加强学生对物理实验结果与总结能力的培养

摘 要：在对大学物理实验结果进行分析与总结中,学生存在不重视,不知道如何对实验结果进行分析,以及不懂得如何概括和归纳,从而书写出较佳的实验报告,提出改革的建议.

关 键 词：物理实验分析能力总结能力

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0175-02

学生参与大学物理实验的学习,不仅可以帮助学生加深理解物理学概念、现象和规律,而且通过实践动手锻炼获得亲身感受,培养和提高了学生的观察能力、动手能力、观察现象分析问题能力、撰写实验报告以及理论与实践相联系的能力.同时,也为学生的研究能力、开拓能力、创新意识等综合科学素质的培养提供了较好途径.大学物理实验的重要性获得了一致认同,作为工科院校的必修课,也是一门实践性和应用性较强的实验课程.为了更好的提升大学物理实验课程的教学质量和学生的实践能力,国内几乎所有开设大学物理实验课程的高校都进行了实验的教学改革,改革内容涉及增加综合性、设计性和创新性实验[1],增加仿真实验[2],优化教学体系[3],建立物理实验教学示范中心[4],教学设备的更新[5],管理制度和方法[6]等众多方面,在教学质量和学生实践能力等培养确实取得了较好的效果.

物理实验课通常分成三个教学环节,课前预习、课堂实践、课后总结.其中,课后总结通常要求学生对实验数据进行数据处理,然后对实验结果进行分析并写总结.笔者在教学中常常遇到学生不重视或者不知道如何去分析实验结果,不懂得如何概括和归纳,从而书写出实验的总结.而这种能力的培养惠及研究生培养或后续的工作中,不能只培养会做实验而不会分析实验结果和撰写总结的学生.针对结果分析和报告总结,笔者提出个人的见解.

1问题的挖掘

在物理实验教学中,批改学生的总结报告时,常常遇到学生不重视或者不知道如何去分析实验结果,不懂得如何概括和归纳,从而书写出实验的总结.极端情况是根本不分析,问其原因是不懂如何分析.或者有分析时,只谈误差,将所有可能的误差及其根源全部列出,把普适性的理论用于具体的实验,没有针对具体的实验进行误差的分析.更为重要的是没有挖掘出实验结果所反映的规律、问题等,严重违背了分析问题能力培养的要求.在书写总结时,有将教材中每项实验后的注意事项抄入,或者书写“通过某某实验,认识了某某实验,使自己的动手能力获得了提高”之类的空话.

2问题的讨论与改进措施

实验中的分析与讨论就是从实验中观察到的现象和结果进行分析推理,逐步推导出结论,不可离开实验结果去空谈理论,实验中如果得不到预期结果或与别组实验结果不一致,则应仔细分析其原因.分析能力就是把一个看似复杂的问题,经过理性思维的梳理,变得简单化、规律化,从而轻松、顺畅地解答出来.著名哲学家路德维格维特根斯坦感慨地说：“从逻辑的角度来看,没有任何事情是值得奇怪的.”通常看似复杂的问题,经过理性思维的梳理后,会变得简单化、规律化,从而轻松、顺畅地被解答出来,这就是分析能力的魅力,也是现在的学习、生活、工作都特别强调分析能力的原因.

为了提高学生对实验结果的分析与讨论,提出以下建议.

（1）向学生传授分析与讨论的意义与重要性.笔者所在单位的第一次物理实验课为绪论课,除了讲授实验的基本知识外,在课堂上还向学生讲授分析与讨论的意义,以及对学生能力培养的重要性.对实验结果的分析其实就是洞察实验中所获得的数据、表、图和照片等信息,能迅速有效地发现并掌握有价值的信息,善于从微不足道、毫无价值的信息中发现信息的隐含意义和价值,善于将实验的信息、现象与物理常识、规律和理论等迅速联系起来,并善于用信息解决实际问题.学生做物理实验与以后做专业课实验,或者研究生阶段从事科学研究实验,甚至工作中或者生活中的问题,这种对问题分析与讨论的能力其本质是一样的,其实就是一种洞察力.这种洞察能力是创新能力、创造能力、创意能力、创作能力等的基础.而这种分析与讨论问题的能力培养,在基础物理实验一个学年的学习中是可以获得初步认识和提高的,关键在于是否能够重视和把握物理实验课程的学习.

（2）引导学生对实验结果进行分析与讨论.模仿是人类一切学习的开端,然后才是创新,最后是你的自主.学生在分析与讨论能力方面的培养也应该遵循这个过程.除了在绪论课中讲授分析与讨论的意义和重要性外,还需在后续的几个实验中给出参考,进行引导和指导,一步步进行能力的训练与强化.笔者在所教授的“螺线管内磁场的测量”与“半导体磁阻效应”实验中,经常与学生交流和讨论这个问题.首先向学生举例说明如何进行分析,然后用图1和图2询问学生,从图中的结果来看,反映什么问题,与物理理论是否吻合?图1是长直螺线管内轴线上的磁场分布,它反映了其内部接近匀强磁场,端口处磁场快速降低,而且冲击法测量结果与理论值非常一致,误差较小.图2是InSb半导体元件的磁阻变化曲线,它反映了弱磁场时是非线性变化,与B2接近正比关系,强磁场时呈线性变化,与磁场B成正比,其实验结果与理论一致.通过简单的引导和指导,学生对分析与讨论有了较深的认识,对后续其他实验的分析与讨论奠定了基础.

实验的总结是从实验结果归纳整理而得的概括性判断,应与实验目的相对应.要结合学过的理论联系实验的结果.要求文字简练明确、严谨,不可超出本实验结果去说明问题,不得臆想和武断.同时,个人认为总结的写法还可以扩展,包括实验的难点、重点,仪器调节技巧,对实验的体会,团队合作的认识等.

为了提高学生的总结能力,提出以下建议：

（1）给出参考实例,让学生模仿.笔者所在实验室会将往届学生的优秀保证粘贴在墙上,供学生参考该项实验的总结应该如何去写.同时,也开始将其他大学的本科生发表的关于物理实验的学术论文进行展示及供学生模仿,如复旦大学何益鑫关于“Franck-Hertz实验的物理过程”的论文[7],无论是分析与讨论,还是使用的总结上,都非常具有参考价值.因此,在今年的物理实验教学中,将此论文作为结论写法的案例向学生进行介绍.

（2）总结能力的继续强化和深化.为了达到给学生做示范,又不能给予学生过多的示范.在开始进行的两项实验中,第一次会比较详细的介绍,第二次就会弱化,其后不在给予提示.在后续的实验中,主要是根据学生书写报告的情况,给予指导.通过逐步提高的方式,将书写总结的能力慢慢在学生的思维中内化,不在是模仿,而是开始能够独立的进行进行概括和总结.

3结语

随着大学物理实验教学改革的不断深化,物理实验从实验内容、实验技术、教学手段、开放程度都在不断更新变化.不仅要在硬件条件上给予大力支持,而且也要在软件条件上挖掘可能,只有不断地向其深度和广度进军,才持续地激发学生的学习热情,使学生掌握知识宝库的钥匙,获得索取新知识的能力.本文通过对当前大学物理实验教学的课后总结环节中出现的问题进行分析和探讨,提出了改进的措施和建议,旨在提高大学物理实验教学质量,提升学生分析和总结能力,使物理实验更好的为学生的后续学习和工作打基础.