大学物理设计性开放实验中的学生素质培养

【摘要】结合大学物理实验教学，从培养学生能力分析了大学物理设计性开放实验中的素质培养目标，阐述了明确培养目标的重要意义，为培养创新型人才提出了新的思路。

【关键词】大学物理 开放实验 素质培养

从培养学生的创新能力，提高学生的综合素质出发，物理实验的类型不能仅仅只停留在操作型、验证性实验的水平上，而要按学生能力形成的不同阶段，在实验教学中实行分层次教学，做到既有基本实验的训练，也有体现知识、能力、素质培养的综合性，培养学生独立思考、综合运用知识、创新等适应科研工作能力的实验，即综合性、设计性实验。从人才培养的角度看，大学物理实验课程从多方面培养学生的思维和能力，在人才科学素质和综合素质的培养中起到了重要的作用。根据学生由浅入深、循序渐进的认知规律，综合设计性实验是在基础性实验之后开设的。学生已经了解了课程特点，学习了大学物理实验的基本方法和基本技能，因此，在综合设计性实验中，对学生的素质培养提出了更高的标准和要求。作为教学的实施者，首要任务就是明确本阶段中所涉及的素质培养目标。结合实验教学的实施，学生素质培养目标归纳为以下几个方面：

1、良好心理素质的培养

设计性物理实验一个很重要的特点就是以学生为主体，需要每个学生充分发挥其自身的聪明才智和主观能动性去解决问题而完成整个实验。与传统的那种从实验原理、实验方法到实验仪器、步骤全都由教师设计的物理实验而言，良好的心理素质是取得胜利的重要武器。从学生的开放实验阶段的表现来看，部分同学的受挫折能力还是有待提高的。当完成实验步骤而没有得到相应现象时，部分同学会焦虑不安、慌忙地重新开始实验，而不能冷静地分析失败原因。种种现象表现了学生在做实验的过程中，对结果预期过高，过程的实施预期太简单，一旦遇到问题，便不能沉着应对，情绪不稳定，甚至有退缩的心理，严重影响了学习热情和学习效果。所以，实验中对学生百折不挠精神的培养尤为重要。另外在教学指导过程中发现， 部分学生在做光学实验时，眼高手低，看到实验步骤简单就缺乏耐心。比如：在金属丝杨氏模量测定的实验中，有的学生在尺子成像不是太清晰的情况下，就开始记录数据，缺乏耐心细致的调节，缺乏科学严谨的实验态度。在实验结果处理部分，不能实事求是地分析存在的原因。因此，在设计性开放实验阶段，一定要严格要求学生，使之形成耐心细致、实事求是的良好习惯，独立完成实验，摆脱心理依赖。

2、探索能力的培养

大学物理的基础实验部分都有相应的详细讲义或教材，里面包括有实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤等，这种实验可操作性强，由于实验的集体过程较为明确，对训练学生掌握基本的实验操作能力，掌握基本的物理实验测量手段和方法有较好的效果，而设计性物理实验则大不相同，在设计性实验中，仅由教师提出任务和要求，然后进行一系列的提出问题、明确问题、提出假设、验证假设的思维过程，在教师所提出的任务与要求下去探索实验所涉及到的诸多方面，例如，实验原理的探究，方案的形成，最佳测量方法的选取，实验仪器的选择。实验条件的选择以及实验步骤的逐步修改、形成等，这一整个过程是一个不断提出问题、解决问题过程的逻辑思维活动，学习者需要不断地探索和加工记忆中的信息，积极地进行严密而有序的推理和判断。

3、分析能力的培养

对实验进行分析是熟练使用仪器，独立完成实验操作的基础。分析能力的训练有助于锻炼学生解决问题的能力和思维，是培养学生科学精神和科学素养的重要环节。实验课的教学是实践性的教学，实验原理的理解、实验仪器结构及使用方法的掌握、实验结果及误差分析、实验结论、思考题等环节都离不开分析过程。例如：在利用阿基米德原理进行密度测量实验时，用游标卡尺测量水槽的直径这一步，如果不能透彻理解实验原理和设计，不能做出全面分析的话，有的学生就不知道应该测量水槽的内径还是外径。综合设计性实验阶段应在多个方面进行教学设计，更加注重分析能力的培养。例如：在基础性实验阶段，学生们学习示波器的使用时，用的是模拟示波器，而为了培养学生举一反三的分析能力，在综合实验阶段将模拟示波器全部换成数字示波器供学生使用。

4、创造能力的培养

创造性是设计性物理实验的一个很重要的特征"设计性实验中，要求学生大胆假设、多方求异。突破传统思维束缚，创造性地提出解决问题的方法和途径。无论是实验原理、方法的策划，还是实验仪器、实验步骤的选择，都需要学生有一定的创新的精神。在设计性实验中，比如说实验原理的设计、实验仪器的选择、实验测量的创新等，这些都要求学生能沿着不同的方向去选取与重组信息，不墨守成规，多方寻求变异，从多方面寻求解决设计实验的方法与途径。实际上，构思和设计实验的过程，就是从发散思维到集中思维，再从集中思维到发散思维的多次循环，就是一个创造性活动的全过程。

5、综合能力的培养

开设设计性开放实验是针对二年级生，也就是在一些前导实验和基本训练完成之后所进行的，是对己学过的物理理论知识和物理实验的综合与总结。所以，它所涉及到的不仅仅是物理实验某一方面或某一层次的内容，而是具有高度概括性与综合性的，在设计性物理实验的完成过程中，要求学生必须综合运用所掌握的基本理论知识、实验技能以及各种测量方法和手段来组织进行，设计性物理实验具有对学生进行科学实验全过程初步训练的性质，也是对学生掌握实验技能和理论知识综合运用的一次考察。在这整个过程中，设计性物理实验训练的内容与层次更高，体现了较强的综合运用知识的能力和综合解决问题的能力。