在大学物理实验教学中进行物理思想的熏陶

３］ 。学 生 科 学 素 质 的 培 养， 究能力的综 合 反 映 ［ 体现
在教育教学的方 方 面 面 ， 是 一 复 杂 的 系 统 工 程。但 是， 不同学科和课程的教学 ， 在学生科学素质培养方 面都会起到特有的 作 用 ， 各门课程的教学都应注重 学生科学素质的培养 。 物理学是一门以实验为基础 的自然科学 ， 理论 严 密 ， 应 用 广 泛， 研究方法充满着 哲理性 。 物理思想 影 响 着 人 们 的 思 想 观 念 ， 行为规 范和社会生活 。 任何物理学的内容无不体现出物理 学的思想方法 。 例如观察物理现象和过程并对其进
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实验 ， 几乎所有理工 科 院 校 和 综 合 性 大 学 都 开 设 这 一实验 ， 但有人觉得这一实验太简单 ， 学生调出等厚 按照 教 材 的 要 求 很 快 就 会 测 完 实 验 干涉现象容易 ， 数据 。 有的为了充 实 实 验 内 容 ， 增加了空气劈尖干 学生虽然会有些收 涉现象的观察和 测 量 。 这 样 做 ， 获， 但是浅层次 的 。 如 果 老 师 以 被 测 对 象 平 凸 透 镜 的曲率半径测量入 手 ， 要求学生设法测出平凸透镜 的曲率半径 ， 学生可 能 会 认 为 这 无 非 就 是 一 个 长 度 测量问题 ， 就有可能将长度的测量方法移植过来 ， 会 螺 旋 测 微 器、 直 尺 等。但 是， 利用这 想到 游 标 卡 尺 、 些量具进行测量 ， 都必须采用直接接触的比较方法 这 进行测量 。 平凸透 镜 的 曲 率 半 径 并 不 实 际 存 在 ， 实际上就是长度测 量 知 识 的 深 化 和 发 展 ， 直接接触 的比较测量法在这种情况下已经不适用 。 必须利用 非接触的方法 ， 自然 地 就 会 想 到 尝 试 利 用 光 学 的 方 法来测量 。 若直接 用 单 色 光 来 垂 直 照 射 平 凸 透 镜 ， 将其当作一介质薄 膜 ， 让单色光在上下表面反射后 形成干涉 ， 有可 能 找 到 解 决 问 题 的 途 径 。 但 是 这 样 其主要原因是平凸透镜太厚 ， 不 观察不到干涉现象 ， 能视其为薄膜 。 关 键 是 要 获 得 很 薄 的 介 质 膜 ， 考虑 凸面非常平坦 ， 若将其 到平凸透镜的曲率半径很大 ， 与平行平面透明玻 璃 接 触 ， 两者之间就可以形成很 薄的空气膜 ， 就 可 以 得 到 干 涉 现 象。如 何 利 用 干 涉 现象来求曲率半径 ， 就会尝试利用有关的几何知识 来推出曲率半径与 干 涉 环 直 径 的 关 系 ， 这就巧妙地 利用了转换法 ， 将曲 率 半 径 的 测 量 转 换 为 干 涉 环 的 直径测量 。 这一实验将光的干涉知识与平面几何知 解决了非接触的长度测量问题 ， 实验 识有机的结合 ， 思想方法 十 分 巧 妙 ， 对 学 生 具 有 较 强 的 启 发 作 用。 对这一实验还有许多具体问题值得研究 ， 比如 ， 如何
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１ 对物理实验思想与素质培养的理解 关系
都有一套具体的方法用来测 每一个物理实 验 ， 人们把对物理量的具体测量措施 量相关的物理量 ， 叫测量方法 ， 把对各 类 实 验 都 通 用 的 方 法 叫 实 验 方 法， 把在选用实验 方 法 ， 进 行 实 验 设 计， 编排实验或 在实验中进行调节和测量时具有普遍指导意义的思 想称为实验思想 ， 物理实验思想方法是科学思维方 法在物理实验中的具体体现 。 科学素质主要是指人 们在认识自然和应用科学知识的过程中表现出来的 特性 ， 是科学观 、 科 学 品 质、 科学思维方法和科学研
·１ 西 安 邮 电 学 院 学 报 ２ ０ １ １年１ ２月 ６ ２· 推得曲率半径与干 涉 环 直 径 的 关 系 ， 如何使得干涉 环纹最清晰 ， 如何克服干涉环级次不确定的问题等 。 引导学生多思考问 题 比 多 测 量 一 个 劈 尖 重 要 得 多 。 还可启发学生能否将这种非接触测量法应用到其他 的测量领域 ， 起 到 举 一 反 三 的 效 果。 在 所 有 实 验 教 学过程中要求学生 以 研 究 者 的 姿 态 来 思 考 问 题 ， 多 从而真正理解每一实验的思想方法 ， 问几个为什么 ， 长 期 以 往， 养 成 习 惯， 学生的科学素质就会不断 提高 。 进行物理实验思想方法教育 ２． ３ 课内课外结合 ， 实验教学中 ， 一次课时间有限 ， 在课堂上不可能 用大量的 时 间 向 学 生 介 绍 或 一 起 探 讨 实 验 思 想 方 法， 可以采用多种 形 式 、 多 种 渠 道 向 学 生 进 行 介 绍。 可以利用网络媒体 ， 将有关实验的科学背景和实验 方法以网络的形式 介 绍 给 学 生 ， 供有兴趣的学生查 阅 。 采用学术讲座 的 形 式 介 绍 更 重 要 ， 因为老师与 互 动 性 强， 灵 活 快 捷， 更有利于 学生面对面的接 触 ， — —赫 兹 实 验， 情感交流 。 例 如 夫 兰 克 — 应用电磁学 实验中的 伏 安 法 证 明 了 原 子 内 部 量 子 化 能 级 的 存 在， 为波尔的原子结 构 的 量 子 理 论 提 供 了 强 有 力 的 实验支撑 。 他们围绕研究目标 ， 设计实验方案 ， 制作 实验仪器 ， 在真空管 中 让 阴 极 发 射 的 热 电 子 与 稀 薄 的气体原子碰撞 ， 来测量 Ｆ－Ｈ 管板极的宏观电流 的 从而揭示了微观原子的结构规律 ， 为人们如何 变化 ， 利用宏观手段来研究微观世界的规律树立了光辉典 范 。 密立根油滴实验采用经典力学的方法揭示了微 观粒子的量子本 性 ， 简 单 直 观、 巧 妙 而 又 准 确， 具有 丰富的物理实验思 想 方 法 ， 实验结果具有无可置辩 的说服力 ， 堪称 物 理 实 验 的 样 板 。 在 实 验 物 理 的 发
。物理学在
长期的发展过程中形成的科学思想和方法不仅对物 理学的研究 ， 而且对 整 个 自 然 科 学 甚 至 社 会 科 学 的 研究都有较大的 影 响 。 学 生 能 力 的 高 低 ， 在一定意 义上表现为掌握科学思想和方法的多少和运用方法 熟练程度 。 巴甫洛夫认为 ： 重要的是科学方 的灵活 、 科学思 想 的 总 结 ， 认识一个科学家的思想和方 法， 法， 远比认识他 的 成 果 价 值 更 大 。 有 了 良 好 的 思 想 方法 ， 即使是没有多大才干的人也能做出许多成就 。 如果思 想 方 法 不 好 ， 即使有天才的人也将一事无 ” 成。 在大学物理实 验 教 学 过 程 中 ， 有意识地对学生 进行物理思想和方法的渗透 ， 是提高学生智力水平 、 培养科学素质 ， 逐步树立科学世界观 、 促进学生发展 的重要途径 。 特别 是 在 知 识 经 济 日 见 端 倪 的 今 天 ， 我们更应清楚地认 识 到 ： 加强科学思想和方法教育 势在必行！ 目前的实验教学在学生的科学素质培养方面有 些欠缺 ， 在教材方 面 ， 只 重 视 实 验 原 理 的 阐 述， 实验 装置的描述和实验 步 骤 的 拟 订 ， 没有对实验思想和 方法进行分析和论述 。 教师也没有将重点放在实验 重点强调操作步骤和注意事 思想和方法的讲述 上 ， 项 。 学生关 心 的 只 是 数 据 的 测 量 和 实 验 报 告 的 撰
DOI:10.13682/j.issn.2095-6533.2011.s2.038
西 安 邮 电 学 院 学 报 ２ ０ １ １年１ ２月 第１ ’ ６卷 第 Ｓ ２期 Ｊ ＯＵＲ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｘ Ｉ ＡＮ ＵＮ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ Ｏ Ｆ Ｐ Ｏ Ｓ Ｔ Ｓ ＡＮ Ｄ Ｔ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ ＯＭＭＵＮ Ｉ Ｃ Ａ Ｔ Ｉ ＯＮ Ｓ
６］ 。 例如牛顿环 一个规律的论证都离不开这些方法 ［
， 不仅使学生学到知识 ， 更重要的是可以
学会学习的本领 ， 会使学生受益终身 。
２ 教学中加强物理实验思想方法教育
在科学研究中确定了研究方向和实验目的以 如何寻求最佳的实验方案 、 选择合适的实验条件 后， 及测量方法 ， 是 实 验 能 否 达 到 预 期 目 标 的 关 键。在 实验物理学数百年的发展进程中涌现了众多卓越的 实验 ， 它们以其巧妙的物理构思 ， 独到地处理和解决 问题的方法 ， 精心 设 计 仪 器 ， 完 善 的 实 验 安 排， 高超 的测量技术 ， 对实验 数 据 的 精 心 处 理 和 无 懈 可 击 的 分析判断等 ， 为我们 展 示 了 极 其 丰 富 精 彩 的 物 理 思 揭示了解决 问 题 的 途 径 和 方 法 。 这 些 思 想 和 方 想， 法已经超 越 了 各 个 具 体 实 验 而 有 着 普 遍 的 指 导 意 测量和分析 义 。 学习和掌握物 理 实 验 的 设 计 思 想 ， 的方法 ， 是对学生进行科学素质教育的重要内容 ， 我 们要采取得力措施 ， 使科学素质教育工作落到实处 。 ２． １ 挖掘隐性的物理实验思想 一般的物理实验教材通常对知识点的逻辑联系 写得清楚明白 ， 而对 物 理 知 识 的 内 在 联 系 和 实 验 思 想方法不予直白地表述 ， 采用隐性处理 ， 让学生在学 习过程中自己去领悟
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过现象看本质 ， 这样才能深刻理解隐性的 、 潜在的物 理实验思想方法 ， 也 才 有 可 能 将 其 显 性 化。在 教 师 学生才会象教师那样去自觉地挖 的启发和引导下 ， 掘每一实验内在的 思 想 方 法 ， 不仅仅停留在浅层次 的数据测量和简单操 作 层 面 上 ， 而是用“ 心” 去做每 一个实验 。 只有这样长期坚持 ， 养成习惯 ， 学生的科 科学素质才能得 学思维和创新能力 才 有 可 能 提 高 ， 到更好的培养 。 发挥学生的主体作用 ２． ２ 领悟实验的思想方法 ， 物理实验 常 用 的 方 法 有 比 较 法 、 放 大 法、 平衡 法、 补偿法 、 转换法 和 模 拟 法 等 ， 这些方法是学生发 展创新能 力 的 桥 梁 。 事 实 上 在 物 理 学 发 展 的 进 程 中， 每一个物理现 象 的 发 现 ， 每 一 个 概 念 的 提 出， 每