[摘 要] 众所周知，物理学是一门建立在实验基础之上的自然科学。近代以来，物理学得到了突飞猛进的发展，每一次的发展均离不开物理实验的有力推动，例如，新物质的发现及奥秘探究、物理理论向现实技术生产力的转化等。随着我国教育的不断发展，大学的物理实验教育逐渐成为我国教育发展的重点，同时，通过将教育概念纳入主流教育发展，通过改革实验教育，加强大学物理的创新实验教育内容，促进我国大学物理实验教育教学的整体创新能力。目前，我国正研究如何加强大学物理实验教育的问题。通过大学物理实验教学增加学生的物理知识储备量，同时提高学生的实验能力。
[关 键 词] 大学物理;实验教学;创新能力
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）18-0182-02
实验教育是人才开发以及提高学生综合技能和培养学生创新和实践能力的一个重要手段，也是学生实践培训的一个重要组成部分。学生通过物理实验，能够提高自身分析和解决问题的能力。通过鼓励学生进行研究和创新，提高大学物理实验教育的实用性，同时保证了实验教育的教学质量，满足了社会对人才发展的必然需求。大学物理实验的创新是高等教育工作者的一项长期任务，使学生能够更好地了解知识，不断提高自身的综合水平是大学物理实验教育创新的关键。高等教育的重点是为国家提供创新型和发展型人才。因此，我国教育工作者应当提高学生的创新精神，在实验创新中培养更多具有创新意识的人才。目前，我国高等教育的核心任务是如何实现大学物理实验教学的创新。在大学物理教学和实验实践中对如何发展学生的创新能力进行了进一步的研究，特别是在创新教育概念方面，通過加强实验性教学团队综合水平以及创新教学内容等方面进行了突破性的尝试。本文通过实验性教学的创新性研究，提出如何提高大学物理实验的创新能力，并努力在教学实践中取得更好的成果。
一、目前大学物理实验教学中存在的问题
大学物理实验是基于物理知识学习的基础上为学生提供的一个物理实验方案的验证场所，它不仅能够为学生提供严格和系统的实验技术培训，使他们能够获得进行物理实验的基本知识、方法和技术，同时也提高了学生的物理思维和创新精神，从而使学生能够结合理论与现实的分析与解决问题联系起来[1]。
1.长期以来，大学物理实验教育主要依靠教育制度和教学内容，这种教育制度和内容多年来没有改变，与现代物理中迅速发展的新理论和技术脱节。在实践中，大学物理实验被看作是课堂教学的一个附属功能，仅能够实现简单和反复地核查教科书中的基本物理规律，无法更深层地进行探讨。在大学物理教学的过程中，学生对基础物理课感到厌烦，这严重妨碍了学生开展物理思维方法的主动性、创造性以及学生发展。
2.大学物理实验教育教学中，每次实验为两小时，在此期间必须完成实验、仪器操作的熟悉以及实验内容原则的了解等一系列实验前所需要了解的知识。通常来讲，教师仅教授实验原则以及实验程序，同时简单传授固定装置和仪器操作方法等，使学生没有多少时间进行思考，因此盲目操作实验仪器，导致学生被动接受知识。
3.实验是物理学的基础，物理实验的概念和模式主要是通过不同类型的实验发展和确定的。然而，在理论教育中，概念形成过程缺乏实验的背景。尽管学生在课上对物理相关概念有所了解，但他们无法从根本上了解物理学家实验设计的目的和方法，也不知道最终会得出哪些明确的物理规律。此外，在实验中缺乏思考过程，仅通过形而上学的理论知识了解物理实验的内容而不了解其实验的目的，不仅无法培养学生的物理意识，同时也限制了学生的思考。
二、课程改革的实践方法
目前的大学物理实验教学模式不符合21世纪物理技术发展的需要。因此，必须建立一个适应现代物理技术发展的新的教育体系，以促进现代物理技术发展，为未来物理学科的发展奠定坚实的基础。
（一）以培养学生自主创新为目标，建立物理实验课程新体系
基础物理学实验课程系统分为三个部分，分别是基本仪器实验、基础实验和创新实验。基础物理学实验课程系统实现了从低到高、从基础到高级的逐步改进以及从获得知识到综合能力的发展。基础物理学不再仅仅是课堂教学内容的重复和认证，而是将电力、光学和现代物理学等独立学科结合起来的实验。通过建立物理实验课程新体系，了解物理实验基本物质的测量、基本实验工具的使用、基本实验技术的培训以及创新的实验方法尝试。通过建立物理实验课程新体系，将基本类型的实验逐渐增加至综合实验的难度，并使之不断扩大和双薪。物理实验课程新体系中的创新性实验要求学生在教师的指导下设计自己所感兴趣的物理课程，通过一系列的物理实验，使学生能够形成一种综合的创新思想。学生通过设计实验以及在实验中获得的成功和失败的经历，能够了解更多的实验操作经验，从而达到提高物理实验质量的目的。
（二）注重大学物理实验内容的时代性与先进性
大学的物理实验必须与现代物理实验相适应，以激发学生学习的热情和动力。此外，可以将现代物理技术的成果纳入传统的理论中，以更好地实现创新性实验的发展。在物理实验课程新体系中，通过成功地将计算机技术、光学技术、光谱学、磁共振、核物理学、弹性X射线显微镜、光谱学等现代物理成果应用于学生的物理实验中，实现了现代大学物理实验的时代性和先进性[2]。
三、创新教育理念
在目前大学实验物理教学活动的框架内，为了提高大学实验物理教学的效率和实验教学的质量，实验教师应当转变教育的理念。在课堂上，教师要积极创造有利条件让每名学生均能在互动、沟通及探究中发挥各自的智力优势，增强每位学生的自信心，并主动投入紧张的学习中。在实验教学中，教师要努力放松学生的心理包袱，这是推行创新实验教学的要旨，不能由于学生回答或理解错误便遭到负面评估，这样，大家才会全身心地投入实验问题的思考中。此外，在大学物理实验教育过程中，要求学生在每次实验之前编写并提交一份详细的报告，包括实验的目的、实验的原则、使用的工具、实验数据表、实验步骤和预防措施。与此同时，不少实验可借由电子计算机变革陈旧的实验方式，并时刻增强实验测量的速度及精确度。把这一系列实验教学系统的基本原理及整体框架告知学生，使其经由实际的操作、测量及观察深切地领悟当代物理科学的魅力，并激发学生对物理实验奥秘的探究欲望，同时有助于提高学生的综合实践能力。
四、创新实验教学内容和方法
（一）增设虚拟仿真实验
虚拟模拟实验教育是高等教育实验示范中心建设的一个重要组成部分，它有助于实验教育的改革和创新。虚拟模拟教学实验项目是信息和通信技术创新的一个重要组成部分。我国颁布的“教育部关于全面提高高等教育质量的意见”和“教育信息化十年发展计划（2011—2020年）”等文件中提出了提高实验教育的发展是当前我国教育发展的重点。因此，为了逐步将实验教育的内容与信息技术结合起来以提高实验教育的质量和专业水平，应当将物理实验的教学内容进行整合和优化。
（二）将Mathematica和Origin引入实验教学
Mathematic是一种数学软件，Orgin是一种图形显示和数据分析软件，两种软件都具备较强的功能，同时具有操作简单的特点，广泛应用于数学工程和物理应用中。通过将Mathematica和Origin引入实验教学，利用数据、功能和图形组合对实验数据进行处理和分析，用数字模型模拟实验结果，并将不同实验结果进行比较。
（三）加强实验教学团队建设
实验团队是实验教育、物理研究、实验室建设的一支重要力量，是创造教育内容和改革实验教育的关键，也是提高教育质量的一个重要手段。通过建设实验教学团队，以教学名师为核心骨干，采取有效的措施实现建设实验教学与理论教学队伍互通，实现教学团队建设的发展骨干相对稳定和结构合理的实验教学团队[3]。
（四）以赛促教，重视学生实践和创新意识的培养
物理競赛为激励学生创新提供了强有力的支持，一方面鼓励学生在过程中突出积极性和创造性，提高他们的实际动手能力和团队意识，另一方面为教育改革提供了一个新的平台。近年来，物理示范中心的工作重点是发展学生的操作能力和基本技能，积极组织学生参加学科竞赛，以提高学生对物理实验的认知。例如，我国教育学院物理教育专业委员会为大学生和研究生举办了关于物理创新实验的全国竞赛，在国家高等物理教育研究所的支持下，通过高水平的教育竞赛，提高了学生操作和创新的能力，同时也实现了教学实验的优化[4]。通过举办竞赛，提高了学生的物理应用能力、创新能力以及技能发展。通过参加物理实验竞赛，与过去相比学生的操作能力大幅度提高，这不仅有助于提高学生的学习能力和团队精神，而且也有助于提高学生的实际操作能力和创新能力[5]。
在过去几年中，由于实验教育的改革和创新，学生参与实验的主动性和兴趣大幅度增加，不断提高了自身的实验设计以及实验数据处理能力。通过物理知识的学习，培养了学生物理实验创新的能力，同时也加强了物理实验基础设施建设，在培养学生创新能力方面发挥了重要作用。希望能够通过物理实验教育真正达到提高学生的创新能力，为物理实验教学夯实基础[6]。
参考文献：
[1]代伟，徐平川，陈大红，等.培养学生创新能力的大学物理实验教学体系研究[J].大学物理实验，2013，26（4）：107-110.
[2]张海峰，毛建瑞，刘一.创新人才培养视域下的高校教学实验室综合改革[J].实验室研究与探索，2017，36（11）：246-251.
[3]张亚萍，张令坦，马红章，等.物理实验创新平台环境协同体系建设与实践[J].实验技术与管理，2018，35（4）：30-33.
[4]李永涛，毛巍威，刘猛洪，等.提高大学物理实验教学质量的思考[J].大学物理实验，2013，26（1）：117-119.
[5]李春芳.大学物理实验教学改革探讨与分析[J].吉首大学学报（自然物理版），2011，32（3）：120-123.
[6]彭小建.高等教育新常态下虚拟仿真实验教学中心建设探索[J].实验技术与管理，2016，33（10）：237-240.
编辑 冯永霞
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