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摘要：本文分析了大学物理实验教学的现状和存在的不足之处，提出了改革教学模式以充分发挥学生的主体性、积极性和创造性，在实验中训练科研思维方法，力求进一步提高大学物理实验教与学的质量水平。
关键词：大学物理实验；教学模式改革；科研思维训练
本文引用格式：周建华，等.大学物理实验科研思维训练及其教学模式探讨[J].教育现代化,2019,6(25):36-37.
一 引言
大学物理实验和理论知识在物理学教学过程中是相辅相成的，可以培养学生动手能力、科研思维和素养。大学物理实验可以帮助学生更形象地掌握物理概念和知识点，而且是培养学生科研实验的基本技能和思维方法的重要手段，为后续的专业实验[1]教学模式存在的问题主要有以下几个方面。
（一）课前预习缺失
实验课时紧张，课前预习是学生了解实验内容的必要环节。但在教学过程中发现，学生的预习报告基本就是照抄实验教材的相关内容，甚至重要的实验装置图都懒得画，以完成任务为目的应付教师的检查[4]。有些学生虽然对实验的兴趣较浓，但却课程和科研工作打好基础。另外，学生在实验中发现问题、分析问题并着手解决问题，锻炼学生综合应用理论知识的能力，培养学生勤于思考、勇于探索、不惧困难的创新精神。然而，在大学物理实验的教学过程中却并没有引起学生和老师们的重视。目前大学物理实验教学体系大多已经改革为基础型、综合型、设计创新性实验的多层次架构，但其教学模式仍然是传统的“填鸭式”，学生根据教材预习，教师对照仪器讲解，学生按照规定的步骤或教师的演示进行实验操作，提交报告。这在一定程度上限制了学生主动学习的积极性，学生在进实验室前没有了解实验的基本原理和内容，对于提出的预习思考题没有认真回答[2]。学生在做实验时只是机械地模仿，跟着老师的思路走而不敢越雷池一步，“依葫芦画瓢”，这样没能让学生养成独立思考的习惯，更谈不上科研思维方法的训练。
二 大学物理实验教学的现状及存在的问题
大学物理实验教学一般是3-4课时做一个实验内容。老师会按照预习思考题提问，但大多数学生不会回答，很难检查预习效果。教师就会详细讲述这次实验的原理、方法以及具体步骤，然后还演示整个实验操作过程[3]。这样学生不用思考，只需按照老师的演示进行操作，测不出数据时就直接询问老师。这种只能观察实验仪器图片，按照教材的实验步骤设想实验过程的各种现象。学生在实验操作过程中还需翻看教材，导致实验不能顺利进行。有的学生即使做出了实验却对原理似懂非懂，并没有记录正确的数据。这些都是缺失有效的预习，没有深入的思考，使得实验教学收效甚微。
（二）实验课以老师为主，学生不是做实验，而是机械模仿
目前，大多数实验课都是以老师为主，学生听老师讲原理，学生看老师演示实验步骤，学生模仿老师实验操作。学生没有积极参与到实验的设计中，知其然而不知其所以然。做实验时也局限于课本和教材，“照方抓药”，思维能力没有得到锻炼。
（三）验证性实验偏多，不易激发学生探索新知识的好奇心
目前的物理实验大多是教材上的经典实验，学生在做实验前就已经知道实验结果。以我校的大学物理实验为例，实验课为160分钟，教师讲授30分钟以内。由于预习缺失，学生很难在这么短的时间内掌握实验原理、仪器操作及注意事项。有的学生甚至在实验结束后还不知道自己使用的是什么仪器，也根本不会去思考实验步骤的关联度及相互影响因素。学生只是为了学分而学，对新知识探索的好奇心也就可想而知。
三培养学生科研思维的教学模式改革与实践
针对大学物理实验教学的现状，需要加强以学生为主体的教学理念，老师在教学过程中积极引导、启发学生发现问题、分析问题，并放手让学生去实验并获得问题的答案，这就是科研思维训练的实验教学模式。在保证仪器和实验室利用率的基础上，我们设计了分段式教学模式，着重培养和训练学生的科研思维。将实验内容分为三个阶段实施教学：
第一阶段是带着问题去预习。教师在课前针对本次实验课的内容，设计启发式问题，可以由理论课教师在讲解该知识点时提出问题，也可以实验课教师在校园网教学平台上公布这些问题。教师提出实验要求，推荐参考书目，让学生通过查阅资料分析问题并努力解决问题，使学生形成科学的思维。学生需结合实验仪器库中的实验仪器，选取合适的实验方法，写好相应的实验预设方案。
第二阶段为实验预习准备课。学生到实验室结合实验仪器对实验进行理论预习，熟悉实验仪器和操作。这个阶段老师选取几个学生讲解实验原理和方案，让学生们相互讨论，查缺补漏。老师可以补充仪器的使用注意事项。学生根据自己的预习报告，进一步完善，并制定详细的可行性实验方案。
第三阶段为实验操作课。学生按照预设的实验方案独立完成实验的操作和测试。对于传统教学模式中学生只有一次接触和使用仪器机会，这种模式可以让学生在一周时间内两次使用相同的仪器，这相当于提供给学生学习加复习的机会，对于加深学生对仪器的认识及使用极其重要。在完成处理数据和整理报告后，引导学生对实验进行改进和创新。另外，对于理论和实践能力很强的同学，我们鼓励其做扩展内容。
采取这种分段式教学模式，可以充分激发学生思考和学习的积极主动性。预习和操作两次课程都是学生自主完成。学生通过预习加深对理论知识的理解，同时没有老师的演示讲解，学生在预习课堂需要主动去发现问题、分析问题并找到解决问题的方法[5]。这样能提高学生对物理实验的兴趣，对学生动手能力、自学能力、创新能力及科研思维方面的培养更能发挥积极作用。
以光学实验室为例详细说明其具体过程。笔者利用光学平台开设了“光路调整和透镜参数的测量与应用”、“衍射光栅”两个实验。透镜参数测量实验中的问题可以是“远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距？”、“如何把几个光学元件调至同轴等高？”、“自准直法和共轭法测凸透镜焦距有什么要求？”。在衍射光栅实验中的问题是“光栅方程成立的条件是什么？”、“根据光栅方程可以测量哪些物理量？”。学生们对照这些问题，通过查找资料了解薄透镜焦距的测量方法、光栅衍射实验方法以及相应的光路设计，在预习报告中完成实验目的、原理和具体的实验方案、步骤，并画出相应的光路图。
进到实验室后，学生回答前面提出的问题，讲解设计的实验方案，老师指出其中的错误并引导学生改正，提醒学生相关的实验注意事项。对于共性的难点要进一步分解，诱导学生从已学的知识点去找答案。在预设实验方案和光路图的基础上，学生从光学平台上选取合适的凸透镜、光源、光栅、分化板、平面镜等组装成实验系统，调节仪器并初步观察实验现象，若有不符合的地方做出调整，完善实验方案。[6]
第二次进实验室时，学生根据完善的实验方案组装好实验系统，进行实验测量，记录原始数据。老师检查学生的实验结果，是否可以提高精度，从原理和实验操作上分析其原因。让学生根据实验结果，计算不确定度，进行误差分析，准备完整的实验报告。
将科研思维训练引入大学物理实验教学，激发了学生自主学习、大胆创新的激情，学生们对实验原理和内容有了更深的理解，其实验操作能力、科学实验方法和科研思维能力均得到了提高[7]。
四结语
开展科研思维训练教学模式，学生主动参与到实验的研究过程中，实验设计思路清晰，实验操作目的性强。学生通过发现问题、分析问题，培养了科研思维方法，在探索中找到解决问题的钥匙，这为大学物理实验教学改革的探索提供了一个很好的参考。
参考文献
[1]杨玲,许积文,王宇英等.大学物理实验中培养科研思维的构建及实践探索[J].广西物理,2016(3):55-58.
[2]邓湘元,全洋萍.基于光学实验平台的设计性物理实验教学改革研究与实践[J].广西物理,2017(4):30-32.
[3]贺丽.工科专业大学物理实验教学改革的讨论[J].中国科教创新导刊，2012(17):63.
[4]王会峰.大学物理实验教学模式改革探索[J].价值工程,2013(12):251-252.
[5]江石涛.一种新的大学物理实验教学模式的探讨[J].科学时代,2012,(17):3.
[6]于秀玲,樊娟娟.史明非在大学物理课堂教学中培养物理学方法以提高质量[J].教育现代化,2015(9):94-96.
[7]于一,叶柳,张子云.浅议大学物理教学中的学科交叉融合[J].教育现代化,2016(1):52-53.
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