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2.研究性教学兼顾实践性与前瞻性，与高校的课程设置有着较高的契合度。同时，高校内的各种教学设施为探究教学提供了良好的硬件基础，图书馆和校园网络等设备也为探究学习的实现提供了丰富的信息资源保障。
3.高校以“双师型”教师居多，具备开展研究教学所必需的人才储备。这些高校教师通常同时肩负着教学任务和科研任务，承担着各类课题，有着丰富的科学研究理论和实践经验。因此，在亲自向学生传授研究方法的同时，也有利于他们积累自身的探究教学实践经验[3]。
二、霍尔实验中的研究性教学
霍尔效应一直以来都是大学物理的传统实验课程，它得名于1879年在金属中发现电压的美国物理学家霍尔。以下将以霍尔效应为例，对研究性教学在大学物理实验教学中的具体应用进行探究。
1.实验中对霍尔元件的电路改进和保护。早前的霍尔元件由金属制成，由于霍尔电压过低而不具有使用价值。直到半导体技术的突飞猛进，才使霍尔元件在电池测量和自动控制等装置中得到了广泛应用。霍尔元件体积较小，其整体结构为一般为1.50mm×1.74mm。较为频繁的使用次数和脆弱的自身构造，使霍尔元件极易损坏，因此，对霍尔元件的保护就显得极为重要，这也是为传统教学所忽略的。电路上的设计改进将会大大提升霍尔元件的耐用程度。其具体操作如下：选取霍尔元件工作电流输入端中的一端，添加两根带金属夹的导线，使两个金属夹分别夹住保险丝的两腿。其中，保险丝采用直径为0.32mm、额定电流为1.1A的常用电流保险丝即可。然后在霍尔元件的电压输出端也实施同样的步骤，这样就能有效地保护霍尔元件。当激励电流误接入霍尔元件时，保险丝会烧断，霍尔元件就得以保存。经过本人对该霍尔效应实验的改进和反复验证，当0.1A的励磁电流接入到该装置时，保险丝会立即烧毁，从而确保了霍尔元件的完好无损，说明该设计是具有一定可行性的。其实验原理图如图1所示。实验结果证明，该设计确实起到了保护霍尔元件的作用，从而有效地维护了霍尔效应实验器材，对霍尔效应的物理实验教学起到了良好的示范。在进一步保证大学物理实验教学顺利进行的同时，也激发了学生创造的热情，提高了他们灵活运用所学知识的能力。
2.霍尔效应在螺旋管轴线磁场测量中的运用。在研究长直螺线管轴线上的磁场分布时，常常需要利用霍尔效应。在工作电流和励磁电流都得到固定的情况下，通过变换霍尔片在长直螺线管轴线上的位置，逐点获取霍尔电压，最后求得磁场大小。而在对这些数值进行分析时，为了实现模拟的数值在不同学科的实验中具有广泛适用性，需要借助一种多物理场模拟软件。这时学生就可以小组为单位，利用软件充分发挥主观能动性，实现自主探究。这也是新时代下的科技优势。如图2显示的就是理论计算、实验测量和数值模拟3种不同方法在进行螺线管轴磁场测量实验时得出的分布曲线。图中可以明显地看出，实验结果与理论计算更加一致。虽然模拟计算偏差较大，但利用它可以更直观简便地得到整个磁力线的分布，这正是数值模拟的优势所在。而这几种方法结果间的差异，也为今后的物理实验提出了新的研究课题。
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(二)实验过程是学生发散思维的训练过程
物理实验是围绕一个既定的问题开展的，学生需要调动自身的多种思维能力，运用各种思维方法，例如：综合、分析等，只有这样，才能真正的实现实验目的。在这个过程中，学生的逻辑思维得到了训练。例如：在进行“偏振现象”研究实验时，要求学生设计出各种光路，使之产生不同的偏振光，进而观察不同条件下的实验现象，并进行相互对比。实验前，学生要根据自身掌握的知识，进行科学的假设，做好实验设计；实验过程中，一步步进行验证。类似的实验探究活动能够帮助学生有效的将逻辑思维融入其中，并提升学生的科学探究能力和创新思维能力。
（三）学生在物理实验中提出质疑，进而提升批判思维能力
传统的“一言堂”很大程度上抹杀了学生的批判思维能力，新课改中明确提出，要积极培养学生的创新能力，而批判思维的形成，恰恰是创新能力培养的关键环节。因此，教师在实验教学过程中，理应鼓励学生提出质疑，并带着质疑在实验中加以批判、验证。例如在进行钠光灯波长测量时，有些学生发现测量值与理论值不相符，在深入研究后，发现钠光是由双黄线构成的，即两种波长的混合值，并受到实验环境的影响。学生在物理实验中提出质疑，进而提升了批判思维能力。
（四）学生在物理现象分析过程中形成直觉思维能力
很多物理实验现象需要认真观察才能捕捉到，因此物理实验不仅要求学生掌握好时间，具备逻辑推理能力，还要具备一定的分析预见能力。例如伽利略首先直觉地判断“重物先落地”是错误的，然后通过一次次的实验，得出物体的落地速度不因重量而改变的结论，了亚里士多德“重物先落地”的说法。
二、大学物理实验教学存在的主要问题
(一)教学设备单一，实验仪器高度集成，学生的动手能力受到制约
物理实验仪器的技术含量越来越高，实验仪器高度集成，很多实验步骤都无需学生动手，这样会使学生的动手机会越来越少，动手能力提升缓慢。机械的实验操作，也很难让学生对各种实验原理和设计方法有所了解，更别说创新了。
(二)教学内容陈旧，内容较多
目前物理实验教学内容多是以验证性实验为主，而培养学生创新思维的综合性、设计性实验相对较少，并且在实验教材中，对实验的原理、方法甚至实验数据的处理方案都一一列出，学生做实验的任务就是机械操作，并得出已经知道的实验结果。这样的实验，对于学生巩固所学知识有很大帮助，但对分析能力、设计能力、创新能力的培养却是意义不大，甚至会使学生养成懒惰、不善于动脑的习惯。
(三)教学模式落后
一直以来，物理实验的教学模式多是沿袭传统教学模式。学生被动接受教师“无微不至”的讲解，然后按部就班地顺利完成实验。看似一片“和谐景象”，但是真正的教学目的却没有达到。随着教学改革的不断推进，这种教学模式已经显得落后。
(四)实验教学过程限制颇多
由于实验教科书的指导相当详细，教师只要监督学生一步步完成实验即可，因此在实验教学过程中，教师仅起到了“监工”的作用，而教师的引导作用却无从体现，学生也无法发挥创新能力，甚至还受到教师的诸多束缚，例如：当提出异议时，教师会认为学生不听话(书中已经写得清清楚楚，偏要提出不同意见)，并认为是故意找茬。另外，由于实验课时较少，教师力争在有限的时间内完成大量的实验教学工作，也有意压缩学生探究、验证质疑的时间，从而导致学生的实验效果看似显著，实则问题颇多。
（五）实验室缺乏创新环境
高校的实验室往往定时开放，并且很多实验内容也未能面向全体学生(主要指本科生)。学生的很多创新思想不是因缺少实验仪器，就是因仪器使用受限而被扼杀在摇篮里。另外，实验室在师资力量上，也存在严重不足，很多教师多年都未获得过继续深造的机会，自身的专业知识和教学理念仍停留在多年前。这样培养学生的创新能力便很难达到良好的效果。
三、大学物理实验教学改革
(一)改革实验课程体系，培养学生创新思维能力
根据物理实验自身的研究方法和规律，建立从易到难、由单一到综合，循序渐进、逐步提高的大学物理实验课程教学体系。在大学物理实验课程教学体系中，重视实验选修课的设置，满足人才培养的需要，给学生创设创新活动的空间。增加设计性、综合性实验的比例。鼓励学生灵活运用分析、归纳、判断等思维方法，在头脑中形成直觉和想象，构思实验方案,培养学生创新思维能力。
(二)开放物理教学实验室，提高实验经费投入
实验室要面向全体学生开放，时间也不局限于上课期间。从设备的安全及使用效率考虑，可指定专门教师指导和管理，但不能扼杀学生实验的积极性。学生如需动用贵重仪器，可征得管理教师同意后进行。随着物理实验要求的提高，高校应加大物理实验经费的投入，并做到专款专用，同时还要预留出更新设备的资金。另外，高校还应该注意仪器设备的科学使用，提高设备的使用效率，尤其是一些大型仪器设备。
(三)更新理念，增强创新意识
创新不是一时的凭空捏造，而是要具备创新意识和相关的知识储备。由于教师在培养学生的创新意识方面起着引领作用，因此作为教师，首先应具备创新教育的理念，并应用到教学中去，才能正确引导学生创新学习；其次应加强创新知识的学习，具备精深的专业知识和宽泛的综合知识，掌握社会文化、科技发展的新动向，注重对新理论、新技术和新信息的了解，并将这些知识融入到大学物理实验教学中去，才能引导学生把知识学活，有效地培养学生的创新能力。
(四)注重培养学生实验方法，促进学生创新潜力的发挥
要将科学发展史贯穿于大学物理实验教学中，注重科学思想发展史的教育。例如：在电磁感应实验中，介绍法拉第在仔细分析电流的磁效应基础上，认为电流既然能产生磁场，反过来磁场也应该能产生电流，因此提出了磁能生电的假说。尽管在实验中经历了无数次的失败，但他信念坚定，最终发现了电磁感应现象，让学生感受科学探索的艰辛历程，把学生融入到科学家的思维情境和发明创造的氛围中，促使学生将自身的学习和人类社会的发展有机结合起来，更加积极主动地吸收人类社会的先进思想。同时科学家的创新思维方法又可以从方法论上指导学生的学习，使学生主动地从不同视角创造性地思考问题，从而有利于培养学生的创新意识，挖掘学生的创新潜力，提高学生的创新能力。
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2.验证实验过多。
课程内容大多以验证性实验为主，这些实验规定了实验内容、实验仪器和实验方法，甚至连实验结论都限制死了。学生在实验中只能被动接受，并容易养成“对数据”的坏习惯，不能有效培养其正确的实验态度和科学的实验精神。
3.教学手段形而上。
现代教育技术手段应用大多停留在播放PPT课件的形式上，学生不能做有效的记录，缺乏深入思考，只是被动接受，更别谈主动探索，大大抑制了学生的实验热情，降低了实验积极性。
4.教学课时不足。
迫于课时压力，课堂教学中学生独立思考的时间严重不足，教师代替学生进行思考，完全变成了“填鸭式”教学。同时，学生也只关心在规定时间内能否完成实验，测量结果是否正确，只重视“量”，而忽视“质”，完全失去了实验本身的意义，容易养成学生的思维惰性。
二、应采取的方法
为了有效提高学生科学研究和实验动手能力，对现有的物理实验内容进行重新整合，对教学方法、教学手段进行改革，重新修订教学计划，合理安排课时和教学进度，完善学习成绩考核体系，使学生能在有限的课时内圆满完成实验。采取如下方法：
（一）编写特点鲜明的实验教材
充分调研国内各高校物理实验开展现状和教材使用情况，结合本校实际和专业特点，改进实验内容，编写实验讲义，同时要考虑各专业后续课程的开设，迎合学生发展的需要，满足分层次教学的要求。
1.突出物理思想和实验思路。
例如在“十一线电位差计测电动势”的实验中，要从可变电源和滑线变阻器的关系上，说明设计“电位补偿法”的本质属性，并可依据该基本原理和思想实现多种电路的电与非电量的测量。
2.迎合不同层次教学的需求。
增加实验教材中“趣味实验”的内容，激发学生探索学习的兴趣；同时增加“基础性预备实验”内容，让物理水平相对较低、动手能力相对较弱的同学能及时补缺，不致对课程失去学习的动力；着重编写“基础性必做实验”内容，以满足绝大多数同学学习的需要；对“综合性实验”，“设计性实验”只提出相应的实验要求，提供一定的实验仪器范围，和简单的实验提示或参考方法等，给学生充分发挥创造力的空间，培养学生的科学实验创新意识。
3.公式推导可做取舍。
教材中如涉及到已在大学物理课程中学习过的实验理论依据或公式的推导，一般不作安排或少安排篇幅，只作为结论直接引用。但是，如果是测量公式中的假设或近似等条件等要给予分析，以使学生充分理解实验过程。
4.仪器介绍详略得当。
对教材中涉及通用类或相似性的实验仪器，在绪论或相关特定章节作共性介绍；对非通用或某领域专用仪器作特别详细介绍，例如，对调节步骤较多、难度较大的“分光计”实验则安排一定篇幅的介绍和分。
（二）建立分层次实验教学模式
分层次教学是突出学生主体地位，实践因材施教的必然举措。实验教学内容的安排应该打破传统、加强融合、有效整合，把大学物理实验内容分成几个不同的层次，各层次的实验要求不同。结合物理实验的特点，主要分为以下四个层次：
1.趣味性实验：
该层次内容多为高中物理知识的延伸，以趣味性为主，如“鱼洗”和“静电感应”等实验。这类实验不需要记录实验数据，通过学生的自我摸索，激发学生对实验的兴趣和对知识的渴求。
2.基础性实验：
该层次内容主要让学生学习基本的测量，熟悉基本仪器的使用，掌握数据记录和处理方法，正确分析实验结果，为进行下一层次的实验打下坚实的基础。
3.综合性实验：
在上一层次的基础上，着重要求学生加强对物理原理的深入理解，注重培养学生建立科学的物理思想和科学画面，提高学生对物理知识的综合运用能力。
4.设计性实验：
该层次为物理实验课程的最高层次，学生根据实验要求，自行设计实验方案，选取所需的实验仪器。通过查阅资料、设计方案、动手实践并解决实验中出现的问题，从而有效培养学生分析问题、解决问题的能力，达到较好的实验效果。根据专业特点，大学物理实验教学可分为A、B两个层次进行。A层次是较高层次，适用于通信工程、电子信息等专业，宜多开设综合性，设计性试验内容；B层次是较低层次，适用大部分理工科专业，宜多开设基础性试验内容。两个层次的实验学时是相同的，实验个数可以不同，把学生可获得的学分做相应调整，以满足不同层次学生的需要。
（三）形成实验开放教学体系
实验开放教学体系包括实行实验室开放制度和科研平台开放模式两部分。实验室开放是实验仪器时间与空间的开放，学生可根据自身的实际情况，对实验时间、实验内容进行主动的选择，不再受制于课时的限制。只要学生勇于探索、积极创新，就给学生创造相应的实验条件，实验内容不只限于课本和教材。实验室开放的目的是为学生创造主动学习的环境，变“被动学习”为“主动探索”，增加学生使用实验仪器的时间，提高学生参与实验的兴趣，同时也提高了实验仪器的使用率。当然，实行实验室开放教学绝不是放任学生，而是需要特定的老师认真组织、全程参与引导，建立健全实验室开放的各项规章制度，对实验室仪器和学生实验进行严格管理。实验开放教学还包括科研平台开放模式，通过该平台的开放，建立科学研究开放教学体系。每个有科研项目和科研条件的老师，可以申请成为本科生的科研导师，吸纳优秀学生进入研究团队。在科研导师的指导下，学生结合物理实验的相关内容，进行一定数量的科研探索。在此基础上，借助各级各类学科创新竞赛平台，学生可以申请学校及省部级创新项目。
（四）整合现代化教学手段
1.建立大学物理实验课程的教学网站。
首先，网站可进行实验教学通知的及时，让学生能在第一时间获知实验室的相关教学动态；其次，实现网络优质教学资源的共享，把课程教案、习题解答、实验指导、教学课件和授课录像等进行网络，学生可免费访问，使其能进行有效的独立自主学习；最后，可增加教师在线及时互动系统，学生可在规定的时间内进行在线提问，网络值班教师应在第一时间对学生提出的问题给予解答，高效便捷。
2.建立大学物理实验仿真实验室。
通过计算机软件，动态模拟实验仪器及操作。学生可通过电脑进行虚拟的实验操作，测量数据的实时显示，为学生调整实验方法做出参考。同时，学生也可根据测量结果进行有效分析，实现更加灵活的操作和更加逼真的实验体验。
3.引进实验课程选课系统。
开课前在教学网站公布本学期可选的实验内容，实验的开设时间和所能容纳的学生人数等信息，实验学生可根据自己的专业、兴趣和个人时间安排，选出适合自己的必做实验和选做实验，做到因材施教，因人施教，个性充分发展。
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1.2实验教材偏理论性，实验思想和方法不足
大学物理实验教材是大学物理实验教学的基础工具，直接影响着大学物理实验教学质量．但是，目前我国大学物理实验教材大多理论性偏强，物理实验思想和物理实验方法不能很好的体现．大学物理实验更应注重物理实验思想和物理实验方法的教育．
1.3多以验证性实验为主，综合性设计性实验为辅
目前我国各高校开设的大学物理实验多以验证性实验为主，验证性实验相对于新技术和新方法运用类型的实验更容易使学生感到枯燥无味，课堂氛围会比较呆板沉闷，不能够很好地激发学生的求知欲望，很大一部分学生只满足于测出所需的实验数据，完成格式化的实验报告．
1.4实验教学方法单一，学生实验较为被动
目前我国大学物理实验课程的教学形式相对固定，教学方法比较单一，忽视各学科之间的兼容性和互补性．由于教学形式的固定，教学方法的单一使大学生做大学物理实验时比较被动消极．
1.5强调按规定的实验步骤操作，忽视灵活性与创新能力培养
大学物理实验教学应适应时代和科学发展的要求，应不断求思、求变和求新，要给大学生营造和创设自由发挥的空间和时间．但是，目前我国大学物理实验课程教学比较强调按规定的实验步骤操作，严重忽视大学生灵活性与创新能力的培养．
2大学物理实验教学的五维一体改革
基于创新人才培养大学物理实验教学五维一体综合改革由大学物理实验教学理念改革维度、大学物理实验教学内容改革维度、大学物理实验教学方法改革维度、大学物理实验报告改革维度和大学物理实验成绩评定改革维度这五个维度构建形成一个综合改革体．
2.1大学物理实验教学理念改革
大学物理实验教学要以大学生为主体，以创新人才培养为导向，从传统的学生接受性学习转移到学生自主学习、探究学习及合作学习相结合的学习方式，充分激发大学生在大学物理实验教学中的主动性和积极性．贯彻以大学生为主体，以创新人才培养为导向的大学物理实验教学改革理念，使大学生能够将大学物理实验中学习到的理论、思想、方法和技能等运用于其专业领域，并逐步培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力．针对大学物理实验教学中存在的学生实践能力培养不足，学生学习主动性和积极性低，探究性实验、综合性实验和设计性实验少，忽视创新能力培养等问题，通过学习、反思与讨论，提出行之有效的改革方案（其中包括教学模式、教学内容、教学方法、实验报告撰写及实验成绩评定方式改革等内容）．加强对学生的引导、启发和帮助，减少实验中对学生思维能力及动手能力的束缚，以提高大学生做大学物理实验的主动性和积极性，提高团队合作意识，开发大学生的创新意识和创新能力为主要目标。
2.2大学物理实验教学内容改革
改变目前我国大学物理实验仍以验证性实验为主，以探究性实验和设计性实验为辅的局面，过多的验证性实验会束缚大学生的探究能力和创新能力．大力开发探究性实验、综合性实验和设计性实验，增加探究性实验、综合性实验和设计性实验的开设比例，提高综合性实验和设计性实验的开设质量，使学生能够根据自己的专业需求及其兴趣特长选择实验，切实有效地培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力．针对大学物理实验教学内容开展调研，通过座谈会、问卷调查方式向实验教师和实验学生进行大学物理实验教学内容改革调研，以更好的设计并确定适合本校的大学物理实验教学内容改革方案．开设了尊重学生求知欲和兴趣的“基础实验，综合应用实验，设计研究实验”课程体系．开设的压力传感器实验、半导体温度传感器实验、电表的设计和改装等综合性及设计性实验改变了学生实验热情不高的状况，激发了学生的兴趣和动力．很多学生还将大学物理实验与自己的专业背景结合，深入研究探索，在学术期刊上发表与设计性实验相关的研究论文．大学物理实验教学内容改革效果显著．
2.3大学物理实验教学方法改革
目前我国大学物理实验教学更多的采用教师讲解→教师演示示范→学生自己操作→教师总结点评→学生完成实验报告→教师批改实验报告的教学流程，教学方法固定单一，教学效果不佳，特别不利于学生的探索精神、创新意识和创新能力的培养．要更多的采用实验探究法、提问解问法、小组研讨法、课题引领法、课内课外融合法、师生团队法和设计创新法等教学方法，更加灵活多变，具有创新因子，有效地提高大学物理实验教学质量，进一步培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力．针对教学方法也开展了一系列改革．首先，建立了信息平台，实现了学生根据自己的意向自主选择实验时间、实验教师及实验内容；其次，教师实现了网上评定成绩、网上教学质量分析；另外，针对创新意识及能力较强，且对科研具有较高热情的学生选择性地开设与目前科学研究的前沿课题相关的研究性演示实验，向学生展示更多的学科前沿实验内容，展示物理实验的思想和方法，进一步培养学生的科研兴趣和科研能力，并为学生将来走上其专业相关的研究领域及研发岗位培养浓厚的兴趣，奠定良好的科研基础．通过大学物理实验教学改革，切实高效地培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，以达到培养创新人才的目标．
2.4大学物理实验报告改革
在大学物理实验教学中，实验报告的撰写是一个重要环节，教师能够通过大学生撰写的实验报告了解学生的实验完成情况，实验报告也是对学生进行实验成绩评定的重要依据．目前，在大学物理实验教学中所采用的传统实验报告书写格式相对固定，都是格式化的模板，大学生依次填入实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据及处理、误差分析与讨论以及对实验的体会就完成了实验报告的撰写．有特色、有创新的实验报告很难见到，很难体现出学生的探究与创新，面对雷同的实验报告，实验教师也很难给出科学恰当的评定成绩．要结合本校的条件和特色，对具体形式不做过多固定要求，不采用格式化的实验报告模板，采用形式多样化的开放式实验报告形式，增加实验探究、实验发现、实验提问、实验扩展、实验改进、实验设计、实验综合和实验创新等板块，还可设置一定比例的按照科技小论文写作格式与写作方法来完成实验报告．目前对于少部分设计性实验鼓励有能力的学生采用开放式实验报告．以硅光电池特性研究实验及核磁共振实验为例，学生可以在教师的指导和引导下，根据自己的兴趣提出问题，设计实验，并最终以小论文形式完成实验报告．这和传统的实验报告撰写方式相比，能够更多地开发学生的创造能力．目前，这种实验报告完成方式有必要进一步推广扩大，但这必须建立在实验教师队伍的素质提高和数量的扩充上．
2.5大学物理实验成绩评定改革
目前我国多数高校的大学物理实验成绩评定一般分为平时成绩和实验成绩两部分，平时成绩考核参考出勤、预习报告等情况给出成绩；实验成绩的评定则根据实验操作、实验原始数据记录和实验报告撰写等给出．这往往使大部分学生忽视探究问题能力的提高．大学物理实验成绩的评定要增加以下内容：（1）要求学生在预习报告中写出自己对于本实验的理解，并提出自己思考的问题；（2）实验中可以4名学生组成一个实验小组（每位学生都有一套完整的实验仪器和设备，每位学生都要完成整个实验），针对不同实验，学生轮流进行实验讲解，并进行小组讨论，培养学生的科学思维能力、科学语言的表达能力以及团队协作意识．实验教师根据学生参与实验讨论的情况判断学生对于实验的预习程度及学习积极性，据此给出相应成绩；（3）实验完成后，激励学生把实验改进、实验与自己专业的联系、实际应用链接、实验设计及实验创新等写入实验报告，以增强学生的创新意识和创新能力．目前，已进行与实验教学体系改革相适应的成绩评定方式，针对不同层次的实验采取不同的方式评定成绩．基础实验仍根据预习、操作和报告三个模块评定成绩；综合性及设计性实验则通过实验选题、实验方案设计、实验操作、实验报告或小论文和简短答辩方式综合评定实验成绩．这样既能训练学生的基本功，打好基础，又能够进一步满足不同专业、不同兴趣爱好学生的需求，有的放矢地进行大学物理实验教学．小论文和答辩方式成绩评定的进一步大范围推广也有赖于实验教师素质的提高和数量的扩充．从实验教学模式、实验教学内容、实验教学方法、实验报告撰写和实验成绩评定方式方面全面进行大学物理实验教学改革实践，并通过反馈信息进一步进行改革——实践——再改革的循环，将大学物理实验教学改革经验进行推广，对其他专业课实验课教学改革起到辐射和推动作用．
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要让学生看到不同声音的差别，包括不同乐器发出乐音的音色差异，了解乐音悦耳的原理，理解其组合在一起的和谐原理．感受分辨这些信息，需要借助声音探测器（如麦克）以及显示装置（如示波器）等．因此这个实验的核心目的之一就是让学生了解示波器的功能并有机会接触虚拟仪器．但仅仅了解示波器等装置是不够的，其目的之二是借助示波器通过观察和测量了解乐音和噪音的差异，了解乐音的构成要素，如响度、音色、音调高低、时长与观测声音信号的强度、波形、周期和频率与持续时间等量的对应性．目的三是研究不同乐音之间的关系．比如一个有八度差异的高低不同的同一个音的频率关系，如Do和高音Do，研究一个八度各音阶的频率关系．目的四是在时域分析之外引入频域（频谱）分析的概念，探究乐音悦耳的原理，以及多个特定乐音组合（如和弦）让人感到和谐动听的原因．最后让学生了解“三分损益”方法来制作发音排箫，以及验证“十二平均率”，进而让学生了解音乐与数学的科学关系，体会中国古人对世界音乐文明做出的了不起的贡献，以期增加学生们兴致及民族自豪感和自信心，这是相当重要的．
2大学文科实验仪器与装置
实验硬件将由发声部分、接收部分、显示分析部分组成．发声部分可以是真实乐器（笛箫、小提琴、二胡等），也可以是电子琴（可以模仿若干种类的音色）；还可以是自制发音腔管，其腔长可调控，如用试管注以不同水位吹响可发出音响，还可以是软管；可以是自制的带移动琴码的单弦琴，其弦可调控松紧控制发声频率．可用声频信号发生器将信号经功放后由音箱放出，信号可直接接入后续的接收单元，以显示与分析信号的特性．在接收部分，发出的声音可由麦克接收转变成电信号，可考虑使用计算机用的微型麦克接入带声卡的计算机．
显示和分析部分的功能可由示波器或计算机来实现．乐音信号可在时域和频域被展示出来，即可以得到如波形、强度、主周期或频率的时域信息，也可以得到频谱成分强弱分布的频域信息．用计算机编制的特殊界面，如LabVIEW界面（其实例见图1），可实现乐音的显示与分析．我们可以分析录制的波形文件，也可以直接分析采样接收即时的声音信号．总之实验需要乐器、模拟电子琴、琴弦、腔管、声频信号发生器、耳麦、有源音箱、示波器、计算机（配有声卡和LabVIEW软件）等硬件设备即可开设该课程．过去书本中枯燥的示波器的应用实验被巧妙地融到该实验之中［3］，同时先进的计算机虚拟仪器技术（用LabVIEW实现）也被学生接触到了．事实上学生在实验中不会再感到枯燥乏味了．
3实验内容
在教学课件的设计中，不同以往先给出原理，再列出实验步骤，给出实验要求和问题讨论等讲义写法，为了让学生感兴趣主动思考并查阅知识，在指导书上先预设了若干个引子，之后才提出了一些问题供学生思考，并在适当的位置给出提示和知识点讲解，或者先提出适当开放的问题鼓励学生预习时上网预先查询，或上课时利用实验室开放的Wifi环境即时上网，以期让学生养成了主动查阅知识掌握原理的好习惯，而不是被动地被灌输知识．
在指导材料的引子中谈到了“音乐之神奇”［4］：“提起音乐，大家都会感受到它的无穷魅力．有人说‘音乐是一种美妙的宇宙语言’，它能描述出世间万物传达出万种情感，它很容易让你‘感染’上喜怒悲伤，紧张和放松，让你体会到雄伟与悲壮，感受到缠绵和无奈，甜美和苦涩；‘它是一只神奇的魔笔’，它能给你以形象，描绘出一个场景，展示出一幅画卷，让你‘看到’事物美与丑，刚与柔，它能展示出气势的恢弘与凄凉，让你感受阳光的明媚以及黑暗的阴森和恐怖．它让人徘徊在梦幻与现实之间，可给人以压抑、或者引起亢奋、亦或是紧张感，它也会给人以无尽的向上力量……．音乐是个乐音的集合体，它发自不同乐器和我们喉咙，不同高低、不同强弱、不同时长的乐音按着一定顺序如诗一般的流淌．有时它可以是涓涓溪流，有时它可以是奔腾怒吼的大江．那音乐的魅力到底来自何处？……”．我们相信这样就叙述就比较适于引导学生以自然的非生硬有文彩的方式接触实验专题．在小知识点提示里，我们谈到了毕达哥拉斯，谈到了数学与音乐的和谐，谈到了信号的频谱理论，谈到傅里叶和亥姆霍兹在物理学和生物医学方面对音乐的贡献［5－6］，谈到了中国古人在音乐方面对世界文明的伟大贡献，谈到了“五度相生律”和“十二平均律”，谈到了《管子》和《吕氏春秋》中记载过的用“三分损益法”来生乐音制萧事情，我们也给出了特定音调的一个八度音程内各个音符的频率定义，进而为后续学生测量乐器发出音响的音准和比较各音的关系埋下伏笔．如谈及中国古代的“三分损益法”发明：“中国春秋战国时期的《管子》、《吕氏春秋》记载过古人研究过如何用此法制备竹管乐器［4，7］．他们以一根长约8寸的发音竹管为标准，记为‘黄钟’音（相当于Do），再截取长约为其2／3（长约5．2寸）的另一竹管，可以吹出另一个高五度的音，记为‘林钟’（相当于Sol），再将这5．2寸的竹管接上其1／3对应长度约7寸的竹管吹响可以得到比‘林钟’低四度‘太簇’音（相当于Re），如此循环操作，做1／3比例的‘损’和‘益’，便可以得到在一个八度内几乎所有乐音（Do，Re，Mi，Fa，……）”．上课时给出“三分损益法”示意图，从中可让学生总结出各个音的近小整数比关系，因为学生知道管长决定乐音频率的道理．从而引起学生对多乐音组合（如和弦）和谐动听的理解或猜想，并为指导学生后续自制排箫奠定原理基础
4大学文科教学过程控制
教学过程控制先学会示波器的使用，如通过了解已知频率的周期信号如何在示波器上正确显示的过程，让学生学会如何使信号稳定，并能得到如信号幅度、周期，进而得到频率等信息，并和信号源显示的信息（或已选好的频率值）对照，以期增加学生的自信心．让学生观察由乐器产生的乐音信号在示波器上的形态，首先了解到了乐音的（准）周期性，让学生看到不同乐器音色在波形上体现出的差别，让学生看到乐音的长短和时间上的稳定对显示难易的差别．学生很容易分辨出管乐（如长笛）与弦乐（如小提琴）的乐音信号波形的持续稳定性，以及键盘乐器（如钢琴）的声音的脉冲特性，同时看到了各种乐器波形（偏离正弦波）的非对称性或不规则性，进而适时引出频谱成分的概念．研究较单纯的（单一频率低的正弦波）声波（纯音）构成的一个八度音阶Do，Re，Me，Fa，Sol，La，Ti，Do（如C调的1，2，3，4，5，6，7，1·）的频率关系，可直接利用显示波形来得到周期和频率信息，总结出其间的小整数比关系，尤其是高低不同的同一音的频率关系，进而修正音阶频率等间隔的错误印象．也可以利用合成出来的李萨如图形将所研究乐音信号与已知信号源信号比较得出频率关系．针对管腔发音的结构，如可吹响的试管或竖笛，研究乐音的组成，让学生看到它实际是由一套纯音（单一频率正弦波）按比例组合而成的，一般被称之为主音（principal tone）与泛音（overtone）的组合，又被称为与倍频音（multiplied tones）或谐音（harmonic tones）的组合，了解主音和泛音之间的频率成倍关系，进而理解为何越“纯净”的音越好听的道理．也引申出傅里叶频谱分析与合成的原理，以及了解亥姆霍兹是怎样通过研究乐音的成分与相互作用开创性地研究乐音对人类生理与心理施加影响的．可让学生先用注水的方式得到有不同空气柱高度的试管，然后吹出八度音阶，分别比较其（主音）间的频率关系．适时引出自行设计的适宜频域分析的Lab－VIEW界面，对发出的声音观察频域上的频谱特征．可故意制造噪音，观察其频谱形态，然后可用试管发声比较前后信号的频谱变化，进而佐证为何纯音好听的说法．再观察单弦拉动和吹试管所发声音的频谱特点，进而总结出倍频关系，从而联想到固定长度的腔或弦共振时可支持多种可能频率波的驻波的物理原理解释．可让学生由塑料吸管制作发音簧片，研究其前端预留长度与可吹出音的高低关系；可研究笛子或箫的孔的排布位置，以及放开和按住哪些孔组合对发出声音高与低的影响；可研究和弦和谐原理，如Do，Me，Sol构成的大三和弦的和谐道理，让学生发现其单独各个音倍频之间周期性重叠的关系；由Do，Me和Re，Ti 4个音弹奏乐段，让学生感受贝多芬“命运交响曲”引起的从快乐到压抑的情绪产生的原理．
5教学效果与学生反馈
事实证明，此次教改是成功的，学生热情高涨，争抢着选择上“乐音研究”实验，甚至不顾有否成绩也要旁听．教学效果极好，学生受益颇多．从抽取的部分学生反馈意见中也能看到这些．
有学生在报告后写到：“我以前听音乐，只是出于对音乐的那种动人的感觉，并未意识到其背后与频率的关系，虽然小的时候，也会用药瓶子加些水吹出一些简单的音，但并未深入地了解过背后所蕴藏的科学原理．和谐之音其实就是在人耳可听到的范围内，几个单音的公共频率越多，那声音就更和谐．而噪音则是由太多频率不同的音，尤其是相位无规律的音合起来的音，这样无规律的组合使声音变得噪．音阶也是如此，音调的高度与频率跨度的关系，仿佛是种巧合却又是种必然，让人越发地感到科学的神秘力量和魅力．我们可以利用频率不同的单音，制造出更美妙的和弦，这一艺术与科学的结合是如此神奇，而又如此美妙……”
另一位学生写到：“今天我‘看见了’乐音！我一直很喜欢音乐，初中的时候也了解了乐音的本质是机械波，可它是书本上的知识，没有亲手实践过，这次实验对我的冲击很大．第一次使用示波器（以前只见过插图），在老师的指导下我看到了一列列的正弦波，它们就是能陶冶情操的音乐呀！和信号源的组合，我看到了一个个的李萨如图形在显示屏上变化，十分有趣．老师还以“命运交响曲”为例讲了和弦伴音的秘密，我听得很入神．不仅老师讲，我还亲自实践自己造琴，在同学的帮助下我完成了对琴的测量，很有成就感．发现实验原来也可以这样做，好奇什么就做什么，不懂什么就自己探索，十分开放、引人探索，只是一节课时间太短，关于乐音也只是了解了初步，音乐不仅是音乐，还是物理，还是数学，音乐的美使我看到了数理的美……”．
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1演示实验课程紧密结合理论课程教学
物理课程教学是离不开实验课程教学的，而演示实验做为实验教学中的重要一环，既能增强学生对物理知识、物理现象的感性认识，又能培养学生的观察能力、思维能力和逻辑分析能力，因此，物理演示实验的教学在物理学课程的教学中有着非常重要的作用。首先，通过物理演示实验的教学方式，原本枯燥、抽象的物理概念和公式，经过一个动态的物理过程，变得生动、具体。其次，我们尝试改变传统的由教师演示、学生观看的课堂教学模式，在教学过程中引入启发式教学模式，增强与学生的互动，不仅可以大大调动了学生参与课程的积极性，而且还可让学生在思考的过程中领略物理学思维方法的魅力，培养严谨求实的科学态度与精神。最后，在课堂演示教学后，我们往往将相关知识点进行拓展，广泛与生活与实际应用相联系，启发学生思考相关物理现象对科学技术以及人类社会进步的影响与作用，从而起到良好的教书育人效果。在课堂教学过程中，我们将一些比较便携的实验设备直接带入课堂，直观的演示给学生们观看，如我们针对角动量守恒这一知识点，将角动量守恒演示仪带入课堂演示给学生观看；针对单缝、光栅衍射等比较抽象的知识点，直接将半导体激光器以及单缝、双逢、光栅片代入课堂，在课堂讲授相关知识点的同时，直观演示给学生观看。对于体积较大，结构比较复杂，不便于运输的实验项目，我们采取了录像给学生观看的方式，如针对波动中驻波的气体火焰柱演示，针对磁学中超导的超导小火车演示，我们在课堂教学中都在讲授相关知识点的同时，同步播放视频录像给学生观看，使得知识点更加形象具体，学生学习兴趣浓厚，教学效果良好。此外，为了给学生自学提供方便，打破课堂教学时间、空间的限制，我们将演示实验项目的视频开放提供在物理实验中心网站上，全校学生可自由观看，随时随地对自己感兴趣的内容进行自学。
2开展演示实验探究性学习
我们将大学物理演示实验分为验证性实验和探究性实验两大类。验证性实验是对一些物理定律的直观展示，而探究性实验则包含更广泛的物理原理与更多值得讨论的物理内涵。相对与验证性实验，其更能使学生通过演示物理实验课程的学习而得到思维方法与创新能力层面的锻炼，也更有利于培养学生的科研能力，为学生向更高层次迈进打下良好基础。在每学期我们安排有兴趣的学生走进演示实验室，观看相关理论课程的实验演示。此外，在演示实验课程教学中，教师精心地为每个实验设计了探究性思考题，鼓励学生参与动手实践，引导学生通过查阅资料、理论探究、实验探究、改进性探究、拓展性探究和应用性探究等多方面开展实验的科学探究。实验室全天开放，相关实验室均配备专职实验教师，可以对学生感兴趣的实验的提供深入的指导。在开展探究性学习的过程中，我们广泛鼓励学生自由结组，以校级、省级大学生创新实验项目为依托，对自己感兴趣的问题，自主选题，在有教师指导下自由申报创新项目，开展相关课题研究工作。如针对电磁感应现象，学生在观看了相关演示实验后，提出能不能将电磁感应的原理用于为鼠标提供电能，在教师的鼓励下，几名学生组成研究团队，申报了校级创新实验项目，并成功获得资助，此后通过查阅资料，设计方案，反复试验等环节，成功设计完成了自供电鼠标原型，相关项目也顺利通过验收结题。学生们在完成研究工作后，反映通过对课题的系统研究，全面锻炼了自己的动手能力、创新能力，为自己进一步发展，向更高层次迈进打下了基础。再如，学生观看了傅科摆的演示后，提出能不能将太阳能供电与傅科摆演示相结合，做成太阳能驱动的环保演示实验，在教师的帮助支持下，相关几个学生组成的研究团队也成功申报了校级创新实验项目。
3构建大学生科技创新实验室
在教学改革中，我们构建大学生科技创新实验室，在整合物理实验室现有多余的实验仪器或旧仪器，收集旧设备、旧散件、旧材料的基础上，添置多功能温控焊台、教学实践用组合电动工具等，结合学校每年举办的创新设计大赛，建设创新实践基地，面向全校学生开展创新竞赛，对富有创新性的项目给予软硬件支持。学生可以自行安排时间到创新实验室进行创新实践并有实验室教师给予针对性的指导，好的获奖作品针对性的予以陈列展示，启发学生的思维，结合我校现有3个演示实验室和现有实验室，逐步建立科技演示室、创新实验室、作品展示陈列室等。最大限度发挥基地为学生提供充分发挥潜力和创造力的平台的作用。促进学生学习的积极性，也培养学生的科研能力和合作精神。学生参与创新活动，推动和促进基地的建设和发展。实施过程中师生合作共同参与项目研究的全过程，创建“项目探究式学习”模式。同时采用“学生负责制”的方式进行“，学生负责制”是指学生自己负责提出项目的研究内容与实施方案，然后由教师组织学生讨论，论证实验项目的可行性。如项目可行，学生及自己组成的研究团队将主导整个研究过程。在实践过程中，我们的指导教师在学生的创新项目中择优进行推荐，成功申报立项全国大学生创新创业训练计划项目一项、河北省大学生创新创业训练计划项目一项、校级大学生创新创业训练计划项目十余项。
4引入启发式教学模式
面对不同专业、不同学科层次组成的学生，物理实验欣赏课程中我们引入了启发式教学模式。传统的演示实验课程往往是通过教师机械的操作实验仪器，讲解实验原理，学生被动接受知识的过程来完成的。而我们所采取的启发式教学模式，首先由教师带领学生观察实验仪器，分析仪器设备构造，这使得对于机器设备没有相关操作经验和基础的文科类学生也能了解一些基本的仪器设备知识，为进一步自己动手操作演示实验设备打下基础，在此基础上由教师提出问题，学生们动手操作演示实验仪器观察实验现象，在师生互动讨论过程中总结实验现象，分析其中物理机制。通过演示实验课的教学实践与不断改进，不仅提高了学生的动手能力，培养了学生的参与意识，增强主观能动性，而且让学生能自主发挥想象力，不受实验教材中条条框框的限制，真正实现了理论联系实际。开课以来，学生兴趣浓厚，经常是下课后还在实验室流连忘返，不是在观看实验演示，就是在探讨实验中的现象，或者思考在实践中的应用。他们普遍反映，演示实验仪器种类多、内容新，既有古老的经典演示实验，又有新的融合多种现代科学技术的演示实验，通过演示实验课的学习，大学物理的理论知识不再那么抽象、枯燥、平淡难懂了，变得直观、生动、有趣，对培养学生的创新能力有很大的帮助，且与现实生活联系紧密。
5结语
总之，通过演示实验进课堂，开放大学物理演示实验室，构建创新实验室的手段，实现理论与实验课程的精确衔接，我们探索构建了一套具有工科院校学科特色的课程体系。籍此培养学生主动学习精神，分析问题、解决问题能力，加强学生创新思维能力，锻炼学生社会实践能力，提高学生的社会核心竞争力。对通识教育体系下创新应用型人才的培养具有重要意义，并可为其他基础学科与专业课程教学改革提供相关经验与参考，探索出一条适合工科为基础的综合性大学基础课程体系改革之路。
作者:薄惠丰 魏 环 张占新 王凤鸣 胡鸿奎 单位:华北理工大学理学院
【参考文献】
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［2］汪文明.大学物理演示实验教学研究[D].华中师范大学,2006.
篇7
3）客观条件限制影响实验教学效果的客观条件包括两个方面：一是实验仪器的损坏、实验场所的不足和实验经费的匮乏，这导致很多实验被迫取消；二是在有限的课堂时间内，学生既要熟悉各种实验仪器，又要进行实验操作，很难有时间分析和思考实验现象，这也影响着实验课的教学效果。
2计算机虚拟仿真技术的引入
随着图形图像、网络通信和面向对象建模等相关技术的发展，计算机辅助教学（CAI）越来越受到人们的重视。为了提高大学物理实验的教学质量，调动学生做实验的积极性，我们在大学物理实验教学中引入计算机仿真技术，并利用相关软件设计了仿真实验平台。借助该平台，学生可以逼真地完成大学物理实验课中的各种实验。仿真实验平台的引入是传统实验教学的有效补充。该平台具有以下两个方面的优势：1）教师可以提前把实验要求、目的和步骤等相关知识在仿真实验平台上，把需要使用的实验仪器、注意事项、预期实验结果等内容提前告知学生，让学生对整个实验过程有一个直观的认识。通过仿真实验平台，学生可以重复做某一虚拟的物理实验，这大大提高了实验教学的效率。2）学生能很方便地查阅大学物理学实验的相关内容，并能长时间地了解相关实验项目。虚拟仿真技术的引入克服了传统实验教学中存在的弊端。学生在仿真实验平台上的错误操作不会造成虚拟实验仪器的损坏，也不会造成学生的人身伤害，这不但避免了真实实验中的安全隐患，而且实现了实验器材的零损耗，节省了实验成本。目前，国内许多高校都在研究和开发仿真实验平台，由于各高校的实际情况、学生结构等存在差异，仿真实验平台也不会完全相同。根据我校的教学实际情况，我们有必要开发适合我校使用的仿真实验平台，这样才能进一步提高大学物理实验的教学质量。
3基于B/S结构的仿真实验平台设计
3.1总体架构
根据任课教师和学生提出的教学建议，我们设计了适合我校的大学物理仿真实验平台，并在该仿真实验平台上设定了三个角色：学生、教师和管理员。学生可以通过用户名和密码进入本系统中的学生模块，学生模块包括实验前、实验和实验后三部分。在实验前部分，学生通过预习掌握实验仪器的使用，并对虚拟实验做进一步的了解，为下一步的虚拟实验做准备；在实验部分，教师组织学生在规定的时间内，完成虚拟实验；在实验后部分，学生分析实验的结果和现象，并填写实验报告。教师可以通过工号和密码进入本系统中的教师模块，教师模块包括教学信息子模块、实验资料子模块、实验结果管理子模块和虚拟实验管理子模块。教学信息子模块主要用于教学信息，其作用是提醒学生学习相关的教学内容；实验资料子模块主要用于公布大学物理实验的教学大纲、相关课件和注意事项等内容，学生只能查阅教师后的实验资料；实验结果管理子模块主要用于教师评定学生的实验结果、实验心得和实验成绩；虚拟实验管理子模块是本平台的重要组成部分，也是我们设计仿真实验平台的一项重要内容，通过虚拟实验管理子模块，教师可以设置和制作虚拟实验项目。管理员可以设置实验人员的权限，限制实验人员的数量，还可以管理新闻公告模块和互动交流模块，以更好地为学校师生服务。
3.2仿真实验平台中实验项目的制作
为了保证学生做好仿真实验，教师需要制作仿真实验项目，所需要的实验素材主要从以下三个方面得到。
1）仿真实验平台中的“实验仪器”应与实际使用的实验仪器一致，这些“实验仪器”的图像通过照相机获得，再经过计算机软件处理，就可以成为仿真实验平台中的“实验仪器”。如仿真实验平台中的滑动变阻器经PhotoShop软件处理，得到了动态的滑片和静态背景。
2）为了实现仿真实验中学生与平台的交互性，我们增加了动态元件的响应事件。如在FLASH环境下，我们增加了滑动变阻器滑片的左右移动操作，设定了移动过程中不同位置所对应的电阻值。
3）实验仪器的三维图像可以通过3DMax软件得到，这种图像能显示仪器的内部结构，更好地满足物理实验教学的需求。目前，用于制作仿真实验项目的软件还有很多。除了上述软件外，我们还使用多种技术手段构建了仿真实验项目的场景，保证了这些实验项目在一般的网页中就能正常运行，满足了学生课外的学习需求。
3.3仿真实验平台的特点
在实际教学过程中，我们把仿真实验平台安装在网络服务器上。该平台由于采用的是B/S架构，对客户端的软、硬件要求较低，学生和教师通过网络浏览器就可以访问该仿真实验平台。虽然大学物理实验教学中引入的仿真实验平台有许多优点，但它仅仅是物理实验教学的一个有效补充。众所周知，物理学中的许多定理和结论都来源于实验，而实验结果因受环境等因素的影响而不会完全相同，这是在仿真实验平台上无法实现的。在真实的实验环境中，学生能操作实验仪器，观察实验现象，这与在仿真实验平台上移动鼠标、观看画面不可同日而语。因此，仿真实验平台可以帮助学生做好实验预习和课后复习，甚至完成虚拟实验，但却不能代替真实的实验。
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大学物理实验教学信息化就是以计算机、互联网等信息化技术手段带动实验教学、管理的科学化、现代化，以提高实验教学质量和效益的过程；它是将现代信息技术与先进的管理理念相融合，转变大学物理实验教学的方式方法、师生教学互动模式、管理模式、成绩评定模式，重新整合大学实验教学资源，提高实验教学质量、提高大学生科学素质和科研能力的过程。大学物理实验教学信息化管理的精髓是信息集成，其核心依托计算机数据库及其网络平台，数据管理系统把实验教学项目的选择、方案的设计、时间地点的安排、仪器的配置与准备、指导老师的选择、实验报告的撰写与收集、实验成绩的评价等各个环节集成起来，形成师生及管理者共享资源、信息，实行最优化原则来提高现有实验仪器设备的利用效率，充分发挥教师的能动性和积极性，同时在尊重大学生的自主性的基础上，激发其学习的兴趣、发掘其学习潜能，从而使大学物理实验教学取得良好的教育、教学效果。相对于传统的教学模式，实验教学信息化具有二大特征：一是改变实验教学的传统管理模式，实行立体全方位管理，实现对教师、实验课堂、实验设备、学生全面管理的管理目标。就得要求对实验教学管理进行深化改革，在现有信息资源共享的基础上，使教师与学生、教师之间、实验教学部门与理论课教学部门之间以及负责实验教学的部门与学校相关部门之间交流和沟通更直接，从而大大提高管理效率，降低管理成本。二是运用信息技术对实验教学的各个流程和环节（如教师、学生、教学过程、作业批改、成绩评定等）实行有效控制和管理，实现各种要素配置最优化、各个环节紧密结合而达到最合理化，即能实现资源共享，又可以达到实时监控。是故，信息化是当代大学物理实验教学发展的趋势。
3加大教改力度，实现大学物理实验教学信息化
实现大学物理实验教学信息化是一项较为复杂的系统工程，至少应进行以下几方面：第一，实验项目开设选择信息化改革；现代科学技术（物理学更甚）发展日新月异，作为物理学的基础课程——大学物理实验，其内容的选择必须与时俱进，体现现代科技发展变化的时代风貌，反映其时代特征。要开设好大学物理实验项目、确定实验内容（既适合本校学生的实际，又要体现现代科技发展要求），就要充分利用互联网等信息技术，搜集国内外大学物理实验开设的情况，通过网上调查，确准了解、把握本校学生的学习基础等实际情况，确定开设实验项目，并随着情况变化而不断调整，以确保大学物理实验教学目的的有效贯彻。第二，实验教学管理的信息化改革；实验教学管理信息化可分为三个层次：最高层次是学校层次，中间是教学系部层次，最后是实验管理员和任课教师层次。传统意义上的实验教学管理仅仅集中或注重中间层次，学校很少掌握实验教学的有关数据、信息，对开设了些什么实验项目、是谁主讲、实验计划、进度等等很少过问，这往往导致实验项目开设缺少顶层设计与指导，降低该课程教学目的的全局性、前瞻性；传统的实验教学管理也不太重视最低层次的管理，导致管理难以做到具体化、精细化。[3]由于信息技术的进步，为实验教学管理实行全面化、三层次协同化提供的技术支持，充分利用计算机和互联网等信息技术平台，学校从宏观上进行设计、指导，系部进行具体规划管理，将学校的意图、指导思想传达给授课教师，并将教师反映的信息数据汇总存档保存，同时向学校有关部门报备；教师与实验管理员合作，收集授课对象——学生的有关信息数据，在此基础上开设具体的、切实可行的实验项目计划，制成电子文档，发送给系部管理者。如此，对实验教学管理既可宏观调控，又能具体、精细到人，甚至到每一节课、每一个实验。第三，实行教学计划、教学方案、教学内容等有关课堂教学信息化；[4]实验教学是以学生为主体、教师为主导的双边活动，教学能否取得预期效果（使学生掌握相关知识、发展能力等）其关键在于教师的所作所为。教师的基本能力素养是比较稳定的，难以短时间内得以提高，但课前准备工作（主要包括教学计划、教学方案）可以做得尽可能的完善完美。将实验教学的内容、教学计划、教学方案进行信息化，能产生两个方面的良好效果：其一，科学合理的教学计划、适用完善教学方案公诸于网上，可供同行学习、参考，提高学习者的教学水平；其二，教学新手或教学水平较差的将其教学计划、教学方案公诸于网上，可以得到同行或水平较高者的帮助指导，再改进自己的计划与方案，快速提高自己的教学能力和水平。第四，学生课堂学习、实验操作信息化改革；[5]现代教学理论研究指出，现代课堂教学方式正向大众化和个别化方向发展。利用计算机、视频监控和互联网技术，将学生的课堂学习、实验操作实行信息化，教师可以轻松地监控整个课堂或多个课堂（主要是开放性实验）情况，尽可能地实现教学大众化，克服传统实验教学受场地和人数限制的缺点；另一方面，学生通过计算机和视频设备与指导老师直接对话，接受一对一的个别帮助与指导，实现课堂教学的个别化。第五，实现实验教学效果评估、考核、总结信息化；评估、考核是检验教学效果的方法手段。对学生实验考核实现信息化，即学生在装备计算机和视频监控设备的实验室完成考试考核，教师既可以得到学生考试的结果如实验报告，又可以了解掌握学生实验操作的过程，综合二者的情况，给出的成绩会更加科学合理；同时，利用计算机对试卷进行评判，可以减少人为因素，使之更为客观、高效，使教师从繁重枯燥的阅卷工作中解脱出来。每个学期或每门实验课程结束，教师写好总结与心得，电子文稿存档汇总，既可做考评依据，又可与同行或他人进行相互交流，或提高自己，或帮助他人。信息化是大学物理实验教学的发展趋势和方向，是一项富有挑战性的工作。需要我们不断地研究、探索、尝试，不停地总结经验教训才能逐渐地走向成熟、完善。
作者:周文真 单位:湖南科技学院
参考文献：
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[2]王素红.大学物理实验教学改革的尝试[J].工科物理,1998,(6):32-33.
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［38］Office of Academic Integrity University of Waterloo．Toward a Level Playing Field：Enhancing Academic Integrity at the UNIVERSITY OF WATERLOO［EB/OL］．（sine die）［2011-02-19］．uwaterlooca/academicintegrity/Report/Report_Towards%20a%20Level%20Playing%20Fieldhtml．
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1．从物理实验教学环节来培养学生的表达能力
一是要求学生要阐述物理实验原理．在初中物理实验教学过程中，教师要创设问题情境，鼓励学生用自身所掌握的物理理论知识来阐述物理实验原理，当学生阐述完之后，教师要指出学生表达的不严谨的地方，及时纠正，确保学生在表达物理实验时准确、简练．二是要求学生陈述物理实验操作．物理实验中会用到不同的实验器材，并且每一个实验操作都是按照相关的规定来进行的．所以在初中物理实验教学中，教师要求学生要自己组织语言将实验步骤描述出来，通过这种做可以锻炼学生的表达能力．比如:当老师要做“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”这一实验的时候，教师首先先让学生选出此次实验中所用到的器材，弹簧测力计、木块、木板、毛巾等．然后教师给学生示范每一个实验步骤，当老师示范完之后，教师应该让学生来将刚才老师的实验步骤总结出来．教师通过这样做既锻炼学生的表达能力，又加深了学生对此实验的理解和认识。三是要求学生描述物理实验现象．教师要求学生用语言将物理实验中所发生的各种现象描述出来．然而由于物理实验现象较为复杂，所以教师要发现学生在描述物理实验现象时的错误，让学生的语言变得越来越严谨．比如:当老师要让学生描述“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”这一实验的实验现象时，有的学生会这样说:摩擦力大小与材料有关，材料越粗糙，摩擦力就越大．根据学生的描述，教师要指出其中的错误，并且要告诉学生正确的描述方法:摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力就越大．通过这样做可以避免学生以后犯类似的错误，并且在潜移默化中也培养了学生的表达能力．
2．创设有效的教学情境，增加学生表达的机会
很多初中物理教师在开展实验教学活动的过程中，忽略了学生的学习主体地位，而只是简单的将学生定位于听众或观众的角色，未重视教师与学生之间的互动性，减少了学生自主操作和自主表达的机会．教师实验操作过程倘若忽视了学生的作用，则不利于增强实验教学的效果，而且无法增强学生的表达能力．主要是因为:物理实验过程仅依靠教师单独完成，而教师操作的较为熟练，学生往往还没有看清实验过程，实验结果就出来了．而学生在这种演示实验过程，很难将注意力完全集中起来，也很难展开深入思考，因而无法针对整个实验过程，进行有效表述．对此，教师应该采取措施克服这种弊端，首先，要重视学生主观能动性的发挥和言语表达能力的培养，让实验的过程变为师生互动交流过程，让教师的角色转变为实验的指导者，让学生成为实验的操作者和实验的表述者，提高学生的实验参与度．其次，整个物理实验教学过程，教师要努力为学生表达自身的观念创设良好机会．课堂上教师要巧设问题，鼓励主动探究，并且要求学生口头表述实验现象、实验目的等，对于有异议的问题教师可以让学生展开讨论交流，借助这种方式不仅锻炼了学生的表达能力，还增强了学生表达的逻辑性．
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在引入虚拟仿真实验教学平台以后，我们开始尝试使用新的虚拟实验室，选取了部分学生参与虚拟实验的教学过程，让学生和老师共同参与虚拟实验的设计、调试和研究。经过几年的教学实践，我们取得了一些初步的经验和结论。
2．1虚拟仿真实验可以丰富实验教学的内容
作为传统物理实验内容的重要补充，虚拟仿真实验也是学生认识物理现象，掌握物理知识的，培养实验能力的一个重要的途径。我们通过教学实践发现，虚拟仿真实验具有很强的可设计性，既可以完成一些传统的验证性实验，也能开发成为具有创新性的设计性实验和综合性实验，特别是对于一些物理原理较复杂的、实验图像较明显的力学和光学实验，使用虚拟仿真教学，更能激发学生学习物理实验的兴趣，增强学生的求知欲望。因此，恰当地使用虚拟仿真的实验内容不仅可以丰富传统的实验教学内容，也可以提高学生学习物理实验的兴趣。
2．2虚拟仿真实验有助于转变单一的教学方式
虚拟仿真实验的优势还在于可以转变单一的实验教学方式，学生通过计算机仿真软件，进入交互式的，友好的仿真界面，可以在无教师指导的情况下，自主地完成一些较为简单的仿真实验，得到相关的实验结论。因为所有的实验仪器都是虚拟的，因此学生可以进行多次尝试，也不会造成仪器的损坏，特别是对于一些复杂地，较危险的实验，虚拟仿真实验更是不可替代的。另外虚拟仿真实验还可以打破时间和空间的限制，仿真实验可以不用在实验室里完成，也可以在课后独立完成，这对于学生进一步学习和探索物理实验是非常重要，也可以极大锻炼学生的动手能力和创新能力。
2．3虚拟仿真实验有助于客观地反映学生的实验水平
除了让学生独立地完成普通的虚拟实验，我们还进一步鼓励学生参与虚拟仿真实验的设计和开发，让他们学习一些虚拟仿真软件(例如LAB-VIEW，MATLAB/SIMULINK)的基本知识，通过对实验原理的深入理解，抽象出物理模型，利用虚拟仿真环境，构建虚拟的实验仪器，最后调试仪器，得到正确的实验结论。这样既能客观地反映学生对实验目的、实验原理、实验步骤、实验图像和实验结论认知的全过程，也能全面反映学生完成实验的真实水平，也有利于对学生实验成绩客观评价，形成个体差异，提高学生学习物理实验的兴趣和成就感，从而提高物理实验课的教学质量。
2．4虚拟仿真实验在教学和管理上的不足
虚拟仿真实验不能完全取代传统的实验教学方式，它只是传统实验教学方式的重要的补充。在教学中我们也发现虚拟仿真实验的开设需要学生预先学习和掌握一些基本的计算机知识，需要学生对物理原理和物理模型有较深入的理解，另外学生参与虚拟仿真的信心和经验也是制约虚拟仿真实验教学成败的主要原因。此外，在虚拟仿真实验室的管理上也存在一些困难，特别是对虚拟仿真系统的开发和维护上更需要一些专业的管理人员，这也对实验室设备的管理上提出了更高的要求。
篇12
国家标准的论文格式
1987年，我国出台了《科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式》，把论文的编写格式分为四大部分：即前置部分、主体部分、附录部分和结尾部分。
前置部分：
封面。封面二（学术论文不需要）；题名页；序或前言（需要时）；摘要；关键词；目次页（必要时）；插图和附表清单（必要时）；符号、标志、缩略语、首字母缩写、单位、术语、名词等；注释表。
主体部分：引言-1
正文-2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
图1（或图2.1）
图2
表1（或表2.1）
结论
致谢
参考文献表
附录部分：（必要时）
附录A
附录B
B.1
B.1.1
B.2
图B1
表B1
结尾部分：（必要时）可供参考的文献题录；索引；封三、封底。
毕业论文的通用格式
对于毕业论文的格式，尽管每个学校的要求不同，文理科也有差异，但我们认为毕业论文至少有两个部分。
前置部分：封面、目录、写作提纲、标题、署名、摘要、关键词。
主体部分：绪论
本论
一、
二、
（一）
（二）
1.
2.
(1)
(2)
结论
致谢
注释（必要时），参考文献
参考范文：
大学物理实验信息化教学与物理实验教学方法的研究
摘要：信息技术将人类从形式化的脑力劳动中解放出来，为培养创新人才提供了任何时代都无可比拟的优越条件，作为教育工作者必须充分利用时代给予我们的优越条件，出色地完成时代赋予我们培养创新人才的历史使命。围绕培养学生的实践能力和创新能力，本文阐述了对以学生为主体、教师为主导的教学方法的研究及应用信息技术建立学生自主学习的网络环境和丰富的网络教学资源，营造教学互动的信息化平台，创造多元化教学模式的研究与教学实践。
关键词：大学物理实验；信息化教学；多元化教学模式；教学方法
一、信息化教学在大学物理实验中的作用和意义
20世纪末以数字化为核心的信息技术的高度发展，预示人类在本世纪又将经历一次重大变革。如果说19世纪的工业革命使人类从依靠体力的劳动中摆脱出来，那么今天的信息革命将使人类社会从繁杂的形式化脑力劳动中解放出来。大规模的记忆容量，亿次计算机的运算速度，互联网的交互管理能力，各种智能数据库、CAD等应用软件的功能，以及它们的准确性都是人脑所不能比拟的。21世纪人类对待这类脑力劳动将如同操纵机器完成体力劳动一样简单。也就是说在信息化时代，脑力劳动性质正在发生着深刻的变化。站在这个角度来思考，对未来科技人才的培养应着重探索、创新和开发方面能力的培养。信息时代需要大批有实践能力、创新能力的优秀人才，同时信息技术将人类从形式化的脑力劳动中解放出来，引发了信息化教育，为培养创新人才提供了任何时代都无可比拟的优越条件，作为教育工作者必须充分利用时代给予我们的优越条件，出色地完成时代赋予我们培养创新人才的历史使命。
物理实验是物理学的基础，大学物理实验反映了理工科及各个学科科学实验的共性和普遍性的问题。在培养学生严谨的科学思维、创新能力，培养学生理论联系实际，特别是与科学技术发展相适应的综合能力，以适应科技发展与社会进步对人才需求方面有着不可替代的作用。
近10多年来，围绕着培养具有实践能力、创新思维和创新能力的高素质人才，我校以教育部世界银行贷款项目、创建国家名牌课程、“985工程”、“211工程”教育部理工科基地建设、国家级精品课程建设、国家级实验教学示范中心等项目为依托，全面进行了实验课程体系、教学内容、教学方法、教学模式等方面的改革，在多年的教学实践中产生了教学理念先进，教学内容丰富，教学条件优良的优秀教学成果。学校实验教学硬件设备、实验室条件也发生了大幅度、跨世纪的改观，由过去的教学弱点转变为教学改革中的亮点。
当前如何进一步更新教育理念，深入进行教学改革；如何进一步巩固和用好已取得的成果，是目前我们面临的又一课题。尤其在实验教学师资队伍正在进行新老交替的今天，该课题显得更加重要。
我们认为实验教学方法的研究，尤其是如何真正在教学实践中实现以教师为主导、以学生为主体的教学方法研究是巩固十多年来的教学改革成果、进一步深入进行教学改革的重要内容和举措，也是实现教学目标的重要保证。
长期以来，我们的理工科教学，特别是物理实验教学长期受到教学环境和师资水平的限制，因袭多年的传统教学模式，客观上引导学生向形式化、记忆型方式学习，制约了学生的创新能力及科学素质的形成；近几年来我国面临高等教育从精英教育到大众教育的转变，学校扩大招生和培养学生实践能力和创新能力的教学目标都需要大量优秀的教育资源。优秀教育资源的缺乏成为严重困扰教学质量的难题，成为教学改革发展的瓶颈。针对上述问题，我们在大学物理实验课程体系、教学内容、教学方法和教学模式等方面进行了改革，并取得了显著成效。在此基础上，近几年来，我们以大学物理实验国家级精品课程网络资源建设为平台，运用信息化教育思想和技术进一步研究以学生为主体、教师为主导的教学方法，改革实验中的“模仿型”教学，建设丰富的优秀的网络教学资源，创造培养创新人才的新的教学模式、教学方法、教学环境，在教学实践中取得了很好的教学效果。
二、以学生为主体、教师为主导的物理实验教学方法的研究与实践
1、注重实验教学过程，激发学生的学习兴趣，引导学生在教学过程中积极思考
实验教学中获得实验数据，是实验课的必然结果，也是在实验课教学中师生都十分重视的重要环节，相对而言，对实验教学过程重视不够。从培养学生的素质和能力的角度来看，实验的教学过程非常重要。实验课的教学过程是提高学生知识，能力和素质的过程，也是正确获得实验科学数据的重要保证。
实验教学过程中的第一步，是引导学生读懂实验的原理、设计思想、实验方法及实验仪器的结构和运行机理等基本知识，只有这样，他们才能在实验教学课堂中积极思考，主动投入，发挥他们在实验教学中的主体作用，这也是实验课成败的关键。实验教学与课堂教学的知识密切相关，但是它们之间往往又没有直接一一对应的关系。在实验教学中，往往一个实验要用到几个学科领域的知识点，并且更加强调实验的方法和知识的综合应用，如何引导学生学会综合应用已学过的知识，并在此基础上学会新知识、新方法，这是实验教学中的重要环节，也是物理实验课教学中的难点。
我们在实验教学中，以实验方法为主线，应用精品课程丰富的网络资源，将学生已学过的知识作为切入点，采用研讨的方法引导学生学会读懂物理实验的原理，理解物理实验设计思想、实验方法，掌握物理实验的实验技能，有效地激发了他们的学习热情，实验教学实践中出现了学生主动参与，积极思考，勇于创新的热烈场面。
2、注重实验的设计性、研究性、开放性
实验的设计性、研究性、开放性是实验的教学方法的重要表现形式，同一个实验，同样的教学设备会因为教学方法的不同而产生不同的教学效果。传统教学模式常常是以教师为主体，学生照葫芦画瓢，抑制了学生主动性的发挥，使得本来就有限的教学资源没有发挥出最好的教学效果。注重实验的设计性、开放性、研究性是在在教学过程中真正实施以学生为主体、教师为主导的教学方法的具体体现，并能充分用好已有的硬件和软件教学资源。
开设设计性实验时，由教师给定的实验题目、实验要求及可供学生选择的实验条件，由学生自己提出设计思想、拟定实验方案，选择测量仪器、确定实验条件、实验参数，并基本独立完成实验的全过程。
开设研究性实验时，教师组织若干个基础物理实验涉及领域的课题，以科研方式组织教学。学生在通过查阅资料理解相关领域的基本知识、基本方法及其应用的基础上，在教师指导下确定研究课题或研究内容、设计实验方案、完成实验、最后写出研究性小论文等。研究性实验可以学生个体或团队的形式进行。
实验的开放性，是指实验的内容、时间和空间对学生开放。上述设计性、研究性实验内容和题目由学生自命题或部分自命题，由教师审核命题，并指导学生完成实验。
我校注重实验的设计性、研究性、开放性。在每一学期物理实验中都安排有设计性或研究性实验内容。设计性、研究性、开放性实验为学生提供了自主、创新学习的平台。学生在设计性、研究性、开放性实验中，积极思考，主动学习，找到了自己在实验教学中应有的主置，并从实验教学中获得了成就感、满足感。设计性、研究性、开放性实验在启发学生的创新思维、培养他们的创新能力方面发挥了很好的作用。
三、建设精品课程丰富的网络资源系统
营造培养学生创新能力的信息化物理实验教学环境
1、建立精品课程丰富的网络资源，营造教学互动的信息化平台
根据教育部有关文件精神，国家级精品课程，应是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程；应建立一个优质的课程资源体系和网络共享平台。
我们认为，国家级精品课程的优质网络资源体系建设是精品课程建设的重要方面。精品课程的网络资源系统必须能反映大学物理实验课程建设的先进理念、课程的体系、内容和教学方法；提炼物理实验课程的基本知识，基本思想和基本方法；体现先进的科学思想、科学方法和科学成果；提供学生独立思考、主动学习的平台和师生交互的平台。
我校大学物理实验精品课程网络资源系统综合了几十年来我校物理实验课程的优秀教学资源；融合了10多年来实验教学改革的新思想、新成果；反映了与实验教学相关联的现代科学技术的新思想、新方法；并不断提高实验的开放性、教学的交互性，满足了各层次学生学习的主动性。
我校大学物理实验精品课程网络资源系统按照大学物理实验课程的新体系提炼了实验课的教学大纲、实验的教案、实验的重点、难点、仪器的原理、结构、运行机理，使用方法和常见故障分析等指导信息；围绕学生实验课程的知识点提供了系统的网上讲座，以便学生从看起来零散的各个实验中，系统地领悟实验的思想、方法、技术和应用；为拓宽学生的知识面，围绕现代物理技术类实验和研究型实验提供了系统的网上现代物理技术讲座。目前我校大学物理实验国家级精品课程网络资源系统已包括4个学期，224学时，78个实验的授课教案和100多个实验的习题；由物理学史，物理实验方法，不确定度和数据处理方法，力、热、电、光学量的测量方法与应用，现代物理技术讲座等内容组成的28讲物理实验系列讲座；力、热、电、光、近代物理实验等各类常用仪器的仪器库，其中包括仪器的实物照片、内部结构、运行机理及使用指导等。为便于学生在教师指导下学习，资源库系统具有很强的交互功能和扩充功能。任课教师可以根据教学需要，在资源库系统中动态更新自己的教案，引导学生学会读懂实验，指导学生建立实验教科书与实验室实物仪器之间的联系，激发他们的学习热情，提高他们自主学习的能力。在几年的教学实践中产生了良好的教学效果，一批学生的优秀教学实践论文脱颖而出。目前在我校大学物理实验精品课程网络资源系统中精选了40篇学生的代表作。
2、建设基于web的远程仿真实验系统，营造多元化教学模式
物理学是以实验为基础的学科，物理实验教学对培养学生创新思维和实践能力以及对物理理论的理解将起到不可替代的作用。但是，在实际教学中，由于受到时间和空间的限制，在有限的学时内，要学生完全理解实验原理和仪器的运行机理，满足学生自己选择参数设计实验，或进一步做研究性实验内容的强烈欲望，有一定困难。学生往往在教师设定好的参数和步骤中完成实验的内容，这个过程中学生缺乏思考，很多是盲目操作走了过场，这样实际上把物理实验教学变成了一种呆板式的模仿型教学。要改变这种状态，就要发挥信息化教育的优势与实际实验的教学模式相结合，创新教学模式来解决。
由我校研制，高等教育出版社1996年出版的《大学物理仿真实验》就是一个具有代表性的创新媒体，是国际上第一套实验教学软件。它利用软件建模设计虚拟仪器，建立虚拟实验环境，学生可在这个环境中自行设计实验方案、拟定实验参数、操作仪器，模拟真实的实验过程，深化理解物理知识。《大学物理仿真实验》可用于学生预习、复习以及自学物理实验，营造了学生自主学习的环境和与真实实验相结合的二段式、三段式教学模式，并使实验教学在空间和时间上得到延伸。在此基础上，1999年以来建设在校园网上的虚拟实验远程教学系统进一步营造了多元化的物理实验教学环境和学生自主学习的平台。目前虚拟实验远程教学系统已包括力、热、电、光、近代物理实验在内的56个大学物理仿真实验，多年来在开设网上实验选修课、网上实验辅导课、强化师生间的交互，激发学生的主动性和学习热情，提高教学水平等方面发挥了很好的作用。
大学物理仿真实验软件是不断发展的教学媒体，它的动态更新、动态和维护是教学实践中迫切需要解决的问题。传统的教学软件方式是用光盘等硬拷贝模式，常常存在着升级和维护困难等问题。为此，近年来我们研究了基于web的大学物理仿真实验系统，用户无须手动安装仿真实验软件程序，只需通过浏览器就可实现仿真实验等各种类型教学软件的自动下载、更新、运行。基于web的大学物理仿真实验系统更方便更广泛地为学生提供了自主学习的平台、不断更新的优秀教学资源。同时也为解决由于扩大招生、培养学生创新能力需要增加的教学资源的问题提供了解决的途径。
3、建立网络选课系统，教学交互系统，管理系统，实现全方位开放的教学模式
开放性教学模式是满足学生个性化教学的模式。在开放实验室，学生可利用实验室提供的设备，在教师指导下，自己设立实验题目、设计实验方案完成实验，因此它能有效地满足学生求知、探索和创新的欲望，有效地培养学生的创新思维与创新能力，因此我们非常注重实验教学的开放模式。
为了对大面积学生实现在时间、空间、内容上的开放教学，我们建立了网络选课系统、教学交互系统和教学管理系统，并在2个学期内，对2800名学生开设的开放性实验教学中发挥了很好的作用。
4、建设《大学物理实验》(第二版)和立体化教材教材是教学的依据，它反映了教学思想、教学目标、教学内容和教学方法。由我校编写，高等教育出版社于2005年11月至2006年6月陆续出版的面向21世纪教材，《大学物理实验》(一、二、三、四册)(第二版)在第一版的基础上，融进了我校近几年来在教学、科研中积累的科学思想、科学方法、教学思想和教学成果。在反映我校大学物理实验教学的新体系、新内容的基础上，对教材中的大多数实验增加了设计性内容或研究性内容、研究型课题；并配有基于web的大学物理仿真实验系统、大学物理实验资源系统等。应用信息技术建设了体系新颖、内容丰富、适应于各专业、各层次学生多元化教学模式的立体化教材。
四、结束语
20世纪末以来以数字化为核心的信息技术的高度发展，带动了信息化教育的发展，营造了信息时代培养创新人才的崭新的教学环境、教学模式，教学方法，在教学中正在发挥着任何时代无与伦比的作用。任重而道远，如何进一步融合传统教育与信息化教育，培养出合格的新世纪创新人才是我们必须不断面对的课题，我们将为此坚持不懈地努力。
[责任编辑：文和平]
篇13
当前，我国正处于发展的重要战略机遇期，只有成为创新型国家，才能在激烈的国际竞争环境中占据主动，大力培养创新型人才，已成为各国实现经济发展、科技进步和国际竞争力提升的重要战略举措。这要求高校培养具有求新意识、勇于尝试、富有创新精神的大学生。大学物理实验是培养学生动手实践能力和创新能力的重要途径，实际教学中要避免以往教学中的问题，改变教学模式，充分利用资源，以培养具有科学探索精神的创新型人才为目标。
1 大学物理实验教学的现状
现行的大学物理实验课与飞速发展的现代科技相当不协调，课程模式陈旧、手段落后，不利于实验发挥对理论教学的促进作用，制约了创新型人才的培养，已不能适应社会发展的要求，主要表现在以下几个方面。
1.1 教学模式单一、教学内容固定
目前许多大学的物理实验课还是沿用旧的教学模式，由教师准备好实验器材，实验教学中教师带领学生熟悉实验器材，讲解实验原理、实验要求和注意事项。整个实验教学围绕教师展开，学生只是根据老师的要求进行实验验证，学生参与实验很被动，没有对实验进行深刻的思考，更不能对实验进行拓展或创新，这种灌输式教学不利于培养学生独立思考能力，也不利于学生个性与创新才能的发挥。
实验课程内容的设置上没有根据学生专业情况进行区分，实验内容都是相同的，而且部分实验内容陈旧，没有将物理实验与现代技术相融合，不利于激发学生的学习热情、拓宽学生的知识面，增强他们的综合能力。
1.2 实验教学时间不足，学生物理实验以完成任务为主
迫于课时的压力，课堂教学中学生独立思考的时间严重不足，教师代替学生进行思考，进而使得很多学生在做实验过程中对实验理解不透彻，实验目的不明确或做不出实验结果，甚至有些学生根本不知道自己要做什么，最后只是应付了事，出现编造实验结果的现象。调查发现由于实验时间的不足，学生实验失败后不能进行调整和改正重做实验，部分学生对物理实验有着强烈好奇心和浓厚的兴趣，但是由于没有多余的实验时间和可供探索研究的实验器材，使得对实验内容的创新和拓展无法实现。
1.3 教学评价方式单一，没有突出对学生能力的重视
大学物理实验成绩的评定以往采用“平时成绩+期末测试成绩”两者综合构成的方式，平时成绩包括实验课出勤次数以及每次的实验报告分数，期末成绩主要是期末笔试的考试成绩，与理论课考试类似。有些专业由于实验课时少甚至只有平时成绩。很明显，成绩考核的单一化没有体现出对学生动手能力和创新能力的重视，不利于激发学生实验探究的积极性。
2 大学物理实验教学模式改革的几点措施
2.1 改革教学模式，以学生为中心
确立“围绕办学特色，结合专业实际，引入现代技术，激发研究兴趣，提高创新素质”的目标[1]，实验教学不再以验证为主，而是以探究式为主导，提倡实验小组团结合作、互帮互助，鼓励学生发散思维，不断进行实验探索和创新。教师在实验教学中作为指导者引导学生对实验内容进行思考，实验小组合作讨论并解决实验中遇到的问题，然后根据实验数据得出一定的结论，最后由老师评定实验结果的准确性。在进行拓展性实验教学中，要给予学生充分的实验时间和实验资源，鼓励实验小组对创新实验大胆假设，共同讨论实验方案，合力完成探究工作。
2.2 更新实验教学内容，因材施教
在强调创新型人才培养的新形势下应对现有的实验课程进行改革，首先对实验内容进行调整，去除相对陈旧的实验内容，留下比较经典的实验，同时也引进些比较新颖的、能反映前沿科技的实验，使得在完成教学大纲的同时也能够通过更新实验内容激发学生的学习兴趣。另外根据不同专业的特点，开设与专业课程内容相关的物理实验课，例如师范专业学生主要完成用单摆测量重力加速度、牛顿第二定律的验证、非线性电阻的伏安特性等与中学课程有关的物理实验，对工程专业学生重点安排做流体力学综合实验、刚体转动的研究以及学习和设计不同类型的传感器等等。物理实验课程做到因材施教，满足不同专业学生的学习基础要求，为学生进一步的实验探究打好基础。
实际教学中将实验课分为演示实验课、验证实验课、探究实验课和趣味实验课。物理演示实验课程是通过观察、思考实验现象，对实验结果进行定性分析或简单的定量分析，不深究严格的理论知识。例如超导磁悬浮列车演示、光纤通讯演示、高压带电作业演示、光学幻象演示等实验在生活中有很多的应用，实验现象有很强的视觉冲击；另外对物理概念的描述直观、易于接受，不仅对学生理解物理概念有所帮助，还可以激发学生探索研究的欲望。验证实验课程主要是一些物理思想较强的经典实验，通过这些实验使学生学会设计实验，锻炼实验操作技能，提高数据处理的能力。例如惠斯通电桥测电阻、磁悬浮导轨测量运动物体的速度、液体粘滞系数的测定等一些经典的物理实验[2]。
2.3 鼓励学生进行拓展实验，培养学生创新能力
为培养学生的创新思维、调动学生科研探索和主动参与的积极性，学校开设探究实验课和趣味实验课，鼓励学生主动进行拓展实验。探究实验课中教师将学生分为若干实验小组，根据所学内容，由教师给出探究实验的课题方向（例如利用SPD、I-V变换电路和数字毫伏表设计光功率计，用超声波测量物体的位置及移动距离，设计一个函数发生器等等），学生利用n余时间查阅资料，通过小组讨论、与老师沟通完成实验方案的设计，自行安排实验时间进行实验，最后探究实验结果以小论文的形式交给老师。为了激发学生对物理实验的学习热情，更轻松、深刻地学习物理原理，学校开设趣味实验课[3]（例如自制彩色温度计、自制望远镜和显微镜、制作斯特林发动机等等），实验小组根据自己兴趣选做趣味实验并合作完成实验，最后以竞赛的方式展示学生们的实验成果。
2.4 建立开放实验室，设立模拟实验室
为了培养学生自主思考能力，提高实验效率，有必要将实验资源公开化、公有化。建立公共实验楼，开放实验资源，让学生能够在实验前充分了解各种仪器的功能、特点及使用方法，也可在实验失败后重新安排实验，实验室的开放也能使进行探究实验和趣味实验的学生有更丰富的实验资源和自由的实验时间。学生可通过实验资源管理系统查询实验资源及实验室使用情况，预约实验时间。实践表明，实验资源的开放，提高了实验效率，培养了学生创新研究的积极性。
对于自然科学前沿领域的高新技术实验，实验器材昂贵，学校实验资源无法满足过多的学生需求。设立仿真实验室，利用物理实验软件虚拟实验仪器，建立虚拟的实验环境，学生在这个环境中可以熟悉仪器操作，模拟真实的实验过程[4]，既可以检验实验设计的可行性，又可避免盲目进行实验，损坏实验仪器。利用电脑软件进行模拟实验还能克服实际实验带来的种种限制，可让学生充分发挥自己的想象，安全大胆地进行实验探究。
2.5 教学评价开放化
大学物理实验成绩的评定采取开放化的评定方式，即实验成绩的评定由知识考核、实验结果考核变为全面能力考核和综合素质考核，加强对学生的创新精神和创新能力的考核，做到全面评价学生的实际能力。实际授课中将学生分为若干科研小组，对小组实验操作情况以及实验报告进行评分，对于完成拓展实验或探究实验的小组额外加分奖励。实验课程期末的考核为一份实验论文和15 min左右的研究成果演讲。
3 结语
要培养独立、自主的创新型人才，教师在教学中就要做到“放开”，给学生足够的思考时间、足够的探索空间、足够的研究资源，教师作为学生科学探究的引导者、服务者，为提高学生创新能力而努力。物理实验教学模式的探究从来都不会结束，在今后的教学中会不断遇到新的问题，又会不断地寻找出路，解决问题，提高教学效率，激发学生学习兴趣，培养学生个人能力是教师永远的目标。
参考文献
[1] 许毓敏，钟宏杰.拓展大学物理演示实验的教学实践[J].纺织服装教育，2013，28（2）：158-161.
