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物理實驗設(shè)計論文范文第1篇

大學(xué)物理設(shè)計性實驗的內(nèi)容一般由以下幾個方面組成:學(xué)習(xí)態(tài)度、合作精神、探究能力、社會實踐和交往能力、收集和處理信息的能力、實驗態(tài)度與習(xí)慣、實驗設(shè)計與操作技能等。這些評價項目是在學(xué)生從事具體的設(shè)計性實驗過程中表現(xiàn)出來的,可以將這些內(nèi)容與具體的實驗課題要求進行整合,確定具體的、可供操作的指標(biāo)體系。第一個維度是知識與技能,主要涉及學(xué)生在設(shè)計性實驗開展前對大學(xué)物理基本概念、原理和方法的掌握程度,對大學(xué)物理實驗常用儀器設(shè)備的操控能力和對大學(xué)物理實驗常用實驗方法的運用能力。第二個維度是實驗過程要素,主要涉及行為素質(zhì)和基本的發(fā)展?fàn)顩r。a.實驗題目或?qū)嶒災(zāi)康牡倪x擇和確定情況。要使大學(xué)物理實驗項目或?qū)嶒災(zāi)康牡挠幸饬x。b.實驗方案的制定狀況。學(xué)生制定具體設(shè)計性實驗方案的能力、實驗方案本身的合理性程度、實驗方案的具體化程度等。c.實驗過程中的具體行為方式。學(xué)生在實驗過程中的具體行為包括：操作的合理性、思維方式的多樣性、參與實驗情境的深度、文獻資料和具體背景材料的搜集情況等。d.實驗結(jié)果的總結(jié)情況。學(xué)生要及時的評價的實驗報告、論文、成果或研發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量等。第三個維度是實驗過程中學(xué)生的態(tài)度和情感發(fā)展。主要涉及行為所反映的情感、態(tài)度和價值觀的發(fā)展?fàn)顩r,包括:學(xué)生參與活動的主動性、積極性和創(chuàng)造性狀況；學(xué)生在活動中的合作精神；學(xué)生各種良好思想意識的發(fā)展?fàn)顩r,如環(huán)境保護意識、社會責(zé)任感、服務(wù)意識、安全意識、效率意識等。

2大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究的內(nèi)容的實施方案

大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究的內(nèi)容評價的方案制定包括確立目標(biāo),科學(xué)選擇內(nèi)容、設(shè)計工具、靈活運用實驗方法等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)相互之間既緊密聯(lián)系又相互制約。明確目標(biāo)和內(nèi)容是選擇實驗方法的基礎(chǔ)?；\統(tǒng)或瑣碎的實驗標(biāo)準(zhǔn)將不利于數(shù)據(jù)和資料的收集,而沒有準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù),就不可能達成正確的實驗結(jié)論,從而影響實驗的反饋以及最終合理改進建議的提出。必須針對不同的實驗項目選取恰當(dāng)?shù)膶嶒灧绞椒椒?并利用反饋意見改進實驗設(shè)計,促進學(xué)生綜合實驗素質(zhì)的發(fā)展。其最終目標(biāo)是學(xué)生在進行實驗活動過程中逐步生成的。必須針對不同的實驗項目選取恰當(dāng)?shù)脑u價方式方法,并利用評價反饋改進實驗設(shè)計,促進學(xué)生綜合實驗素質(zhì)的發(fā)展。根據(jù)大學(xué)物理設(shè)計性實驗課程的價值追求和課程特點,大學(xué)物理設(shè)計性實驗多維度評價的目標(biāo)包括知識與技能,過程與方法,情感、態(tài)度和價值觀3個維度。2.1收集、分析和處理信息。學(xué)會收集信息的各種基本方法,嘗試運用調(diào)查、考察等方法及利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等基本信息工具；能夠?qū)κ占男畔⒒蛸Y料進行初步分析和處理；能夠在團隊中進行信息交流。2.2問題解決。學(xué)會自主提出問題、制定解決方案,并通過實驗過程驗證方案的合理性；開展問題探究,嘗試探究活動,體驗探究過程；提出問題解決的策略。2.3動手操作。計劃和組織一個實驗項目的實施；嘗試運用已有的儀器設(shè)備或通過改造或自制設(shè)備完成實驗項目；具有基本的信息操控技術(shù)和素質(zhì)。2.4表達與交流。能夠自主地與指導(dǎo)教師或?qū)＜疫M行聯(lián)系,并學(xué)會在實驗中自我管理；能夠以書面和口頭等不同的表達方式,表述實驗的結(jié)果、體會或思想情感；學(xué)會結(jié)果分享。2.5情感、態(tài)度與價值觀。養(yǎng)成參與意識、服務(wù)意識、合作意識、環(huán)保意識、效率意識、安全意識、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識；形成社會責(zé)任感和義務(wù)感,形成負責(zé)任的工作態(tài)度和生活習(xí)慣。

3大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究的內(nèi)容的啟示

3.1在實驗過程中進一步認(rèn)識實驗設(shè)計體系的重要性。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)了許多大學(xué)物理設(shè)計性實驗課程實施中的問題,比如指導(dǎo)教師學(xué)科分工的問題、實驗過程中教師的指導(dǎo)問題、實驗過程中資料的規(guī)范性問題、指導(dǎo)教師的培訓(xùn)問題等,這些問題都要在今后的教學(xué)中進行整體規(guī)劃設(shè)計和落實。3.2實驗指導(dǎo)教師在測評過程中得到培訓(xùn)。在實驗教學(xué)中,教師的指導(dǎo)往往過于寬泛,針對性不強,缺乏具體的指導(dǎo)行為和指導(dǎo)規(guī)范,部分教師不明確自己在指導(dǎo)實驗過程中的具體指導(dǎo)任務(wù)有哪些方面,因此指導(dǎo)方式、指導(dǎo)行為存在著一系列問題。實驗指導(dǎo)教師在評價過程中進一步了解了實驗教學(xué)的目標(biāo)和要求,對指導(dǎo)學(xué)生實驗有了更深刻的認(rèn)識。3.3學(xué)生實驗素質(zhì)得到了全面發(fā)展。大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究提高了學(xué)生合作意識。在大學(xué)物理設(shè)計性實驗實施過程中,增多了學(xué)生之間的交往合作機會，實驗時，學(xué)生分工合作,在團隊中學(xué)會與人相處,發(fā)展協(xié)作素質(zhì)；增強了學(xué)生的自信心，大學(xué)物理設(shè)計性實驗開放的教學(xué)方式；培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的素質(zhì),激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新潛能；同時也激發(fā)了學(xué)生關(guān)注生活的熱情設(shè)計性實驗的開展密切了學(xué)生與指導(dǎo)老師的聯(lián)系,激發(fā)了學(xué)生關(guān)注生活的熱情。

4結(jié)論

物理實驗設(shè)計論文范文第2篇

1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨脹著。星系之間的空間隨時間線性增加，星系本身并沒有改變；而且星系越遠，離去得越快”〔1-P115〕。而后，由列梅特、伽莫夫等人發(fā)展為大爆炸理論，基本要點是：在100-200億年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物質(zhì)、能量、時間和空間都由爆炸中創(chuàng)生，爆炸前那種原始的無限稠密被稱為“奇點”,由爆炸引起的膨脹，現(xiàn)在仍在繼續(xù)著。從30年代開始，膨脹的宇宙模型已經(jīng)為大多數(shù)宇宙學(xué)家所接受，現(xiàn)在被稱為現(xiàn)代宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。現(xiàn)代宇宙學(xué)被定義為：“以廣義相對論為理論基礎(chǔ)，以哈勃定律為觀測依據(jù)，并在宇宙學(xué)原理的假設(shè)下,研究整體宇宙的結(jié)構(gòu)、運動和演化規(guī)律的一門學(xué)科”(2-P85)。

此前15年，斯利弗在美國天文學(xué)協(xié)會的一次會議上，公布的觀察結(jié)果是：“一些明亮星云(后來被證實是星系)，既有藍移的，也有紅移的”；更遠的弱光星云，“全都展示紅移”(1-P111)。沒有做出任何解釋。哈勃有效地以“宇宙梯”法解決了確定星系距離的問題之后，通過對自己測定的24個河外星系距離的分析，發(fā)現(xiàn)紅移量大致同星系距離成正比，即(λ1-λ0)/(λ2-λ0)＝D1/D2。當(dāng)時普遍認(rèn)為，這個結(jié)果“唯一可能的物理學(xué)解釋便是河外星系都在以正比于它們距離的速度退離我們而去”〔3-P140〕，由此得出的H＝V/D，被稱為哈勃定律。其中H為哈勃常數(shù)，D為星系距離，V為星系退離速度。D和V“都不是可測量的量”(8-P403)。

哈勃定律作為膨脹宇宙論的基礎(chǔ)原典、現(xiàn)代宇宙學(xué)的觀測依據(jù)，存在如下紕漏：1、該定律中既沒有可觀測的物理量，何以能成為“觀測依據(jù)”?又缺乏作為必要條件的觀測數(shù)據(jù)，如何判定其正確?

2、設(shè)星系在t內(nèi)退離距離D=Vt=HDt；依據(jù)哈勃關(guān)系式λ/λ=D/D，λ應(yīng)隨時間線性增加，即該定律成立的必要條件是紅移譜線持續(xù)移動而不是紅移。

3.取H=3×10-2m/s光年，代入λ/λ=D/D=Ht=3×10-2m/s光年·t=10-10/年·t可知，任一星系的λ/λ都將以每年10-10持續(xù)增加。60年代觀測精度(λ/λ～2.5×10-15)已達這個數(shù)據(jù)的4×104倍，要證明哈勃定律成立，就必須提供對同一星系λ/λ隨時間線性增加的觀測證據(jù)。

近40年來，新理論與新技術(shù)的結(jié)合，相繼發(fā)現(xiàn)了一些不調(diào)和的紅移現(xiàn)象。海爾天文臺的阿普80年代末就宣稱：“我們已知有38個不調(diào)和紅移天體與24個星系相關(guān)聯(lián)。這個數(shù)字之大，不允許我們將它一筆勾銷”(1-P151)。依據(jù)這些佐證，至少在某些情況下，關(guān)于紅移跟膨脹關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)解釋是錯的。

紅移跟運動的關(guān)聯(lián)確實并不具有唯一性。依據(jù)狹義相對論，運動物體發(fā)出的光被靜止者觀測時將發(fā)生頻移，和聲波頻移機理相同，用多普勒效應(yīng)解釋沒有錯。依據(jù)廣義相對論，具有強引力場的靜止物體發(fā)出的光，在引力勢較高處觀測也要紅移。即光的頻移有兩種機制，聲波頻移卻僅有一種，用多普勒頻移解釋光現(xiàn)象就必然會丟失引力頻移機制。通常的解釋是：“引力不能定量解釋星系的普遍紅移，引力效應(yīng)至少不占主導(dǎo)地位”(4-P509)，可以忽略不計；霍金的說法是：“星系的引力場沒有足夠強到對它有明顯的效應(yīng)”(5-P47)。

哈勃宣布宇宙在膨脹時，全世界能夠理解廣義相對論的人寥若晨星，“據(jù)記載，本世紀(jì)20年代初有一位記者告訴愛丁頓，說他聽說世界上只有三個人能理解廣義相對論，愛丁頓停了下，然后回答：我正在想這第三個人是誰”(5-P83)；50年代之前，“廣義相對論大體上是數(shù)學(xué)的一個分支”，60年代之后才“從考察數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)到開始按照物理來思考”(6-P72)；尤為重要的是，這個時期利用穆斯堡爾效應(yīng)在高度差H=22.5m的條件下，“極其精密地測得57Fe的一條γ譜線的紫移，波長相對變化僅有λ/λ≌gH/C2～2.5×10-15，與理論預(yù)告值在誤差范圍內(nèi)符合”(7-P94)。引力頻移被精確地測量出來后，就不得不承認(rèn)“引力是一種極其巨大的力量”(6-P66)。即此不難算出，在地球引力場中γ光子通過22.5m，需時t1=h/C=22.5m/3×108ms-1=7.5×10-8s。

由哈勃關(guān)系λ/λ=D/D=Ht=10-10/年·t；當(dāng)λ/λ～2.5×10-15時，t2=2.5×10-15×3.15×107s/10-10=7.88×102s。

依據(jù)平直而各向同性的宇宙學(xué)原理,當(dāng)λ/λ～2.5×10-15時，引力效應(yīng)/哈勃效應(yīng)=7.88×102s/7.5×10-8s=1.5×1010。很顯然忽略引力效應(yīng)肯定是個重大失誤。

大爆炸——膨脹宇宙論被稱為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型，存在3個問題：其一、不考慮引力效應(yīng)就不符合現(xiàn)代宇宙學(xué)的定義；其二、40年前就測出的引力頻移比膨脹效應(yīng)大1010數(shù)量級，早已粉碎了“唯一的物理學(xué)解釋”神話；其三、“廣義相對論用時空結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)來表示引力場”(8-P328)，哈勃當(dāng)時并不理解，用多普勒效應(yīng)解釋紅移屬于以偏概全；時至今日如果仍不考慮引力效應(yīng)，宇宙常數(shù)偏小、退離速度偏大的錯謬，將永遠不可能得到糾正。

為了確定引力跟紅移的定量關(guān)系，特作如下討論：

一、改變高度差重做穆斯堡爾實驗，依據(jù)兩次測得的數(shù)據(jù)，可以確定：

1、紅移相對變化量跟距離還是距離平方相關(guān)；

2、導(dǎo)出相關(guān)公式，為比較引力貢獻和哈勃貢獻提供依據(jù)。

二、有人認(rèn)為，光在漫長的星際旅途中會受到無數(shù)恒星的影響，其左彎右折必然使紅移量產(chǎn)生較大改變，無法予以判定。其實并非如此，可依據(jù)右圖闡明如下：圖中A為發(fā)光恒星，M、N為兩個恒星，P為太陽；光線AB受它們影響的實際傳播線路為AB、BC、CD、DE、EF；F為地球，F(xiàn)A為依據(jù)經(jīng)驗認(rèn)定的光傳播線路。實際上BC是光在M附近沿能級相同的測地線通過的軌跡，能夠影響紅移的僅為B′C′。即此可得如下推論：

推論1、光無論受多少恒星影響發(fā)生左彎右折，決定紅移或紫移的只有直線距離。

推論2、A使光紅移，F(xiàn)使光紫移，由于M地《M恒，地球的影響可以忽略不計。

推論3、由實驗得出的公式，可以用于定量解釋星系的普遍紅移，同時將成為確證哈勃定律正確與否的判據(jù)。

參考書目

1、(美)巴里·派克著愛因斯坦的夢湖南師范大學(xué)出版社1989年

2、薛曉舟等著現(xiàn)代物理學(xué)的哲學(xué)問題河南大學(xué)出版社1996年

3、袁正光主編領(lǐng)導(dǎo)干部科普知識全書改革出版社2000年

4、大百科全書編委會大百科全書·物理卷大百科全書出版社

5、(英)霍金著許明賢等譯時間簡史湖南科技出版社1995年

6、(英)霍金著胡小明等譯時間簡史續(xù)篇湖南科技出版社1995年

7、倪光炯等著近代物理上?？萍汲霭嫔?979年

8、董光璧等著世界物理學(xué)史吉林教育出版社1994年

二、光速不變與波粒二象性

在討論這兩個問題之前，首先需要廊清物理學(xué)理論中的3種觀念。

1、物理學(xué)不研究“物質(zhì)”，正如沒有人能夠講出“水果”是什么滋味一樣，因為二者都是抽象的類概念。實際上物理學(xué)只研究質(zhì)量、電量、能量跟時空的關(guān)系，“物質(zhì)”屬于誤用的哲學(xué)概念。

2、從牛頓那個時代開始，物理學(xué)就分牛頓范式和非牛頓范式，前者研究孤立質(zhì)點運動的規(guī)律，后者探討熱、光、電、磁的本質(zhì)；現(xiàn)在已經(jīng)非常清楚，熱、光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)都是電磁波，統(tǒng)稱為能量。

3、現(xiàn)代物理學(xué)理論可以分為以質(zhì)量計量、用時空描述，以能量計量、用位形描述兩大體系，物理客體理應(yīng)分為質(zhì)量系統(tǒng)和能量系統(tǒng)兩大類。同理粒子物理學(xué)就應(yīng)該分清質(zhì)量子(即費米子)和能量子(即玻色子)，本質(zhì)差異在于有沒有靜質(zhì)量。

據(jù)此，先討論光速不變問題。

所謂的光速不變是一種簡稱，實際所指是光速與光源運動的速度無關(guān)，或曰：光總是各向同性的。依據(jù)“質(zhì)量是慣性的量度”，光子沒有靜質(zhì)量，自然就應(yīng)該與光源的慣性無關(guān)。人們通常表現(xiàn)出的“不理解”，根源在于誤認(rèn)為任何“物質(zhì)”都具有慣性，忘記了慣性只與質(zhì)量相關(guān)，屬于牛頓范式獨霸天下產(chǎn)生的常識性錯誤，不清楚物理客體應(yīng)該分為質(zhì)量系統(tǒng)和能量系統(tǒng)兩大類。

討論光的各向同性，首先必須依據(jù)兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論確立如下觀念：所謂的宇宙是質(zhì)量體(包括電子、質(zhì)子、原子、分子到其大無比的天球)懸浮在能量海洋(即連續(xù)輻射)中的巨系統(tǒng)。只有當(dāng)能量(子)從質(zhì)量體中放出(或被吸收)時，才表現(xiàn)出一份一份的粒子屬性，被稱為光子；而這種能量(團)在連續(xù)輻射的海洋中傳播時，則總表現(xiàn)為波。只需要以石塊擲入水中后，水波總是各向同性傳播為類比，就很容易理解光波總是各向同性的道理。

得布羅意提出波粒二象性，至今已有七十余年，開始時說微觀“物質(zhì)”既是粒子又是波，后來改為既不是粒子又不是波；由于實際測量的結(jié)果是：用干涉儀得到衍射圖象，用計數(shù)器記下的是粒子數(shù)，就將微觀粒子的實在性跟意識聯(lián)系起來，認(rèn)為究竟是粒子還是波，由測量者的意識所決定，關(guān)鍵在于選用什么樣的儀器。直到今天波粒二象性依舊是個說不清道不明的謎。

實際上只需要擯棄掉“物質(zhì)”這個誤用的哲學(xué)概念，并承認(rèn)物理客體分質(zhì)量、能量兩個系統(tǒng)，問題即可以迎刃而解。光子的波粒二象性已如前述，只需要將在能量海洋中傳播和由質(zhì)量體吸收(或放出)分開考慮，答案就已經(jīng)非常明確：波屬于能量系統(tǒng)的屬性，而粒子性總跟質(zhì)量系統(tǒng)相關(guān)。

光子屬于能量子，現(xiàn)在討論質(zhì)量子的問題。依據(jù)量子運動的特點，粒子永遠不會停止運動。按En＝n2h2/8mL2被關(guān)在L＝4A箱內(nèi)的電子(m=me=9.1×10-31kg)，最低能量狀態(tài)(基態(tài))也還有2.3eV能量，通常稱它為電子的動能，又是一種植根于“物質(zhì)”這個誤用概念的常識性錯誤。量子場論承認(rèn)微觀存在分粒子和場，每一種粒子都對應(yīng)著一種場，卻講不清二者之間的關(guān)系究竟如何。只需要將電子放到質(zhì)能兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論的框架去考察，就不難發(fā)現(xiàn)所謂的電子動能并非屬于電子，而是網(wǎng)絡(luò)態(tài)的能量海洋作用于電子的結(jié)果。任何粒子實際上都處在“樹欲靜而風(fēng)不止”的被動狀態(tài)，傳統(tǒng)將這種能量理解為電子“自能”，是基于質(zhì)、能不分產(chǎn)生的常識性錯誤。試想：空中懸浮的氣球不能靜止的原因在于空中能量分布不均衡，水中木屑的動能亦來自于水，都不屬于氣球和木屑自身所有；即此為類比就不難理解粒子性和波之間的相互關(guān)系。

結(jié)論：所謂的波粒二象性，是使用分別適用于能量或質(zhì)量系統(tǒng)的儀器，檢測由質(zhì)量子和能量子構(gòu)成的復(fù)合態(tài)產(chǎn)生的不同效應(yīng)。

驗證實驗：同時使用干涉儀和計數(shù)器對質(zhì)量子進行觀測，當(dāng)光柵的隙縫小于粒子的直徑時，放在光柵背后的計數(shù)器就不會記下粒子數(shù)。理由是通過光柵的只能是能量海洋中傳遞的一列波，具有靜質(zhì)量的粒子將被“濾”掉。

三、絕對時間和相對相間

牛頓將時間分為“自身在那里流”的絕對時間和“可感知的及外界的度量”的相對時間。狹義相對論預(yù)言“動鐘變慢”；廣義相對論預(yù)言“一個鐘所處的引力勢越低(深)，它走得越慢”。通常都說相對論的預(yù)言被證實，說明牛頓的時間觀念是錯的；實際上恰恰相反，即此正好證明了時間確實有絕對和相對之分。

牛頓之前，惠更斯已導(dǎo)出單擺周期公式T＝2π(L/g)1/2，據(jù)此發(fā)明的擺鐘至今仍在使用，其走時快慢與g直接相關(guān)：g越大，T越小，走時讀數(shù)即變大；反之即被稱為變慢。這個結(jié)果為什么正好跟廣義相對論的預(yù)言相反呢?因為物理學(xué)研究的客體分兩個系統(tǒng)：一是由牛頓范式沿襲而來的，用質(zhì)量計量、用時間和空間描述運動的質(zhì)量系統(tǒng)；一是由非牛頓范式沿襲而來的，用能量計量、用位形描述運動的能量系統(tǒng)。擺鐘的讀數(shù)屬于質(zhì)量系統(tǒng)計量的相對時間，可以通過調(diào)節(jié)擺長L使所有的鐘走時一致，其作用直接源于發(fā)條的彈性勢。剛旋緊發(fā)條時走時慢些，發(fā)條松弛時走時即變快。

用原子鐘實測的結(jié)果正好跟廣義相對論預(yù)言一致，這又是為什么呢?由于原子釋放能量子跟它所處環(huán)境的能級直接相關(guān)，而能量子的T即代表該能級的內(nèi)稟時間，由能密梯度g′決定，是無法人為改變的，故而稱之為絕對時間。

如圖所示，行星R從遠日點N向近日點M運行時，動能(正能)逐漸增大，g亦隨之增大；由M向N運行時，勢能(負能)逐漸增大，g′亦隨之增大。沿NM方向，正能密梯度g遞增，負能密梯度g′遞減。原子鐘走時由g′決定，顯示的是絕對時間；擺鐘走時由g決定，顯示的則是相對時間。

小結(jié)：絕對時間是彎曲時空(負能密梯度決定其曲率)的內(nèi)稟時間，傳統(tǒng)使用的擺鐘“度量”的屬于相對時間。當(dāng)使用人為規(guī)定的時間標(biāo)準(zhǔn)去度量負能量海的內(nèi)稟時間時，就必然會出現(xiàn)時間變快或變慢的實測結(jié)果。

驗證實驗：將在同一地點校準(zhǔn)的擺鐘和原子鐘各一枚，用氣球帶上高空，依據(jù)電臺播放的校鐘訊號去校鐘時，原子鐘的讀數(shù)要大些(變快)，擺鐘則變慢。

意義：該實驗可以確證：

1、狄拉克所說的負能量海即是充滿連續(xù)輻射的廣袤空域；

物理實驗設(shè)計論文范文第3篇

1.1重理論知識理解與驗證，輕實驗實踐能力培養(yǎng)

在大學(xué)物理實驗課教學(xué)過程中，往往只重視物理理論知識的理解，將重心放在大學(xué)生物理知識的獲取與驗證，忽視大學(xué)生實驗實踐能力的培養(yǎng)，偏離了大學(xué)物理實驗課的培養(yǎng)方向和培養(yǎng)目標(biāo)．

1.2實驗教材偏理論性，實驗思想和方法不足

大學(xué)物理實驗教材是大學(xué)物理實驗教學(xué)的基礎(chǔ)工具，直接影響著大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量．但是，目前我國大學(xué)物理實驗教材大多理論性偏強，物理實驗思想和物理實驗方法不能很好的體現(xiàn)．大學(xué)物理實驗更應(yīng)注重物理實驗思想和物理實驗方法的教育．

1.3多以驗證性實驗為主，綜合性設(shè)計性實驗為輔

目前我國各高校開設(shè)的大學(xué)物理實驗多以驗證性實驗為主，驗證性實驗相對于新技術(shù)和新方法運用類型的實驗更容易使學(xué)生感到枯燥無味，課堂氛圍會比較呆板沉悶，不能夠很好地激發(fā)學(xué)生的求知欲望，很大一部分學(xué)生只滿足于測出所需的實驗數(shù)據(jù)，完成格式化的實驗報告．

1.4實驗教學(xué)方法單一，學(xué)生實驗較為被動

目前我國大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)形式相對固定，教學(xué)方法比較單一，忽視各學(xué)科之間的兼容性和互補性．由于教學(xué)形式的固定，教學(xué)方法的單一使大學(xué)生做大學(xué)物理實驗時比較被動消極．

1.5強調(diào)按規(guī)定的實驗步驟操作，忽視靈活性與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)適應(yīng)時代和科學(xué)發(fā)展的要求，應(yīng)不斷求思、求變和求新，要給大學(xué)生營造和創(chuàng)設(shè)自由發(fā)揮的空間和時間．但是，目前我國大學(xué)物理實驗課程教學(xué)比較強調(diào)按規(guī)定的實驗步驟操作，嚴(yán)重忽視大學(xué)生靈活性與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．

2大學(xué)物理實驗教學(xué)的五維一體改革

基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)大學(xué)物理實驗教學(xué)五維一體綜合改革由大學(xué)物理實驗教學(xué)理念改革維度、大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容改革維度、大學(xué)物理實驗教學(xué)方法改革維度、大學(xué)物理實驗報告改革維度和大學(xué)物理實驗成績評定改革維度這五個維度構(gòu)建形成一個綜合改革體．

2.1大學(xué)物理實驗教學(xué)理念改革

大學(xué)物理實驗教學(xué)要以大學(xué)生為主體，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，從傳統(tǒng)的學(xué)生接受性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)移到學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)及合作學(xué)習(xí)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，充分激發(fā)大學(xué)生在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的主動性和積極性．貫徹以大學(xué)生為主體，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)物理實驗教學(xué)改革理念，使大學(xué)生能夠?qū)⒋髮W(xué)物理實驗中學(xué)習(xí)到的理論、思想、方法和技能等運用于其專業(yè)領(lǐng)域，并逐步培養(yǎng)大學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力．針對大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的學(xué)生實踐能力培養(yǎng)不足，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性低，探究性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗少，忽視創(chuàng)新能力培養(yǎng)等問題，通過學(xué)習(xí)、反思與討論，提出行之有效的改革方案（其中包括教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗報告撰寫及實驗成績評定方式改革等內(nèi)容）．加強對學(xué)生的引導(dǎo)、啟發(fā)和幫助，減少實驗中對學(xué)生思維能力及動手能力的束縛，以提高大學(xué)生做大學(xué)物理實驗的主動性和積極性，提高團隊合作意識，開發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力為主要目標(biāo)。

2.2大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容改革

改變目前我國大學(xué)物理實驗仍以驗證性實驗為主，以探究性實驗和設(shè)計性實驗為輔的局面，過多的驗證性實驗會束縛大學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力．大力開發(fā)探究性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗，增加探究性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗的開設(shè)比例，提高綜合性實驗和設(shè)計性實驗的開設(shè)質(zhì)量，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的專業(yè)需求及其興趣特長選擇實驗，切實有效地培養(yǎng)大學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力．針對大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容開展調(diào)研，通過座談會、問卷調(diào)查方式向?qū)嶒灲處熀蛯嶒瀸W(xué)生進行大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容改革調(diào)研，以更好的設(shè)計并確定適合本校的大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容改革方案．開設(shè)了尊重學(xué)生求知欲和興趣的“基礎(chǔ)實驗，綜合應(yīng)用實驗，設(shè)計研究實驗”課程體系．開設(shè)的壓力傳感器實驗、半導(dǎo)體溫度傳感器實驗、電表的設(shè)計和改裝等綜合性及設(shè)計性實驗改變了學(xué)生實驗熱情不高的狀況，激發(fā)了學(xué)生的興趣和動力．很多學(xué)生還將大學(xué)物理實驗與自己的專業(yè)背景結(jié)合，深入研究探索，在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表與設(shè)計性實驗相關(guān)的研究論文．大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容改革效果顯著．

2.3大學(xué)物理實驗教學(xué)方法改革

目前我國大學(xué)物理實驗教學(xué)更多的采用教師講解→教師演示示范→學(xué)生自己操作→教師總結(jié)點評→學(xué)生完成實驗報告→教師批改實驗報告的教學(xué)流程，教學(xué)方法固定單一，教學(xué)效果不佳，特別不利于學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．要更多的采用實驗探究法、提問解問法、小組研討法、課題引領(lǐng)法、課內(nèi)課外融合法、師生團隊法和設(shè)計創(chuàng)新法等教學(xué)方法，更加靈活多變，具有創(chuàng)新因子，有效地提高大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量，進一步培養(yǎng)大學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力．針對教學(xué)方法也開展了一系列改革．首先，建立了信息平臺，實現(xiàn)了學(xué)生根據(jù)自己的意向自主選擇實驗時間、實驗教師及實驗內(nèi)容；其次，教師實現(xiàn)了網(wǎng)上評定成績、網(wǎng)上教學(xué)質(zhì)量分析；另外，針對創(chuàng)新意識及能力較強，且對科研具有較高熱情的學(xué)生選擇性地開設(shè)與目前科學(xué)研究的前沿課題相關(guān)的研究性演示實驗，向?qū)W生展示更多的學(xué)科前沿實驗內(nèi)容，展示物理實驗的思想和方法，進一步培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣和科研能力，并為學(xué)生將來走上其專業(yè)相關(guān)的研究領(lǐng)域及研發(fā)崗位培養(yǎng)濃厚的興趣，奠定良好的科研基礎(chǔ)．通過大學(xué)物理實驗教學(xué)改革，切實高效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，以達到培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目標(biāo)．

2.4大學(xué)物理實驗報告改革

在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，實驗報告的撰寫是一個重要環(huán)節(jié)，教師能夠通過大學(xué)生撰寫的實驗報告了解學(xué)生的實驗完成情況，實驗報告也是對學(xué)生進行實驗成績評定的重要依據(jù)．目前，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中所采用的傳統(tǒng)實驗報告書寫格式相對固定，都是格式化的模板，大學(xué)生依次填入實驗名稱、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)及處理、誤差分析與討論以及對實驗的體會就完成了實驗報告的撰寫．有特色、有創(chuàng)新的實驗報告很難見到，很難體現(xiàn)出學(xué)生的探究與創(chuàng)新，面對雷同的實驗報告，實驗教師也很難給出科學(xué)恰當(dāng)?shù)脑u定成績．要結(jié)合本校的條件和特色，對具體形式不做過多固定要求，不采用格式化的實驗報告模板，采用形式多樣化的開放式實驗報告形式，增加實驗探究、實驗發(fā)現(xiàn)、實驗提問、實驗擴展、實驗改進、實驗設(shè)計、實驗綜合和實驗創(chuàng)新等板塊，還可設(shè)置一定比例的按照科技小論文寫作格式與寫作方法來完成實驗報告．目前對于少部分設(shè)計性實驗鼓勵有能力的學(xué)生采用開放式實驗報告．以硅光電池特性研究實驗及核磁共振實驗為例，學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)和引導(dǎo)下，根據(jù)自己的興趣提出問題，設(shè)計實驗，并最終以小論文形式完成實驗報告．這和傳統(tǒng)的實驗報告撰寫方式相比，能夠更多地開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力．目前，這種實驗報告完成方式有必要進一步推廣擴大，但這必須建立在實驗教師隊伍的素質(zhì)提高和數(shù)量的擴充上．

2.5大學(xué)物理實驗成績評定改革

目前我國多數(shù)高校的大學(xué)物理實驗成績評定一般分為平時成績和實驗成績兩部分，平時成績考核參考出勤、預(yù)習(xí)報告等情況給出成績；實驗成績的評定則根據(jù)實驗操作、實驗原始數(shù)據(jù)記錄和實驗報告撰寫等給出．這往往使大部分學(xué)生忽視探究問題能力的提高．大學(xué)物理實驗成績的評定要增加以下內(nèi)容：（1）要求學(xué)生在預(yù)習(xí)報告中寫出自己對于本實驗的理解，并提出自己思考的問題；（2）實驗中可以4名學(xué)生組成一個實驗小組（每位學(xué)生都有一套完整的實驗儀器和設(shè)備，每位學(xué)生都要完成整個實驗），針對不同實驗，學(xué)生輪流進行實驗講解，并進行小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、科學(xué)語言的表達能力以及團隊協(xié)作意識．實驗教師根據(jù)學(xué)生參與實驗討論的情況判斷學(xué)生對于實驗的預(yù)習(xí)程度及學(xué)習(xí)積極性，據(jù)此給出相應(yīng)成績；（3）實驗完成后，激勵學(xué)生把實驗改進、實驗與自己專業(yè)的聯(lián)系、實際應(yīng)用鏈接、實驗設(shè)計及實驗創(chuàng)新等寫入實驗報告，以增強學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力．目前，已進行與實驗教學(xué)體系改革相適應(yīng)的成績評定方式，針對不同層次的實驗采取不同的方式評定成績．基礎(chǔ)實驗仍根據(jù)預(yù)習(xí)、操作和報告三個模塊評定成績；綜合性及設(shè)計性實驗則通過實驗選題、實驗方案設(shè)計、實驗操作、實驗報告或小論文和簡短答辯方式綜合評定實驗成績．這樣既能訓(xùn)練學(xué)生的基本功，打好基礎(chǔ)，又能夠進一步滿足不同專業(yè)、不同興趣愛好學(xué)生的需求，有的放矢地進行大學(xué)物理實驗教學(xué)．小論文和答辯方式成績評定的進一步大范圍推廣也有賴于實驗教師素質(zhì)的提高和數(shù)量的擴充．從實驗教學(xué)模式、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗報告撰寫和實驗成績評定方式方面全面進行大學(xué)物理實驗教學(xué)改革實踐，并通過反饋信息進一步進行改革——實踐——再改革的循環(huán)，將大學(xué)物理實驗教學(xué)改革經(jīng)驗進行推廣，對其他專業(yè)課實驗課教學(xué)改革起到輻射和推動作用．

3結(jié)論

物理實驗設(shè)計論文范文第4篇

論文摘要： 物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。物理實驗在物理教學(xué)乃至整個科學(xué)教育中占有重要的地位，實驗是中學(xué)物理教學(xué)的重要內(nèi)容，新課程標(biāo)準(zhǔn)的實施為物理實驗提供了一片沃土。作者通過對相關(guān)文獻及資料的分析，以及新課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的高中物理實驗課教學(xué)，對物理探究性實驗的界定、物理探究性實驗的內(nèi)容的選擇和設(shè)計原則進行了探討。

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科。實驗是物理探究的重要科學(xué)方法，高中物理實驗教學(xué)的改革應(yīng)當(dāng)關(guān)注探究思想的介入，改變將實驗的功能僅歸于驗證理論和培養(yǎng)動作技能的觀點。2003年3月31日教育部頒布了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》，指出高中物理的課程的基本理念是：①在課程目標(biāo)上注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng);②在課程結(jié)構(gòu)上重視基礎(chǔ)，體現(xiàn)課程的選擇性;③在課程的設(shè)置上體現(xiàn)時代性、基礎(chǔ)性、選擇性;④在課程實施上注重自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化;⑤在課程評價上強調(diào)新觀念，促進學(xué)生發(fā)展。課程目標(biāo)從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度提出了要求。科學(xué)探究被提到前所未有的高度，科學(xué)探究己經(jīng)成為物理課程的基本理念之一，被列入課程目標(biāo)和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，同時還被作為重要的教學(xué)建議之一。

基于以上原因，在新課程實施的初期，對新課標(biāo)下物理探究性實驗進行研究具有一定的理論和實踐意義，可以為課改和新課程的實施提供參考。

1.物理探究性實驗的定義

物理探究性實驗是為了探求物理知識，學(xué)會一定的物理研究方法等而進行的涉及提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等活動。它是物理領(lǐng)域中的科學(xué)探究。在具體的教學(xué)實施過程中，可以涉及科學(xué)探究的某幾個環(huán)節(jié)，也可以是全過程，分別是“部分探究”和“完整探究”。實驗探究現(xiàn)己成為理科教學(xué)的重要標(biāo)志，也是日前一些發(fā)達國家的中小學(xué)理科教學(xué)的基本教學(xué)手段和學(xué)生活動的主要形式。

2.物理探究性實驗的設(shè)計原則

2.1主體性原則。整個探究性實驗學(xué)習(xí)活動始終要圍繞學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)—選擇—探究—解決問題這個研究活動過程來設(shè)計，以學(xué)生的活動為中心，放手讓學(xué)生自己去研究、探索，把學(xué)習(xí)活動的主動權(quán)交給學(xué)生，教師在其中只起點撥的指導(dǎo)、領(lǐng)路作用。在設(shè)計探究性實驗時，要充分考慮如何激發(fā)學(xué)生對問題情境或探究內(nèi)容的興趣和探究動機，要保證探究活動過程對學(xué)生的開放性，給學(xué)生提供自主探索、自主創(chuàng)造的機會，讓他們各盡所長，充分發(fā)揮。

2.2目標(biāo)的原則。做每個實驗都要有明確的目的，具體到探究的每一步也要有明確的目標(biāo)。這里的目標(biāo)包括知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三方面。當(dāng)然具體到每個探究性實驗，其目標(biāo)可能有所側(cè)重。只有明確了要達到的目標(biāo)，探究就有正確的方向，學(xué)生就能在探究過程中經(jīng)受住困難或挫折的考驗，從而對探究過程的艱辛與樂趣體驗得更深刻。

2.3科學(xué)性原則。探究性實驗設(shè)計中的實驗原理科學(xué)、裝置合理、操作程序和方法正確，探究性實驗設(shè)計的全過程都科學(xué)、合理，所采用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、方法、步驟等都有一定的理論依據(jù)或?qū)嵺`基礎(chǔ)，得出的實驗結(jié)論就可能是正確的。在整個探究過程中，要著重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法，觀察和記錄實驗的方法，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這也正是探究性實驗設(shè)計的宗旨。

2.4趣味性原則。探究性實驗的設(shè)計要充分考慮學(xué)生心理特點和認(rèn)知水平，實驗設(shè)計要生動、有趣，能使學(xué)生在進行實驗探究時，自始至終保持很高的興趣。

2.5簡約性原則。簡約性是指要用盡可能簡單的實驗方法和實驗裝置，用較少的實驗步驟和器材，在較短時間內(nèi)達到預(yù)期的日的。用簡單易行的、合理的實驗設(shè)計，沖淡學(xué)生怕實驗準(zhǔn)備工作麻煩的情緒;用新材料、新工具降低實驗的操作難度。實驗設(shè)計簡約，裝置簡單，操作簡便，節(jié)約時間，整個實驗過程中沒有過多的干擾，學(xué)生將主要精力集中在探究目的上。簡單就是美，恰當(dāng)?shù)膶嶒炘O(shè)計既突出實驗重點，又沒有冗長的實驗步驟。

2.6互動性原則。現(xiàn)代教育理論指出，教學(xué)過程是師生交往、積極互動、共同發(fā)展的過程，師生互教互學(xué)形成一個真正的“學(xué)習(xí)共同體”。在教學(xué)中，存在著師生間、生生間的交往。交往的基本屬性是互動性和互惠性。信息交流實現(xiàn)了師生互動，相互溝通、相互影響、相互補充，從而達到了共識、共享、共進。

3.新課標(biāo)下高中物理探究性實驗內(nèi)容的選擇

實驗內(nèi)容是實施物理實驗并使教學(xué)效果達到預(yù)期目標(biāo)的根本。物理實驗中蘊藏著極為活躍的因素，隨時會出現(xiàn)許多學(xué)生意想不到的問題，對與活化學(xué)生學(xué)習(xí)的知識和訓(xùn)練思維有很大的好處。在實際選擇內(nèi)容時要考慮到以下幾個問題。

3.1目標(biāo)的全面性。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)在目標(biāo)上主要強調(diào)知識的獲取，包括一些具體的實驗技能。而探究實驗教學(xué)應(yīng)具有更加全面的目標(biāo)，不僅包括知識方面，而且應(yīng)該包括態(tài)度、情感、能力等諸多方面。按照新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求就是知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀這三個維度的要求。課程標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)探究及物理實驗?zāi)芰σ?，即提出問題、猜想和假設(shè)，制定計劃與設(shè)計實驗，進行實驗與收集數(shù)據(jù)，分析與論證、評估，以及交流與合作。

3.2內(nèi)容要在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)。所謂“最近發(fā)展區(qū)”，就是學(xué)生獨立解決問題時的實際發(fā)展水平與學(xué)生在教師引導(dǎo)下解決問題時的潛在發(fā)展水平之間的距離。教師的引導(dǎo)應(yīng)高于學(xué)生原有的水平，否則學(xué)生得不到應(yīng)有的發(fā)展;但也不能差異過大，否則會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)失敗，對學(xué)習(xí)失去興趣。

3.3內(nèi)容要貼近生活、貼近社會。很好地聯(lián)系學(xué)生的生活實際和社會實際，可以提高學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生感到物理就在自己身邊，也可以使學(xué)生在知道和理解物理知識的基礎(chǔ)上，能夠清楚所學(xué)的知識能用于做什么和怎么做，同時對物理的本質(zhì)和價值，有一個正確的認(rèn)識。

3.4內(nèi)容要結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)。新課程標(biāo)準(zhǔn)中的實驗可以分成幾類。

第一類是在表述上有“通過實驗，探究……”等字樣的實驗，是一類基本的探究性實驗，是課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了的。這樣的實驗的例子有以下一些：通過實驗，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系；通過實驗探究決定導(dǎo)線電阻的因素，知道電阻定律；通過實驗，探究單擺的周期與擺長的關(guān)系。

第二類是在表述上有“通過實驗知道……”“通過實驗認(rèn)識……”“通過實驗了解……”“通過實驗理解……”“經(jīng)歷……實驗過程，了解……”等字樣的實驗。這樣的例子有：通過實驗認(rèn)識滑動摩擦、靜摩擦的規(guī)律，能用動摩擦因數(shù)計算摩擦力；通過實驗了解物體的彈性；通過實驗理解光的折射定律；通過實驗知道常見傳感器的工作原理。對于這樣的一類實驗，可以根據(jù)實際需要，把它們設(shè)計成探究性實驗。

有些課程標(biāo)準(zhǔn)上要求“通過實驗演示……”等字樣的實驗，這類實驗，也可根據(jù)情況設(shè)計成探究性實驗，比如：用錄像片或計算機模擬演示以粒子散射實驗。

還有些實驗是不適合被設(shè)計成探究性實驗的，主要是儀器使用、操作訓(xùn)練等類型的實驗。比如：初步了解多用電表的原理；通過實際操作學(xué)會使用多用電表；以多用電表為測量工具，判斷二極管的正負極，判斷大容量電容器是否斷路或者漏電。

4.展望

新課程的實施勢在必行，科學(xué)探究作為基礎(chǔ)物理課程改革的基本理念，體現(xiàn)在課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)目標(biāo)和課程評價等方面。實驗是物理探究的重要科學(xué)方法，高中物理實驗教學(xué)的改革應(yīng)當(dāng)關(guān)注探究思想的介入，改變將實驗的功能僅歸于驗證理論和培養(yǎng)動作技能的觀點。從這個意義上說，物理探究性實驗教學(xué)的升展是必然趨勢。在新課程標(biāo)準(zhǔn)下如何更好地進行物理探究性實驗的教學(xué)，還有很多問題值得探討，比如，如何安排實驗探究的內(nèi)容、時間，如何對物理探究性實驗進行評價，如何開發(fā)物理實驗方面的教學(xué)資源比如實驗室資源、教師人力資源，等等。

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物理實驗設(shè)計論文范文第5篇

大學(xué)物理實驗室是教學(xué)與科研的重要場所，在實踐教學(xué)中起著非常重要的作用。開放實驗室給學(xué)生主動獲取實踐知識與發(fā)揮潛在能力創(chuàng)造了良好的環(huán)境，給了他們更多的獨立思維空間和不斷摸索創(chuàng)新的條件，鼓勵學(xué)生運用己學(xué)過的實驗及理論知識，完成一些基礎(chǔ)性的實驗設(shè)計，培養(yǎng)他們的獨立思考和實際操作能力。

一 歷史上物理實驗室取得的成就和歷史地位

實驗物理在整個自然科學(xué)中起著極其重要的作用，縱觀物理學(xué)的發(fā)展歷史，我們可以清楚地看到，實驗和理論是物理學(xué)的兩大支柱，物理學(xué)中的每一項重要發(fā)現(xiàn)和突破都與實驗密切相關(guān)?！皩嶒?理論-實驗”的模式是物理學(xué)發(fā)展所遵循的的基本規(guī)律。實驗不僅是檢驗理論的手段還是檢驗理論的裁判[1]。統(tǒng)計表明，從1901年倫琴因?qū)嶒炇野l(fā)現(xiàn)X射線以來的100多年時間里共有194位物理學(xué)家獲得諾貝爾物理學(xué)獎，其中實驗獲獎的共有126人，占65%?？梢妼嶒灩ぷ髟谖锢韺W(xué)各個領(lǐng)域的發(fā)展起著重大作用，實驗室從歷史上就是重大技術(shù)的革命的發(fā)源地。物理實驗的思維模式、儀器和技術(shù)已普遍地應(yīng)用到自然科學(xué)以及其它學(xué)科，并且日益廣泛地向生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域滲透、發(fā)展和應(yīng)用[2]?？v觀國內(nèi)外物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，實驗室開放已成為一種趨勢。

二 實驗室開放將面臨的問題

長期以來，學(xué)生實驗只是一味模仿，實驗教學(xué)僅僅是教學(xué)內(nèi)容的簡單驗證，遠遠跟不上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些都在某種程度上限制了學(xué)生的主動性和積極性，難以激發(fā)學(xué)生獨立思考的興趣和激情。開放實驗室使學(xué)生主動學(xué)習(xí)成為學(xué)習(xí)的主體，是實驗室真正成為科學(xué)思考的輔導(dǎo)體系。

1.隨著高等教育的普及， 在校大學(xué)生的數(shù)量逐年增加，導(dǎo)致基礎(chǔ)物理實驗室承擔(dān)的實驗教學(xué)任務(wù)越來越重。在班級和學(xué)生人數(shù)較多的情況下，若按傳統(tǒng)的方法來安排實驗， 會在實施上存在以下困難：

（1）實驗時間的安排：一般情況下每個班級的理論課教學(xué)時間是由學(xué)校統(tǒng)一安排的，在此之后各個班剩余的時間已經(jīng)不多而且還比較零散。實驗室要在多個班級剩余的零散時間內(nèi)安排實驗，并保證班級之間不發(fā)生時間上的沖突，這是一件很困難的事情。

（2）實驗室的接待能力：實驗室的接待能力是有限的（主要是實驗室空間和實驗設(shè)備套數(shù)的限制），按我們現(xiàn)在的條件是一個自然班分成兩個小班，每次二十多個同學(xué)上課。這無疑會進一步增加安排上的困難。

（3）教師上課時間的協(xié)調(diào)：教師除了上實驗物理課以外，通常還承擔(dān)有其他理論課的教學(xué)任務(wù)以及行政任務(wù)等， 事實上不可能保證全天都在指導(dǎo)實驗。因此，如何協(xié)調(diào)教師的工作時間也是實驗室面臨的困難。

2.在物價上漲的情況下，開放實驗室需要資源保障。學(xué)生實驗所需的設(shè)備儀器提供，由實驗技術(shù)人員與指導(dǎo)教師共同負責(zé)。學(xué)校按照實驗室實際開展實驗的內(nèi)容、工作量和成果核定審批專項基金，支持實驗材料消耗及補貼。

3.實驗室技術(shù)力量偏弱，實驗室?guī)熧Y隊伍建設(shè)是開放實驗室質(zhì)量的保證。合理的師資隊伍是多元化的，包括指導(dǎo)教師、管理教師和技術(shù)人員。為了提高開放實驗的廣泛性，需要指導(dǎo)教師專業(yè)的多元性，尤其需要教師科研課題與學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)合。管理教師的管理水平和技術(shù)人員的儀器保障也使開放實驗室的重要條件，由專職實驗教師擔(dān)任。

三 探索建立多層次、立體化的實驗室模式

1.基礎(chǔ)性實驗， 按大綱的要求完成實驗項目。

2.當(dāng)代物理綜合性、設(shè)計性實驗課程設(shè)置的方向綜合性、設(shè)計性物理實驗是物理實驗課程內(nèi)容的一部分。在確定課程設(shè)計時，應(yīng)充分考慮教學(xué)大綱的要求和課程特點，又必須與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與熱情?；A(chǔ)實驗完成后的高年級學(xué)生，可選取一些有利于啟發(fā)思維，有應(yīng)用價值的實驗課題進行綜合性、設(shè)計性實驗。指導(dǎo)教師對課題內(nèi)容的介紹，以提出任務(wù)、要求和闡述應(yīng)用背景為主。參與的學(xué)生在確定課題以后，要事先提供設(shè)計報告。在實驗室備用器材的基礎(chǔ)上，學(xué)生進入實驗室根據(jù)自己的需求來選擇和配置，類似“自助餐”式。設(shè)計型物理實驗的成績評定要公開、公平與靈活，要能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，允許學(xué)生對自己成績或效果不滿意的實驗重做。實驗成績分準(zhǔn)備、操作、實驗報告（論文）三部分組成。畢業(yè)班質(zhì)量高的論文可進一步完善后進行論文答辯，作為學(xué)生的畢業(yè)論文。

3.利用仿真模擬實驗對實驗進行補充。對于實驗過程不夠清晰或受時空條件限制不能滿足教學(xué)要求的實驗從實驗直接獲得的感性認(rèn)識到需要學(xué)生理解掌握的規(guī)律之間的跨度較大的實驗要考慮發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢在真實實驗的基礎(chǔ)上用模擬實驗予以補充通過形象處理疊加信息分析建立形象思維到抽象思維之間的橋梁幫助學(xué)生解決分析理解的困難。

四 實驗室開放使用管理規(guī)定

1.開放性大學(xué)物理實驗室是利用局域網(wǎng)實現(xiàn)實驗室資源的管理和利用的。建立有學(xué)生預(yù)約實驗功能模塊、學(xué)生成績管理功能模塊以及管理人員維護模塊。

2.確定實驗時間后每個學(xué)生都必須在實驗前認(rèn)真完成實驗的預(yù)習(xí)并寫出實驗預(yù)習(xí)報告，準(zhǔn)備好原始記錄紙（B5紙），按約定的時間，并且持有學(xué)生證或考試卡到實驗室上課。

3.上課前教師要檢查學(xué)生實驗預(yù)習(xí)報告，未預(yù)習(xí)或預(yù)習(xí)錯者，不得做實驗。

4.學(xué)生應(yīng)在實驗過程中獨立完成全部實驗內(nèi)容，原始的數(shù)據(jù)記錄必須經(jīng)過任課的教師簽字方能生效。實驗數(shù)據(jù)不合格的學(xué)生酌情重做或取消實驗成績。

5.實驗后要認(rèn)真完成實驗報告，包括分析結(jié)果、處理數(shù)據(jù)、繪制曲線及圖表等。并且在兩日內(nèi)將完成的報告交到所屬實驗的任課教師。

6.教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)、實際操作、創(chuàng)新能力及實驗報告內(nèi)容等對學(xué)生實驗情況打出每個實驗綜合成績，學(xué)生可通過校園網(wǎng)查本人各實驗的成績。

開放物理實驗室，與課堂教學(xué)相互撲充，更好地領(lǐng)會物理知識，培養(yǎng)學(xué)生觀察事物、分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

參考文獻