理工科学生对大学物理实验需求的调查研究——以某高校为样本

吴登平

（广东石油化工学院，广东 茂名 525000）

摘 要：大学物理实验是理工科学生开设的一门基础课程，这门课程从训练学生的思维能力、动手能力到对今后的学习工作等行为习惯的养成有着举足轻重的影响。笔者通过访谈和调查问卷的形式对物理实验的需求进行调查研究，发现学生对于物理实验的需求没有得到充分满足，以此为基础分析了问题产生的原因并提出了解决对策。

关键词：物理实验；需求；问题；对策

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）07-0069-03

收稿日期：2014-11-22

作者简介：吴登平（1982—），男，山东德州人，广东石油化工学院物理系讲师，主要从事科学教育研究。

基金项目：广东省教育科学“十二五”规划项目“新课改后新入学理工科大学生科学素养的调查研究”（2011TJK122）；广东石油化工学院教学研究重点课题“基于‘课例研究’理念的物理师范生培养模式研究”（643009）；广东石油化工学院科研青年项目“中国传统自然哲学及其范式与科学教育融合的研究”（511013）

大学物理实验是理工科学生开设的一门基础课，是接受系统实验方法、进行实验技巧训练的必修课。物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能，不仅能够为学生提供学习的感性材料，验证物理定律，而且能够提供科学的思维方法，加深对基本知识的认识程度，激发学生的求知欲，培养学生的实践能力和创新能力。其中，实验教学是培养学生综合素质和创新能力的重要环节。提高物理实验教学效果有着非同寻常的意义，对学生的发展非常重要。

但是，在实际工作中发现，理工科学生对大学物理实验还有更多的诉求，这也是各个高校普遍存在的问题。因此，笔者以某高校理工科学生为样本，通过访谈和问卷调查的形式针对理工科学生对物理实验的需求开展了调查研究，发现学生对于物理实验的需求的确没有得到满足。本次调查共发放问卷300份，回收286份，调查包括物理学、机电、建工、生物技术、化工、高分子及环境等专业。现将调查情况分析如下。

一、现状分析与问题

在调查中笔者就学生的实验基础、实验心理、实验内容、实验教学方式等方面的情况和需求进行了调查，并分别对物理专业和非物理专业及非物理专业不同专业之间的调查结果进行了对比，发现物理专业和非物理专业及非物理专业不同专业之间对实验的需求有其不同之处，但更多的是有共同的需求。下面分别对其不同需求和共同需求加以分析说明。

（一）不同专业对实验的不同需求

1.物理专业学生对物理实验课的认识。调查得知，大多数物理专业学生都认为物理实验是与本专业联系紧密不可缺少的的基础课程，认为物理实验可以加强专业基础知识的理解和认识，提高学生的专业技能与动手能力，激发对科学探索的兴趣。对物理专业的学生来说，物理实验不仅提供了一种验证理论知识的方法，也是在传导一种探索物理规律的科学方法，是一个很好的学习与丰富感性认识和训练抽象思维能力的平台。

2.非物理专业学生对物理实验课的认识。调查发

现，非物理专业学生普遍对物理实验课有较深的认识和理解。部分学生认为物理实验与生活和专业紧密相联，对于做物理实验有很大的兴趣；部分学生认为大学物理实验是基础课程必不可少的一部分，它对于专业基础的学习起到巩固知识的作用，激发学生的探索热情。大部分学生认为物理实验课是加强理论知识的一个很好的平台，它提高了学生的动手能力和综合能力，有利于创造思维的发展。

学生对于学校物理实验教学的硬件设施、教学方式、课题选择等不同专业仍有不同的需求。例如，机电专业对于物理实验有着更大的热情和要求，而设计专业很多学生则认为物理实验不重要甚至“与专业好像没什么联系”，因此，对物理实验热情不高，甚至存在很大的排斥心理。而物理非师范专业的学生则希望就他们的发展方向开设更多的设计性实验，增加自主实验的机会。调查也发现、很多学生对实验课存在应付心理，表现为上课不认真思考，依赖他人，编造或抄袭实验数据；课后不认真处理实验数据，只为完成任务，态度消极等。

（二）各专业对物理实验的共同需求

根据调查结果分析，笔者就学生的实验基础、实验心理、实验内容、实验教学等方面分别进行分析说明。

1.实验基础。调查显示，中学阶段做过10个实验以上者为90%,10%的学生未做过任何物理实验。这说明大多数学生还是有一定的物理实验基础，具备一定的实验基本知识，但是相对于中学物理实验来讲，大学物理实验难度更大，复杂性更强，无论是理论基础还是实验操作能力对学生的实验技能都有更高的要求。

2.实验心理。调查显示约78%的学生对物理实验有兴趣，然而，约58%的学生表示做实验的目的只是因为课程要求，完成任务而已。这种奇怪的现象说明，学生对物理实验存在矛盾心理，学校的物理实验教学方式和教学理念与学生对于物理实验的需求存在偏差。58%的学生认为物理实验与实际运用应紧密联系，然而，笔者就这个问题访谈过物理实验教师，教师却认为其实物理实验与实际运用联系不大，这就说明学生对物理实验的教学目的“掌握从感性到理性的科学思维方法，逐步培养学生运用自己所掌握的物理知识、物理实验方法和技能进行科学研究的创新能力”存在认识偏差。25%的学生认为物理实验对于就业无帮助，尽管物理实验在实际运用方面较少，但是不可否认开办物理实验在激发学生的求知欲、培养学生的实践能力和创新能力有着非同寻常的意义和作用，说明物理实验教学效果在部分学生身上仍有待体现。

3.实验内容与教学。调查发现，在实验内容和实验教学等方面，在一定程度上不能满足学生对实验的需求，主要存在以下几个问题。

（1）大多数是验证性实验，实验模式大体相同。学生做实验大多只是照着书本做，虽然学生对理论知识有了更深的理解，但很少能发现问题，不能达到实验的教育目标。现有的物理实验总是在规定的时间内做规定的内容，实验过程不仅枯燥且灵活性差，限制了学生的思维发展。因此，很多学生希望做实验能够更灵活更自由，能够有更多的想法和空间让自己发挥。从某种意义上讲，发现问题比解决问题更重要，解决问题可能仅仅只是数学技巧或是实验技能的灵活应用，而发现新问题则能使学生从新的角度去思考问题。有些专业的学生，例如机电和物理非师范专业，则认为实验多为验证性实验，希望就他们的专业能开设更多的设计性试验，实验课题应根据专业的不同而有所侧重。

（2）理论课与实验课不同步导致教学质量差。调查中得知，很多时候实验课与理论课并不同步，学生对所要做的实验毫无理论基础，即使试验成功后也一无所获，达不到巩固知识、培养能力的目的。因此，很多学生强烈要求应该学习相应的理论知识再做物理实验。这样学生才会有扎实的理论基础知识做铺垫，而不会造成只是机械地完成实验内容，即使顺利完成实验仍“不知所云”的状况。

（3）教学仍采用传统方式，课堂教学枯燥沉闷。目前学校物理实验基本采用传统方式教学，即学生预习抄写实验报告，上课时教师讲实验原理及步骤，实验注意事项、学生动手操作等。调查中大部分学生觉得这种方式过于死板，很多学生做完实验感觉一无所获，这样很难调动学生的实验兴趣，很多学生甚至逐渐失去对做实验的兴趣。做实验时，很多学生都知道如何完成实验，即使遇到不懂的也只是问如何“做”实验，而很少有学生会主动问为什么要这样做，换个方法如何呢？因此，学生不仅希望实验能够具备更多的趣味性，也希望教师对实验仪器进行详细的讲解，使得每一步实验均“有理有据”。

（4）关于实验报告的想法。调查发现，学生对于实验报告有很多“牢骚”，不少学生认为抄实验报告浪费时间。笔者认为归根到底，学生会有这种想法还是和我们的教学方式有关。由于很多的物理实验课与理论课并不同步，而实验报告中的实验原理有很多的专业性术语，导致学生预习时一头雾水，这样预习效果欠佳，达不到预习的目的。有些学生则反映学校应该将实验报告发回给学生，学生才能够从实验报告中看到自己的不足，处理实验数据的能力才会提高。

二、问题产生的原因分析

（一）社会原因

社会急速发展，就业与学业压力逐年上升使得学生在高校学习中带着急功近利的心理，学生只埋头于与就业联系较大的各种考级考证学习中，这种情况在非物理专业的学生中尤为明显。

（二）应试教育的影响

中学阶段，教育均以分数来衡量学生能力，受高考指挥棒的影响，注重巩固理论知识，着眼点在于保证高考升学率，实验能力的培养一直处于被忽略的地位。即使考试中出现实验题，也只是纸上谈兵，与动手做实验的思维方式不一样，解决问题的方式也不一样。久而久之，就造成了学生发展的不平衡。学生的实验基础十分薄弱，大学物理实验几乎是从零开始。

（三）大学教育制度弊端的体现

由于我国大学教学制度严进宽出的特点，使得大多数学生表现对学习的懒惰，对物理实验态度冷漠，得过且过。许多物理实验都需要抄大量的实验报告，做完实验还要处理实验数据，是一个比较枯燥的过程，造成大部分学生对物理实验不感兴趣，甚至存在排斥心理。

（四）物理实验教学方式存在的不足

广东石油化工学院有着多年的物理实验教学经验，无论师资队伍还是实验仪器等硬件设施都具有一定的教学优势，物理教师对工作的态度更值得学生们肯定与赞扬。但是教学模式单一，求异性差，容易使学生感到枯燥乏味，形成僵化的思维定式。其中影响较普遍的是从众心理，随大流。在现行物理实验教学中，往往是一个班的学生，用同一种方法，相同的仪器，在规定的时间做完，得出同一验证性结论。为发展学生兴趣，培养学生健康积极的为学习态度，广东石油化工学院物理实验教学模式需要有所改进。

（五）学生自身对于物理实验的认识不到位

物理实验教学存在着不足，也有学生自身的原因。经过调查，笔者发现学生虽然对物理实验具有一定的看法和理解，但是对物理实验某些方面的认识还是比较肤浅的。例如，开设大学物理实验课并不仅仅在于提高专业知识或者动手能力，更重要的是培养学生对于学习、研究的严谨性，这对学生今后的工作学习都有很大帮助。对于每一个实验，不仅要重视其物理原理，更应该着重了解其物理思想，这样我们才能在积极学习中对知识有更深层次的领悟，才能逐渐克服自己的惰性，激发探索知识的兴趣与热情。

三、解决问题的对策

（一）加大对实验的投资建设

学校应重视物理实验课并加大对物理实验课的建设投入，及时更新一些陈旧的实验仪器设备及改善实验环境。学校需要加大实验设备的投资力度，物理实验需要一定的仪器设备作为基础，而仪器设备的配套需要投入相应的资金。由于仪器的可靠性和精密度直接影响实验结果的分析，一般仪器超过使用年限应当报废，进行仪器的更新换代，保证学生实验时有充足的实验仪器，有充分的动手机会。

（二）制定教学大纲，逐步完善教学计划

一般说来，理工科物理实验共60学时，分两个学期完成。第一学期主要是基础性的实验，第二学期主要是综合性实验，两学期的实验项目应根据学生的理论知识水平和学时的要求有所侧重，第二学期可以侧重或增加设计性实验，实验内容要有所创新，要适量增加一些新方法和新技术的使用。更重要的是学校应该合理安排理论课程与实验课程的时间，物理学理论和物理实验是物理中既紧密又相互独立的的两门课程，学生应该先通过物理理论课的基础知识学习，从而可以在实验室中动手组建测量系统，得到被测量的量值及变化规律，加强对物理概念和规律的理解和认识，使实验效果得到体现。

（三）优化实验方案，展现最佳效果

同一实验内容，一般有几套实验方案。笔者认为，没有完美无缺的设计，只有相对合理的方案。有了这种意识，才有不断实践、探索的勇气和动力，实验方案才能日臻完善。我们发现，同一个实验，同一个班的学生只用一种方法去解决，这就很容易造成实验内容单一枯燥且给某些懒惰的学生造就了在课堂上不思考抄袭实验结果的现象。因此我们需要不断优化实验方案。一是改革实验内容。实验内容和方法上的新颖和陈旧对学生兴趣的影响很大，所以对实验教材要不断地完善和更新，要经常地补充一些新的内容并且增加一些新的科学发展成果和信息，以激发学生的思维和想象力。二是改变教学理念。教师在整个实验过程中，要充分发挥学生的主动性和创造性，给学生足够的动手时间及充足的思考、感悟的空间。

（四）在所做的实验基础上拓宽系列实验，丰富学生感知

教师完成某实验后，若以此实验为基础，适当地改变实验条件或操作步骤，则能产生一系列相关实验，这些实验能拓宽学生视野，帮助学生更深入地理解物理规律、概念，发挥出独特的教育价值。例如，对于某些对物理实验要求较高的专业我们可以从实验类型和选题入手，适当选择超出所学范围来进行选题，鼓励学生通过查阅资料和自学方式完成实验。尽可能采用一个题目多种实验方法，由学生自选或自行设计。

（五）传统教学模式与现代化教学手段结合

首先，教学手段方面可以采取诸如CAI系统等先进的教学系统，充分发挥多媒体在物理实验中的作用；其次应营造多样化的教学环境，开创物理实验教学的新模式，通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学习者的思考、操作有机触合成一体，形成一部可操作的活的教科书。为物理实验提供有力工具，克服实验教学长期受到课堂、课时限制的困扰。

（六）引导学生对物理实验课的学习特点和要求有正确认识和定位

1.实验的物理思想。对于每一个物理实验，不仅要重视其物理原理、实验仪器和数据处理方法等问题，更应该着重了解其物理思想，这对于人们设计新的物理实验往往能提供很多的启示和借鉴。

2.实验仪器。学生在实验中不仅要了解实验仪器的原理和掌握正确的使用方法，而且还要了解一起设计的独特所在，以激发创新设计的兴趣。

3.发现问题。学生在实验中出现某种问题是正常

的，因此学生在实验时边观察现象边审查数据边思考分析，看看是否有不正常现象或者数据，力求避免在实验结束时才发现测量时数据出现错误的现象发生。

4.实验记录。实验记录是整理实验结果以及分析问题的依据，这要求记录的是原始数据，记录要清楚，而且是自己做实验得出的数据，切忌抄袭和造假的现象发生。

5.实验报告。对实验报告要明确，报告是工作的总结，是实验成果交流的工具，是日后可供参考的资料，因此对于实验报告要有过程及结果的分析及评价，要有自己的思考。

总之，物理实验是一门具有丰富内涵的基础课程，它在激发学生的想象力、创造力，提高和培养学生独立开展科学研究的工作素质等方面有着独特的作用。无论物理实验教育工作者还是学生都应该尽最大努力使这门课程取得最好的效果，充分发挥物理实验课的独特作用。

参考文献：

[1]康丽华.大学物理实验教学探讨[J].高教研究：西南科技大学，2004，（3）.

[2]孙平.谈物理实验教学与学生能力的培养[J].课堂内外，2011.

[3]张昌莘，王德明，方运良.三级物理实验教程[M].北京：化学工业出版社，2010，（2）.