生可以随时通过校园网络，提前进行实验预习；学生在实验学习中可以利用计算机进行实验仪器设备的控制、数据采集和处理等工作。实验报告也基本上是在计算机上完成的，并通过校园网络传递给教师；利用计算机模拟，开发高新科技相关的物理实验，进行仿真实验教学，开阔学生的眼界：用CAI介绍和模拟更新的实验方法、技能和实验应用等。从美国高校中可以体会到计算机技术和网络技术在教学中的普及和应用程度之高，已成为高等工程教育中不可缺少的重要工具。显然，我国高校物理实验的计算机使用比例远远偏低，这不能满足学生适应今后在信息社会的工作要求。可喜的是我们在这方面已经做出了有益的尝试，例如建立了仿真物理实验室，通过计算机网络把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，形成了一部活的、可操作的物理实验教科书；将多媒体、CCD和录像等手段引入实验教学：建立物理实验教学网站，实行网络化教学。例如同济大学物理CAI中心就是网络和多媒体教学的结合产物，在实验教学中，中心以网络为载体，积极开发网络资源，使得网络这一现代化的教育资源在实验室的管理、实验室的开放式教学、学生学习的积极性提高和能力素质的培养等方面发挥了很好的作用。但计算机并非越多越好，因为许多基本的物理思想的掌握、物理现象的观察、操作能力的培养以及基本的数据处理的思路与能力等，都不能也不应由计算机来完全代替。美国各实验室的计算机使用十分方便，但他们也认为只有用了计算机能加深对物理原理的理解、对实验方法的掌握和对测量精度的提高时才用计算机，而让学生实际动手去观察真实的现象，学会基本的操作，仍然是十分必要的手段。
五、结语
