１、國內(nèi)外大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

如北加利弗尼亞大學(xué)的力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)演示兩個(gè)分別為１ｋｇ和１磅的黃銅棒，長度的標(biāo)準(zhǔn)演示為米尺，以幾根自制的棒子演示矢量的加減，一張美鈔測(cè)反應(yīng)時(shí)間，這也說明了他們的教學(xué)理念，能夠讓學(xué)生看到的就一定要讓他們親自去感受和體驗(yàn)，用最簡單的東西去展示最基本的原理和概念．德國物理演示實(shí)驗(yàn)有著深厚的群眾基礎(chǔ)，從博物館到走廊實(shí)驗(yàn)，從經(jīng)典的演示實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)代科技，處處滲透著創(chuàng)造性的物理演示實(shí)驗(yàn)．華東師范大學(xué)物理系宣桂鑫教授，復(fù)旦大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心沈元華教授等對(duì)德國大學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了考察，他們發(fā)現(xiàn)德國干脆將“普通物理”稱為“實(shí)驗(yàn)物理”，在基礎(chǔ)物理教材中編入大量的演示實(shí)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)象的描述非常詳盡．德國物理界流傳著這樣的說法：沒有演示實(shí)驗(yàn)的一堂課是不可想象的．對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的重視由此可見一斑．我國的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)處于一個(gè)比較尷尬的地位，大學(xué)物理的課時(shí)被壓縮，分組實(shí)驗(yàn)又占據(jù)了大量的時(shí)間．由于擴(kuò)招班額都比較大，教室分散，將實(shí)驗(yàn)儀器搬進(jìn)課堂非常麻煩．特別是隨著老一代畢生從事物理演示的老教師的退休，年青一代教師又擅長用多媒體課件來演示物理過程，演示實(shí)驗(yàn)不再受到青睞．在實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)上，國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)一般投入較多，有教學(xué)軟件、投影片、走廊演示和趣味物理演示等，各學(xué)校能開設(shè)實(shí)驗(yàn)的個(gè)數(shù)從１００到２００不等，地方本科院校則由于經(jīng)費(fèi)的原因?qū)ρ菔緦?shí)驗(yàn)的投入較少、起步較晚，但是近年來隨著國家對(duì)教育投資的進(jìn)一步加大，地方本科院校也逐漸認(rèn)識(shí)到物理演示實(shí)驗(yàn)的重要性，相繼建立起專門的演示實(shí)驗(yàn)室，對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)研究也逐步展開．由此可見，針對(duì)地方本科院校的實(shí)際情況，如何在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上開發(fā)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)是值得研究的問題．

２、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的分類

２．１演示物理現(xiàn)象

這一類是大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)中最廣泛的，通過簡單明了的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸引學(xué)生的注意，鍛煉學(xué)生的觀察能力，激發(fā)學(xué)生的探索熱情．例如低壓放電實(shí)驗(yàn)，空氣在低壓的時(shí)候容易被擊穿，產(chǎn)生放電現(xiàn)象．通過一個(gè)機(jī)械泵將真空管中的空氣抽成稀薄空氣，然后在真空管兩端加壓，電壓加到一定程度時(shí)就可以看到真空管中的輝光放電，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以促使學(xué)生了解分子的電離、碰撞和分子平均自由程的相關(guān)知識(shí)．

２．２演示物理概念

物理學(xué)中的很多概念比較抽象，有些是人們?yōu)榱朔奖忝枋黾傧氤鰜淼?，如電?chǎng)線和磁感線，我們可以通過演示實(shí)驗(yàn)很形象地將其展現(xiàn)出來．如對(duì)電場(chǎng)線的演示，準(zhǔn)備一個(gè)玻璃槽，用兩個(gè)球形電極代表兩個(gè)點(diǎn)電荷置于槽底，槽內(nèi)裝滿混有發(fā)屑的蓖麻油，給電極加上電壓之后，用絕緣棒適當(dāng)攪拌混合物，可以發(fā)現(xiàn)發(fā)屑的排列有規(guī)則，與兩個(gè)點(diǎn)電荷之間電場(chǎng)線極為相似，再將圖像用投影儀投射到屏幕上就可以將電場(chǎng)線這個(gè)極為抽象的物理概念形象而具體地表示出來．

２．３演示物理規(guī)律

有些物理規(guī)律比較復(fù)雜，通過直觀的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的觀察、思考可以更加透徹的理解，如晶體的雙折射現(xiàn)象．準(zhǔn)備方解石晶體一塊，氦氖激光器和接收屏各一個(gè)，將激光束射入晶體，可以在接收屏上觀察到兩個(gè)光斑，以激光束為軸旋轉(zhuǎn)方解石可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)光斑不動(dòng)，而另一個(gè)光斑隨之轉(zhuǎn)動(dòng)．通過生動(dòng)的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和教師適當(dāng)?shù)陌鍒D講解，就可以幫助學(xué)生理解雙折射現(xiàn)象在晶體內(nèi)部的成因．

３、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)創(chuàng)新

３．１教學(xué)方式的創(chuàng)新

在以往的教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)有課堂演示和實(shí)驗(yàn)室集中演示兩種方式．實(shí)驗(yàn)室集中演示，由于在短時(shí)間內(nèi)展示大量的實(shí)驗(yàn)，主要有以下弊端：單個(gè)實(shí)驗(yàn)的展示時(shí)間不長，學(xué)生的觀察浮于表面，沒有深入思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理本質(zhì)；學(xué)生沒有參與操作而使得許多實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)不被關(guān)注，而許多實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)往往最能反映該實(shí)驗(yàn)的物理本質(zhì)；交流討論的缺乏，真理越辯越明，交流和討論不但知道自己懂什么，而且能發(fā)現(xiàn)自己不懂什么．針對(duì)以上的弊端，我們?cè)诮虒W(xué)中采取了一些措施加以改進(jìn)．

（１）激勵(lì)學(xué)生預(yù)習(xí)

如果第二堂課有演示實(shí)驗(yàn)，可以將演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容分解成幾個(gè)問題，將這些問題在第一堂課下課之前布置給學(xué)生．學(xué)生可以通過閱讀教科書或者是通過網(wǎng)絡(luò)獲得答案，對(duì)于不能解決的問題自然會(huì)帶到課堂來尋求教師的幫助．對(duì)于預(yù)習(xí)的環(huán)節(jié)筆者一般是采取抽查提問的形式來檢驗(yàn)，將成績計(jì)入到考核成績．

（２）鼓勵(lì)學(xué)生操作

對(duì)于某些危險(xiǎn)性、技術(shù)性要求不高的實(shí)驗(yàn)一定要鼓勵(lì)學(xué)生自己操作，如縱波的演示、完全彈性碰撞等．對(duì)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)筆者將實(shí)驗(yàn)的操作步驟分解成若干步，讓學(xué)生在關(guān)鍵的環(huán)節(jié)自己操作，觀察和思考實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的物理現(xiàn)象．對(duì)于某些簡單的實(shí)驗(yàn)則鼓勵(lì)學(xué)生操作和思考：如帶靜電的玻璃棒使輕質(zhì)的易拉罐滾動(dòng)，可以通過比賽的形式讓學(xué)生如何使其滾動(dòng)得比較快，引導(dǎo)學(xué)生討論里面涉及到的力學(xué)、電學(xué)知識(shí)．

（３）激發(fā)學(xué)生討論

討論的過程是將學(xué)生獲得的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和知識(shí)明晰化的過程，在每個(gè)演示實(shí)驗(yàn)完成之后都要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)存在爭議的問題進(jìn)行討論．比如“電磁炮”實(shí)驗(yàn)，很多學(xué)生想不明白“子彈”是怎么樣獲得動(dòng)量飛出去的．我們是讓學(xué)生仔細(xì)觀察“炮管”和“子彈”的結(jié)構(gòu)，特別是尾端的線圈，然后讓學(xué)生自己操作實(shí)驗(yàn)，分析討論線圈和子彈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流和感應(yīng)磁場(chǎng)，并分析排斥力產(chǎn)生的原因．討論不但可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理本質(zhì)，也有助于發(fā)現(xiàn)和提出新的問題．

（４）培育創(chuàng)新思維

新時(shí)代的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)是聯(lián)系書本理論知識(shí)與學(xué)生科研創(chuàng)新的紐帶，是與理論教學(xué)和大學(xué)物理分組實(shí)驗(yàn)平行的第三極．大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)往往面對(duì)的是大學(xué)低年級(jí)學(xué)生，在中學(xué)應(yīng)試教育的影響下，要想使學(xué)生擺脫“被動(dòng)”學(xué)習(xí)的桎梏，則需要教師營造創(chuàng)新的氣氛、提供創(chuàng)新的環(huán)境．首先要讓學(xué)生從整體上把握知識(shí)框架，通過演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白獲得相似現(xiàn)象的方法并非唯一；其次應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生捕捉關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并對(duì)其分析判斷，合理地選擇實(shí)驗(yàn)元件和判斷實(shí)驗(yàn)操作的正確性以理解實(shí)驗(yàn)方案的多樣性．因此大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)不但能夠增加學(xué)生的知識(shí)量、能夠培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決問題能力，而且能養(yǎng)成學(xué)生崇尚科學(xué)、敢于創(chuàng)新的精神，通過團(tuán)隊(duì)的協(xié)作培養(yǎng)學(xué)生收集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、合理表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的語言駕馭能力．

３．２教學(xué)模式的創(chuàng)新

隨著教學(xué)投入的不斷增加，大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也得到極大的改善，演示實(shí)驗(yàn)儀器的配置和實(shí)驗(yàn)室的管理都得到規(guī)范，如果我們的教學(xué)模式和教學(xué)理念還是停留在老階段，僅僅依賴于課堂演示和集中演示，這樣必然導(dǎo)致教學(xué)效果的差強(qiáng)人意．因此我們針對(duì)本校學(xué)生的實(shí)際情況對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式進(jìn)行了研究，主要有以下三個(gè)方面．

（１）開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)有廊設(shè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室開放兩種形式，清華大學(xué)和中南大學(xué)都在教學(xué)樓設(shè)置有走廊演示實(shí)驗(yàn)，湖南大學(xué)采用櫥窗圖文介紹和多媒體觸摸屏演示的形式向?qū)W生開放，北京交通大學(xué)則建設(shè)了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上預(yù)約，學(xué)生可以通過網(wǎng)上預(yù)約到開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究．所有這些有益的嘗試都給學(xué)生帶來了方便，也促進(jìn)了學(xué)生思考問題能力的提高．由于投入方面的原因，筆者所在學(xué)校對(duì)以上的方式進(jìn)行了折衷，常規(guī)的教學(xué)方式還是課堂演示和實(shí)驗(yàn)室分組演示．演示實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員定時(shí)將實(shí)驗(yàn)室開放，面向所有在校學(xué)生，使有興趣的學(xué)生有充分的時(shí)間可以觀察課堂或者分組演示時(shí)沒有時(shí)間做的實(shí)驗(yàn)．

（２）利用演示實(shí)驗(yàn)室開展科技創(chuàng)新活動(dòng)

開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以吸引大量優(yōu)秀的學(xué)生，俗話說，興趣是最好的老師．演示實(shí)驗(yàn)室眾多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備給了學(xué)生思考和挖掘潛力的平臺(tái)，也能夠培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行初步科學(xué)研究的能力．一方面通過開放實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生動(dòng)手操作的空間，學(xué)生可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，或者在對(duì)物理過程理解的基礎(chǔ)上重新制作實(shí)驗(yàn)裝置，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力；另一方面在演示實(shí)驗(yàn)室設(shè)置一些科研題目供學(xué)生選擇，學(xué)生可以通過小論文的形式或者是小制作的形式交給任課教師或者實(shí)驗(yàn)員，題目的完成作為學(xué)生平時(shí)成績的一部分．

（３）演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)空間的建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)空間的建設(shè)在很多學(xué)校已經(jīng)試點(diǎn)開展，并且取得了較好的效果．傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是學(xué)生獲取知識(shí)的主要途徑，但是隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，我們意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)空間可能是學(xué)生獲取知識(shí)的另外一個(gè)有效途徑．我們通過課程建設(shè)為契機(jī)，利用現(xiàn)代教育技術(shù)將原本只能利用數(shù)字電視或者專用計(jì)算機(jī)輸出的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源上傳到自己在世界大學(xué)城的主頁．學(xué)生對(duì)于自己所學(xué)知識(shí)最信任和最愿意咨詢的對(duì)象往往是自己的老師，因此在教師自己的網(wǎng)絡(luò)空間中上傳與課程相關(guān)的文獻(xiàn)和視頻可以方便學(xué)生的查閱和下載．

４、演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的創(chuàng)新

４．１構(gòu)建學(xué)院系部兩級(jí)管理演示實(shí)驗(yàn)室管理體制

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室是大學(xué)里面使用率最高的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地之一，實(shí)驗(yàn)儀器正常運(yùn)行是實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到保證的前提條件，因此必須制定完善的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理機(jī)制．比如可以實(shí)施教研室主任負(fù)責(zé)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)室主任負(fù)責(zé)演示實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)則系部協(xié)調(diào)分工合作．

４．２教學(xué)團(tuán)隊(duì)的組建

大學(xué)的魅力在于不僅具有先進(jìn)的設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室，更在于有知識(shí)淵博的教師．優(yōu)秀的大學(xué)教師不但應(yīng)該系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，而且也應(yīng)該從事本專業(yè)前沿科技的研究．中南大學(xué)就曾經(jīng)采取強(qiáng)力的措施鼓勵(lì)年輕教師從事科學(xué)研究，因?yàn)橹挥羞M(jìn)行過科學(xué)研究的教師才能更深刻體會(huì)什么是“創(chuàng)造知識(shí)”，才能教會(huì)學(xué)生怎么樣探索創(chuàng)新，而不是單純的“教書匠”，這一點(diǎn)對(duì)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)顯得更為重要．一方面應(yīng)該重視青年教師的培養(yǎng)，通過老教師的“傳幫帶”使青年教師掌握授課技巧，通過激勵(lì)手段激發(fā)青年教師的鉆研熱情；第二方面要形成合理的教學(xué)梯隊(duì)，學(xué)科的發(fā)展壯大離不開成熟的教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，組建以學(xué)科帶頭人、學(xué)術(shù)骨干力量和青年骨干教師三個(gè)梯隊(duì)的層次結(jié)構(gòu)，通過制定激勵(lì)政策來激發(fā)各梯隊(duì)教師的教學(xué)科研熱情．

５、結(jié)束語

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是我系實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，因?yàn)榇髮W(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室面向全院接近３０００人左右的理、工、醫(yī)科學(xué)生，甚至還常態(tài)化地接納了本市幾所重點(diǎn)中學(xué)的中學(xué)物理競(jìng)賽的學(xué)生培訓(xùn)．通過一系列的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理改革，既促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，也促進(jìn)了教師的成長．首先我們提升了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平，學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣明顯增強(qiáng)，進(jìn)入開放平臺(tái)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生顯著增加；其次，通過大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生的初步科研能力，借助開放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，我們的本科生主持了一系列的省級(jí)和校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目．現(xiàn)代化的教學(xué)表明進(jìn)一步對(duì)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，培育學(xué)生的創(chuàng)造性思維是一個(gè)值得研究的問題．

作者：金桂 黃小益 姚敏 蔣純志 鄧海明 陳亞琦 單位：湘南學(xué)院物理與電子信息工程系