大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)分析

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大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)過程中的重要組成部分之一，大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒊橄蟮睦碚撜n程教學(xué)與生動(dòng)有趣的實(shí)踐課程教學(xué)相結(jié)合，對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)員的分析能力、解決能力和創(chuàng)新能力具有非常重要的作用。對(duì)于高等院校，物理演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)必不可少，為使演示實(shí)驗(yàn)室的作用得到充分發(fā)揮，演示實(shí)驗(yàn)要在課程開展模式與演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上不斷改革創(chuàng)新，已適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展與變化。大學(xué)物理是一門培養(yǎng)和提高學(xué)員科學(xué)思維方法、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新意識(shí)的重要基礎(chǔ)課程，隨著教學(xué)改革的深入，演示實(shí)驗(yàn)逐漸受到人們的重視，各大院校紛紛開展物理演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。為更好地配合大學(xué)物理教學(xué)，我校分兩次購(gòu)買了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)儀器，建設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)室，充分發(fā)揮大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的作用。

一、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的作用

學(xué)員在物理學(xué)習(xí)過程中常對(duì)于一些不常見、復(fù)雜的物理現(xiàn)象缺乏感性的認(rèn)識(shí)而難于理解，因此如何把復(fù)雜抽象的內(nèi)容更清晰、更直觀地表現(xiàn)出來，讓學(xué)員更容易理解接受成為每位教師關(guān)心的問題。采用演示實(shí)驗(yàn)作為理論教學(xué)的輔助手段具有其他輔助手段不可替代的作用，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:首先是直觀性，通過演示實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)員更直接、更形象的理解物理現(xiàn)象背后的物理概念及規(guī)律；其次，物理學(xué)科是一門自然科學(xué)，在演示實(shí)驗(yàn)過程中恰恰可以把經(jīng)典知識(shí)以趣味性的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行展現(xiàn)，這種趣味性可以消除學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中對(duì)抽象及枯燥問題的畏懼之心，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)員觀察和分析問題的能力；當(dāng)演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可以使學(xué)員積極地領(lǐng)會(huì)物理概念建立物理思想，增強(qiáng)學(xué)員對(duì)外界的探索欲和求知欲。物理演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目種類繁多，其中既有海市蜃樓、陀螺儀等經(jīng)典的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，又有超導(dǎo)磁懸浮、全息照相、激光監(jiān)聽等融合多種現(xiàn)代前沿科學(xué)技術(shù)的演示探索實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能適應(yīng)不同專業(yè)的學(xué)員對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的不同要求，并且讓學(xué)員了解物理學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)在科技發(fā)展中起到的推動(dòng)作用。作為一所醫(yī)科院校，我校也大力開展物理演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室包含力、熱、光、電、聲等大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目70余項(xiàng)，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均與自然界中存在的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及人類的生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密。有些項(xiàng)目是利用物理學(xué)基本原理結(jié)合創(chuàng)造性思維設(shè)計(jì)制作出來的，通過生動(dòng)直觀的演示，培養(yǎng)學(xué)員觀察分析及思維能力，集知識(shí)性和趣味性于一體。

二、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的分類

1.按大學(xué)物理課的教學(xué)次序分類。可分為力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理，展現(xiàn)基本物理知識(shí)和理論在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。力學(xué)有錐體上滾、陀螺進(jìn)動(dòng)、飛機(jī)升力、看得見的聲波等演示儀；熱學(xué)有空氣熱機(jī)演示儀；電磁學(xué)有靜電除塵、輝光球、磁混沌擺、電磁炮等演示儀；光學(xué)有偏振光、視覺暫留、窺視無窮、莫爾條紋、雙折射等演示儀；近代物理有磁懸浮、3D影像、幻影成像等演示儀；還有一些是綜合演示儀器，如水滴發(fā)電演示儀等。2.按演示內(nèi)容分類。可分為物理現(xiàn)象的演示、物理概念及規(guī)律的演示兩部分。物理現(xiàn)象的演示是大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)中最為廣泛的，主要通過直觀簡(jiǎn)明的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸引學(xué)員的注意，鍛煉學(xué)員的觀察能力，激發(fā)學(xué)員的探索熱情。例如輝光放電實(shí)驗(yàn)，原理是低壓氣體在高頻強(qiáng)電場(chǎng)中產(chǎn)生放電現(xiàn)象。玻璃球內(nèi)為低壓氣體，球中央為一個(gè)黑色球狀電極，球底部有一塊振蕩電路板，通電后振蕩電路產(chǎn)生高頻強(qiáng)電場(chǎng)，球內(nèi)低壓氣體受到高頻電場(chǎng)的電離作用產(chǎn)生的輝光放電，當(dāng)用手觸摸球時(shí)，手指周圍會(huì)變得更加明亮。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)員了解到分子的電離、碰撞等相關(guān)知識(shí)。物理概念及規(guī)律的演示在大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)中也占有一定的比例，物理學(xué)中的很多概念都是比較抽象的，物理規(guī)律也比較復(fù)雜，通過直觀的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)員更容易理解掌握。如電場(chǎng)線和磁感線，在實(shí)際中是不存在的，是人們?yōu)榱朔奖忝枋龆傧氤鰜淼模ㄟ^磁鐵附近的小磁針我們可以觀察到磁感線的方向，觀察到其規(guī)律。

三、演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展模式

近年來，各院校針對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合院校自身的條件，提出了多種教學(xué)模式。很多院校現(xiàn)在采取的是以傳統(tǒng)的教學(xué)模式為主體，以多媒體、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為輔的教學(xué)模式。1.實(shí)驗(yàn)展示。實(shí)驗(yàn)展示是各院校傳統(tǒng)教學(xué)模式中應(yīng)用較多的一種，采用的方式主要為實(shí)驗(yàn)展廳和走廊展廳兩種方式，這兩種方式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中具有較強(qiáng)的靈活性[1]。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目旁邊都寫有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理及簡(jiǎn)要的操作步驟，學(xué)員可以自行學(xué)習(xí)，并根據(jù)自己的興趣自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，自主安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。對(duì)于一些現(xiàn)象明顯，直接就可以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，或者僅僅接通電源就可以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)設(shè)備常常以走廊展廳為主。通過將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行比較，就可以達(dá)到演示物理現(xiàn)象的目的。實(shí)驗(yàn)展示可以真正以學(xué)員為主體，培養(yǎng)學(xué)員的觀察能力，增加與理論知識(shí)的結(jié)合，提高學(xué)員對(duì)物理學(xué)科的興趣，但這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不能增強(qiáng)學(xué)員的動(dòng)手操作能力。對(duì)于一些易于操作、安全性高、不易損耗的儀器常常以實(shí)驗(yàn)展廳為主。學(xué)員可以通過閱讀相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目原理步驟后自行對(duì)儀器進(jìn)行操作，觀察物理現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)展廳里的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目給學(xué)員提供了一個(gè)動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，與走廊展廳相比能增強(qiáng)學(xué)員的獨(dú)立思考及動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)展示過程中，也可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將演示實(shí)驗(yàn)中儀器的簡(jiǎn)介、原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)小視頻等內(nèi)容，通過二維碼加移動(dòng)終端互聯(lián)網(wǎng)的形式進(jìn)行展示。學(xué)員只需用移動(dòng)終端互聯(lián)網(wǎng)掃描實(shí)驗(yàn)儀器上粘貼的二維碼來獲取相關(guān)信息，可以使學(xué)員更進(jìn)一步了解掌握實(shí)驗(yàn)信息，起到對(duì)實(shí)驗(yàn)展示的輔助作用。2.課堂教學(xué)演示。物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，在實(shí)驗(yàn)的過程中不斷的總結(jié)規(guī)律。在課堂理論教學(xué)過程中存在不易理解、抽象的內(nèi)容，如果只采取講授，學(xué)員不易理解掌握而失去興趣。通過課堂上對(duì)相關(guān)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)演示，不僅可以活躍課堂氣氛，學(xué)員也易于理解，增加學(xué)員興趣，提高整體教學(xué)效果。在課堂教學(xué)演示中，也可以增加計(jì)算機(jī)多媒體輔助教學(xué)，運(yùn)用多媒體制作、計(jì)算機(jī)模擬等方法來彌補(bǔ)有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目現(xiàn)象不明顯或者可觀察范圍有限的缺陷，起到對(duì)課堂教學(xué)實(shí)物演示的輔助作用[2]。3.開設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)選修課。由于各院校大學(xué)物理學(xué)時(shí)較為緊張，在理論課上只能展示一部分相關(guān)內(nèi)容的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為了將演示實(shí)驗(yàn)盡可能地發(fā)揮其作用，越來越多的院校開設(shè)了物理演示實(shí)驗(yàn)選修課，使演示實(shí)驗(yàn)成為一門單獨(dú)的課程，不受大學(xué)物理課程知識(shí)的限制，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加對(duì)理論知識(shí)的理解，給學(xué)員一個(gè)學(xué)習(xí)探索的平臺(tái)，提高學(xué)員的動(dòng)手能力[3]。

四、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的展望

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理教學(xué)中的一部分，只有在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不斷進(jìn)行改革與創(chuàng)新，才能充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)的作用。這種改革與創(chuàng)新應(yīng)主要圍繞演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式與教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容開設(shè)這兩個(gè)方面進(jìn)行[4]。教學(xué)模式上以突出學(xué)員為中心，采用開放式教學(xué)，使學(xué)員能夠自主學(xué)習(xí)、自由安排時(shí)間，增強(qiáng)靈活性，充分發(fā)揮學(xué)員的主觀能動(dòng)性，同時(shí)可以結(jié)合多媒體演示，可以借助二維碼加移動(dòng)終端互聯(lián)網(wǎng)來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。項(xiàng)目?jī)?nèi)容開設(shè)上要多增加探索性創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，緊跟科技發(fā)展的步伐，讓學(xué)員了解掌握最新、最先進(jìn)的理論知識(shí)，開闊學(xué)員的視野，提高學(xué)員的創(chuàng)新能力。

五、結(jié)語

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)將抽象的理論課程教學(xué)與生動(dòng)有趣的實(shí)踐課程教學(xué)相結(jié)合，通過直觀簡(jiǎn)明的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸引學(xué)員的注意，鍛煉學(xué)員的觀察能力，激發(fā)學(xué)員的探索熱情，在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不斷改革與創(chuàng)新，最大程度發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的作用，從而進(jìn)一步培養(yǎng)并提高學(xué)員的分析能力、解決能力和創(chuàng)新能力，為社會(huì)輸送合格優(yōu)秀的人才。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]肖瑞，劉敏.大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室的擴(kuò)大建設(shè)與管理[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2018（02）:183-186.

[3]王剛，徐義爽.大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式分析[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2014（13）:107-108.

[4]劉淑娥，拾景忠，孫鐳.大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)踐與思考[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011（6）:192-194.

作者:張 敏 曾召利 余書雄 單位:1.空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院數(shù)理教研室 2.陜西省西安市高新一中灃東中學(xué)