摘要：在大学物理实验课上开设综合设计性实验，是为了提升学生综合素质，以学生自主学习为主的一种研究性教学方式，本文总结提出了综合设计实验教学的六个基本环节，为实验教学改革提供参考。

关键词：实验教学；综合设计实验；基本环节

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0250-02

针对物理实验教学内容，加强对设计性实验教学的研究，对提高实验教学质量，培养学生实验能力和创新能力，具有积极作用。笔者根据多年工作实践，归纳了在大学物理实验课中开展综合设计实验教学的六个基本环节。

一、对综合设计性实验的理解

1.综合设计性实验的含义。综合设计性实验是在学生基本知识、基本方法、基本技能的灵活运用的基础上，培养学生综合能力和创新精神的一种开放性实验。

设计性教学实验的核心是设计、选择实验方案，并在实验中检验方案的正确性与合理性。在大学物理实验课上开设综合设计实验教学，是为了提升学生综合素质，以学生自主学习为主的一种研究性教学方式。综合设计实验是指学生在完成普通物理实验、近代物理实验的基础上，在教师的指导与帮助下拟订实验题目、设计实验方案、选择实验仪器、独立完成实验、撰写实验研究报告的全程自主学习活动。

2.综合设计性实验对学生的要求。要求学生在经过一定的物理基础实验训练后，结合物理学习内容，根据实验学习需要，提出带有一定的综合应用性质或部分设计性任务的想法，与实验教师协商确定实验题目。做设计性实验时，要求学生自行推证有关实验原理和理论，选择确定实验方法，选择相关的仪器设备，设计实验步骤，独立进行实验，解决实验中的具体问题，得到实验结论，最后写出完整的实验报告。

3.开设综合设计性实验的意义。开设物理设计性实验，不仅是对学生物理理论知识和基本实验能力的检验，也是考察学生掌握实验原理、仪器选择与操作、测量条件确定等方面的能力，以发挥大学物理实验在应用知识和创新能力培养方面的积极作用。

二、综合设计实验教学的六个基本环节

1.建立实验小组，选择研究问题。分组与选题是大学物理实验设计的第一环节，要充分体现学生的主体学习地位。教师给出一些有可行性的研究问题和必要参考文献，学生自愿选题，以学生相近选题为主进行分组，每组人数以3～5人为宜，在老师指导下以小组为单位进行相关文献初步查询后，讨论确定研究问题。例如，在力学基础实验的基础上，我们可增设一些设计性实验，如利用气轨和光电计时装置检验物体作匀加速运动的特性等。

2.查阅相关文献，设计实验方案。一般是学生在完成基本技术的实验之后，进一步提高实验难度，开设知识延伸性综合设计实验。由于这类实验只给出实验题目和要求、参考文献、可供选择的主要仪器，学生要根据实验题目分析并选择实验基本原理，明确原理的相关基础知识，在查阅相关文献的基础上，通过所给的条件和要求，选择合适的实验设备，设计出实验方案。实验方案应包括实验的基本原理、实验材料、操作步骤、问题分析、时间安排及进度。通过文献阅读设计的这个实验方案的可行性还需要检验。

3.进行实验尝试，完善实验方案。尝试实验与完善方案阶段，指导教师与学生的有效交流十分重要。学生在尝试实验阶段首先遇到的问题就是实验的可行性。由于在实验原理、方法、操作、思想等方面综合性较强，一些实验技术参数设计等可以由学生自己拟订或根据实验仪器自己选择，使学生更具有主动性、灵活性和知识性，同时由于实验设计是开放的，在实验室中的所备实验用品不可能样样俱全，需要学生去选择，同时也提倡学生因地制宜地自己设计和制作，解决实验中的具体问题，不断修改完善实验方案。

4.采集分析数据，归纳实验结论。对实验过程及结果的客观观察、科学的测量手段、准确记录实验结果是采集实验数据所必备的要求。同时还要分析各项实验结果导致的原因，分析实验误差，得出实验结论，对实验结果进行准确的描述，并给出一个科学的结论。实验结束需要分析总结的内容有：（1）对实验数据进行误差分析；（2）对实验结果进行讨论评估；（3）总结实验过程中遇到的问题及解决的办法。

5.组织讨论交流，形成实验报告。在教师组织和指导下小组合作学习，共同讨论、确定实验方法与步骤及必需的操作程序，指导教师随时对实验过程中的技术重点、难点进行指导和把关。各小组之间也要定期开展学术交流，从学术交流中可使各组之间互相了解实验内容、研究思路和创新点等，也有利于教师详细掌握各组的实验进度、存在问题等，并及时给予专业指导。学生以小组为单位，写出完整的实验报告，分析实验成功与失败的原因，总结实验经验教训和体会。

6.多元化考核，发展性评价。在综合设计实验教学活动中，对学生考核除采用传统的实验报告形式外，还应采用过程性评价和结果性评价相结合的考核形式，如过程提问、抽签选题、现场口试、报告答辩等，以达到综合、动态地评定学生实验的目的。也可以多项权重方式评分，如：查询资料与拟定实验方案占成绩的20%，实施完成实验占30%，分析结果与总结占10%，写出报告占成绩10%，实验操作能力占20%，实验态度占10%。这种不仅是以实验结果的准确与否评价实验成绩，而且是根据实验方法、实验过程以及对问题的分析和处理问题的情况，综合评价学生的方式，将在促进学生对实验高度重视的同时，使学生有较多的自由发挥的空间，使他们能够在实验教学过程中大胆求异、探索创新，实验教学质量相应也将得到提高。

以上实验教学模式，在实际中应用取得了很好的效果。本科生毕业座谈时同学们反映：设计实验提高了他们的实验技能，并对理论知识有了更深刻的理解；利用实验室的资源，自行设计实验，为他们今后的科研工作打下了良好的基础。他们建议以后从大一开始，实施实验室开放制度，允许学生利用业余时间进入实验室，协助实验老师工作，提高锻炼自己。实验作为学生学习物理的重要方法和手段，在基本实验学习基础上开设大学物理综合设计实验，既是检验学生实验学习的重要手段，也是培养学生综合实验能力和创新能力的有效途径，特别是在实验中学习研究物理问题的方法和思想对学生终身学习发展有益。

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