《大学物理实验》课程学习过程中常见问题与分析

【摘 要】《大学物理实验》对大多数大学生来说是第一门实践类的必修课程，学生在学习过程中遇到的问题较多。文章从实验预习、实验操作和实验报告三个方面总结分析了学生常见的问题，并给出了正确的做法，希望为学生学习效率和综合能力的提高提供有益的帮助。

【关键词】《大学物理实验》 常见问题 分析

《大学物理实验》是各高校理工科非物理专业学生进行实验基本训练的一门独立的必修课程，是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端[1]，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础[2]。这门课程一般在高校理工科非物理专业一、二年级开设[3]，是大多数学生接触到的第一门实践类课程。与理论课程相比较，《大学物理实验》具有目的性强、内容广泛、注重数据处理等特点[4]，学生在学习过程中具有更大的独立性、自由性和探究性[5]。大多数学生对《大学物理实验》的认识还停留在高中演示实验阶段，不适应《大学物理实验》的课程特点，在学习过程中遇到了各种各样的问题。本文对大学生在学习《大学物理实验》过程中遇到的常见问题进行归纳总结并给出正确做法，希望能为学生的学习提供一定的指导。

一、实验预习中的常见问题

预习是实验中的重要环节[6]。实验预习中的常见问题有：对实验认识程度不够；缺乏数据表格的设计。

实验的课前预习对于完成实验操作具有重要的意义。学生通过高质量的预习，能够理解实验项目的原理，掌握实验中的关键步骤；能够根据原理指导实验操作，对实验中出现的现象及时分析、纠正；能够快速而顺利地完成实验操作，会有解决问题时的游刃有余感、克服困难的成就感；同时，理论联系实际的能力、动手能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力也会得到充分的锻炼。反之，如果预习不够充分，就会在实验操作过程中处处碰壁，即使能够勉强完成实验，也会有很强的挫败感。

预习也是锻炼学生自学能力和设计能力的重要环节。而这种自学能力与操作仪器有着直接的关系。任何一个实验项目对于学生来说都有崭新的内容需要学习，学生在预习过程中需要消化这些崭新的知识，并转化成对实验仪器的操作能力。同时，学生需要根据实验内容，结合实验原理完成对测量任务的预演，据此而设计合理的数据记录表格。因此，实验前的数据记录表格设计体现了学生对于整个实验内容的把握程度和设计程度。

基于上述原因，实验预习要求写出预习报告，报告内容包括实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和数据记录表格。其中，实验原理是关键部分，要求简单明了，既不能把书上所有内容都抄下来，也不能只列公式，让人看了不知所云。同时，数据表格需要单独设计在一张纸上，这样既可以锻炼学生的设计能力，也能够避免设计内容与教师要求不一致所带来的问题。

二、实验操作中的常见问题

实验操作环节是各种实验能力培养的直接环节。实验操作中要求学生做到正确操作，认真观测，拒绝作弊。实验操作环节的基本顺序是：教师检查学生的预习情况及有效证件；教师对实验原理、内容、实验仪器等进行简单讲解，学生操作实验并获得实验数据；教师检查签字；学生获得原始数据。

操作过程中学生常见的问题有：发现仪器有问题而不及时与教师联系；测量数据记录不符合要求；未养成良好的实验习惯等。

实验过程中经常发现有些学生发现仪器有问题时不与教师及时联系，以致影响了实验操作的进程；甚至有的学生在实验临近结束时还没有完成要求内容，这种情况下容易出现抄袭数据的现象。其主要原因是学生害怕仪器操作不当，损害仪器，会影响实验操作分数。其实，任何仪器经过长期使用都会出现故障，这属于正常现象。每个实验项目都配有专业的实验技术人员负责仪器的维护和维修，只要遵照教材上的实验注意事项和教师的要求正常操作，就不会影响实验操作的分数。另外，如果仪器出现故障，通过分析反常现象找出故障的原因，也是一种重要的实验能力。

测量数据记录不符合要求，主要表现在有效数字的记录和表格规范性两个方面。

（一）有效数字记录的正确做法。在读取有刻度或指针的仪表时，最小刻度以下应再估读一位，正好是整刻度的，在估读位上记“0”，当然，游标卡尺类的仪器除外；数字显示仪表显示值均为有效数字，不再估读。多量程仪表要合理选择量程，充分利用仪器精度，测量读数有效数字位数最多，即在保证能够测量出来的情况下，量程尽量小。

（二）数据表格的规范化要求。数据表格应栏目清楚，项目分明，写明表的序号和名称，标明物理量、单位及数量级，注明测量日期、说明和必要的实验条件，不能使用铅笔记录数据。

良好的实验习惯会使学生终生受益。常见的不良实验习惯包括：不按要求整理实验仪器，如仪器乱摆放，不拆连接的电路，仪器不关闭工作电源等；不整理操作台卫生，如不清理桌面纸屑、橡皮泥，不打扫实验室地面卫生等。学生在学习过程中要有意识地培养自己的科研素质和实验作风，克服这些不良习惯。为了让学生养成良好的习惯，教师应当时时注意给予学生适当的提醒。整理实验仪器和打扫卫生等实验素质培养一般占实验操作成绩的5%。

三、实验报告中的常见问题

实验报告是科技写作的一部分，主要是训练用科技语言进行科技写作的能力。书写实验报告的基本要求是实事求是，严禁抄袭。

学生在实验报告中常见的问题有：数据表格不进行重新整理，数据处理无过程；处理数据时有效数字不正确；作图不规范。

（一）数据表格整理

书写实验报告时不重新整理数据是大多数学生的通病。这主要是由于学生对原始数据的作用认识不到位。原始数据的记录与保存，是科学实验的重要环节，是形成科研成果的重要基础[7]。对原始数据进行进一步分析往往会得到更好的理论。比如第谷把一生的天文观测资料留给了开普勒，开普勒经过20年的计算和整理，相继发表了行星运动的第一、第二、第三定律[8]。此外，原始数据是学生完成实验并获得教师认可的证明，因此，不能在原始数据上进行任何的涂改，计算，否则视为作弊行为。由于不能在原始数据上进行计算，而原始数据又往往比较杂乱，因此书写实验报告时必须要重新整理实验数据。

数据处理要有必要的过程，所谓有过程是指书写公式，将数据代入公式，计算并得出结果的一系列过程。数据处理有过程使得实验数据的处理显得条理清晰，能够方便地查到出现错误的计算环节，能够容易确定计算结果的有效数位数，能够有效避免学生在数据处理过程中的抄袭和伪造。

（二）处理数据中的有效数字问题

数据处理过程中的有效数字不正确是最常见的错误之一。实际上，只要记住以下几个规定就能解决这个问题：1.中间结果和常数的有效数字一般比直接测量读数的有效数字多取1～2位，有效数字取舍一般采用1/2修约规则；2.合成不确定度的有效数字一般只取一位，相对误差的有效数字取两位，有效数字取舍采用1/3修约规则；3.实验结果的有效数字的末位与不确定度的末位对齐。

（三）作图的规范化要求

正确规范的作图基本要求包括：必须注明图号和图名；必须标明坐标轴物理量、单位和分度值；必须选用明显的标志符号表示数据点，如“、×、、、”等，不能用“・”；坐标轴的最小分度对应实验数据的最后一位准确数位，可以适当放大或缩小倍数在10或0.1之内，如测量数位3.65cm，图纸的最小刻度应为0.1cm；选择合适坐标轴比例和原点位置，使图线在图纸中央；连线必须使用工具；图解法必须在图纸上标出求斜率的取点坐标，有效数字正确，且为接近实验范围两端的两个非实验点，斜率和其他量的计算要有必要的过程，结果有单位，有效数字位数一般要多于测量数据的位数。

在上述作图的规范中，学生最常见的错误有：没有注明图号名称；数据点标志符号不明显；图解法时选取实验点等。实际上，每种物理实验教材上都有作图及图解法的例题。由于作图以及图解法有统一的要求，只要按照教材上的例题作图，就能满足作图法的基本要求。

四、结束语

《大学物理实验》对于大学生来说是一门极其重要的实践类课程，涉及内容范围广泛，使用仪器种类较多，数据处理复杂，学生错误较多，给学生的学习带来较多的困惑。本文从实验预习、实验操作和实验报告三个方面总结了学生常见的问题，指出了某些实验环节存在的意义，分析了出现问题的原因，并给出了正确的解决方法，希望为学生的学习提供有益的帮助。

【参考文献】

[1]梁坚，周琦.构建创新型大学物理实验模式的新思路[J].实验科学与技术，2013，11（04）：259-260，286.

[2]张映辉.设计性研究性实验题目设置和教学方法初探[J].大学物理实验，2015，28（01）：107-109.

[3]宋家鳌，宋蓓.《大学物理实验》课程特点与改革思路[J].延安大学学报（自然科学版），2003，22（01）：44-46.

[4]王娟.浅谈大学物理实验教学[J].黑龙江科技信息，2014（30）：159.

[5]王世建，富笑男.大学物理实验教学特点与方法的研究[J].河南教育学院学报（自然科学版），2007，16（03）：61-63.

[6]李承跃，军.改进《大学物理实验》预习教学方式[J].实验科学与技术，2013，11（05）：262-265.

[7]方玉东，陈越，常宏建，等.科学研究中原始数据的记录与保存[J].中国科学基金，2014（04）：276-280.

[8]夏万根.回顾万有引力定律的发现[J].物理教学，2013（03）.