時間：2023-01-08 06:04:30
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇氣墊導軌實驗報告，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
牛頓第二定律是人教版《高中物理新課標教材?必修1》中的第四章第二節實驗：探究加速度與力、質量的關系.該實驗是聯系力學與運動學的橋梁、紐帶，是中學物理的核心內容之一.而牛頓第二定律實驗是加深對該定律理解與掌握的必要手段，在物理教學中有著舉足輕重的地位.該實驗是探究加速度與力、質量的關系，對該實驗的理解與掌握是學好物理科目的必要條件之一.
書中的實驗是：
兩個相同的小車放在光滑水平板上，前端各系一條細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可放砝碼.實驗時小盤和砝碼牽引小車，使小車做勻加速運動的力與小盤和砝碼的重力相等.因此，增加小盤中的砝碼就可以改變小車受到的合力.
兩小車后端各系一條細繩，一起被一個夾子夾著而使小車靜止.打開夾子，兩小車同時開始運動，關上夾子，兩小車同時停下來.用刻度尺測出兩小車通過的位移，位移之比就等于它們的加速度之比.
為了改變小車的質量，可以在小車中增減砝碼.
2 筆者認為該實驗存在以下不足之處
（1）該實驗只能對加速度與力、質量的關系進行定性的研究，而不能進行定量的研究.
（2）考慮失重及摩擦的影響，使小車做勻加速運動的力實際上與小盤和砝碼的重力并不相等.
（3）由于小車運動后速度較大且不同，用夾子不能保證兩車同時停下來.
（4）該實驗雖用控制變量法，卻只能進行定性的研究，讓學生對該實驗信任度降低.
3 結合多年教學，筆者對該實驗進行了如下改進
3.1 實驗裝置器材說明及實驗創新與改進之處
（1）利用氣墊導軌減少摩擦，利用木架改變高度、改變滑塊的質量可以克服失重帶來的負面影響.
總之，作為物理教學的一個重要組成部分，實驗教學是一線物理教師必須重點關注的教學過程.從實驗趣味性，到分組實驗教學，再到實驗報告的價值反饋，每一個過程都是物理實驗教學需要仔細探究的部分.盡可能地讓學生參與到實驗中來，盡可能地引導學生自主去設計實驗、探究實驗，引導學生更多的從數學角度對實驗數據進行處理，準確地挖掘其中的物理規律.當然，在教學過程中，有一些實驗我們無法做到，這怎么辦？我們應該充分利用多媒體模擬，可以將抽象的概念形象化，幫助學生更好的理解物理規律.但是要認識到物理是以實驗為基礎的學科，對事物的認識必須以實驗結果為依據，多媒體模擬不能替代學生動手實驗.將多媒體模擬、學生動手實驗很好地結合起來，可以促進實驗教學.
科學的實驗方法，本身就要求實事求是的態度，在實驗教學中嚴格要求學生尊重事實，忠于實驗數據，反對弄虛作假；要求學生認真對待實驗，踏踏實實地進行實驗操作，逐步養成嚴謹治學的科學態度.
結論：在物體質量不變時，物體的加速度跟作用在物體上的力成正比.即a∝F合.
3.3 綜上所述得實驗結論
物體的加速度跟作用在物體上的力成正比，跟物體的質量成反比.就是牛頓第二定律.用國際制單位得a=F合/m.
4 實驗效果
（1）利用光電計時器和氣墊導軌得到的數據誤差很小；
（2）利用軟件擬合圖線可得到物理量間理想的正比或反比關系；
5 改進后實驗自行評價
①再現用平均速度代替瞬時速度及用加速度定義求解的物理過程；
一、學生實驗技能培養的方法
（一）培養學生使用基本儀器的技能
掌握基本儀器的使用，是做好物理實驗的基礎。要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數。”要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規則，以達到熟練地、正確地讀數，在介紹這些基本儀器使用方法時，應抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導：
1.各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學生在使用各種基本儀器前，搞清儀器的量程，并且能估計被測對象的情況，選用適當量程，避免超過量程而可能損壞儀器。
2.使用測量儀器前通常都要調節零點或校正零點，否則測出的數據就不準確。如：“對電流表、電壓表等應學會調整零點，對刻度尺之類的儀器，還要學會零誤差修正，讓學生懂得零點是相對的，零誤差的修正在生產上有普遍意義。因此，必須使學生養成使用基本測量儀器前調節零點或修正零誤差的習慣。
3.會正確讀數。要讓學生掌握讀數的一般方法，關鍵是會讀出儀器的最小刻度值，會從最小刻度之間估計出一位有效數字。同時，要學會正確讀數的姿勢。如：從量筒上讀數時，眼視線應與液面保持相平，不能仰視或俯視，若是凹液面讀凹處，凸液面讀凸處，從電流表、電壓表讀數時，視線應與刻度盤垂直，并且正對指針，估計讀數四舍五入等。
4.根據儀器的構造原理，掌握它的使用方法和使用規則。如：天平是根據桿杠的平衡條件制成的，因此，使用前和秤量時都要做到橫梁平衡，同時必須嚴格保護刀口，要讓學生理解保護刀口的重要性，從而自覺遵守使用方法和規則；溫度計是利用液體的熱脹冷縮性質制成的，所以，根據熱平衡原理，測量液體時，溫度計不能離開液體，而且要在溫度計內液柱穩定時讀數。
（二）培養學生進行實驗過程必須掌握的技能
1.培養學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計和實驗方法的技能。首先要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據，根據實驗的原理、要求對實驗進行設計，包括用什么物理定律、公式，電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇所需的儀器和實驗條件，進而設計好實驗步驟，畫好記錄表格等。
其次，培養學生正確調整和安裝儀器，正確連接電路的技能。正確的實驗，首先是安裝、調整好儀器或正確連接電路。如：力學實驗中的支架滑輪的安裝，牽引線的走向，斜面的架設等，有時要對一些儀器做機械調整或電氣調整，電氣調整如：使用氣墊導軌前必須先調水平位置；在電學實驗中，依照電路圖連接線路，連線時，應將電路分為主回路和支路，從電源一端開始沿主回路按順序進行，其次為支路；主回路中必須有開關（先斷開）；導線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導線時，應按順時針方向將導線纏上。電路連接后，必須復查，確認正確后方能通電。這種技能的培養，從初中開始應先有示范，讓學生模仿學習，然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項，由學生獨立去安裝、調整。
2.培養學生正確記錄實驗數據，并能進行運算和分析，以得出正確結論的能力。
這是實驗能否成功的關鍵。要培養學生這方面的技能，要求學生集中精力，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據，有的實驗則要求測量或操作時動作迅速，要把握時機，進行數據處理、運算，對實驗結論進行分析。在整理數據時，如發現有不合理的數據，應對該數據補測。要指導學生按有效運算法去處理數據對實驗結果進行適當分析討論，如：討論數據說明什么？與理論計算有何偏差？實驗過程為何這樣設計？實驗結果的物理意義（結論）是什么？對實驗能力強的學生，許多深一層次的問題都可以在這里分析研究，從而加強了對學生思維能力的培養，有效地鞏固知識，技能更加熟練。
3.要使學生了解誤差概念，并學會初步的誤差計算和分析。實驗后，要指導學生分析實驗誤差的原因，說明實驗的誤差主要有系統誤差和偶然誤差。系統誤差主要是由于儀器本身的缺陷，實驗原理、裝置不完善而引起的。
偶然誤差是在實驗條件不變的情況下，對某一物理量進行多次重復測量時，由于各種偶然因素產生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復測量取算術平均值，以其平均值為最終的結果。測量次數取多少，要根據偶然誤差對被測量影響的大小來確定。如：測量值的有效數值較小時或測量值變動較大時等，應當多測量幾次。
4.會寫一般的實驗報告。學生在實驗結束后，應根據原始記錄和實驗時的體會，寫出實驗報告。實驗報告內容主要有：實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能，對實驗報告的寫法、格式要嚴格要求，書寫時，要求層次清楚，語言流暢，文字精練、正確，圖文并茂，要總結出實驗成功的經驗或實驗失敗的原因，使學生將來進行科學實驗時能寫出自己的實踐成果，并讓別人看懂。
5.養成良好的實驗習慣，包括愛護儀器，遵守安全操作規則和尊重實驗事實的習慣等。如：做電學實驗結束時，應將儀器調到最安全的狀態再切斷電源，然后拆除連接線，整理好儀器和導線。要經常地對學生進行良好實驗習慣的教育，以免損壞儀器及發生實驗事故等。
二、培養學生實驗技能的途徑
1.實驗課是培養學生實驗技能的基本途徑。認真上好實驗課，既能幫助學生牢固地掌握物理知識，又能培養學生的實驗技能，是訓練和提高實驗技能的基本途徑。
2.盡可能將演示實驗改為分組實驗。如：阿基米德定律、牛頓第二定律等。
3.將驗證性實驗改為探討性的實驗。先讓學生去研究、探索物理量之間的關系，后總結出物理規律。
4.開辟第二課堂。第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識，又可培養學生的實驗技能。主要形式有：①指導學生進行課外實驗；②組織參觀活動；③舉行操作實驗競賽；④組織課外興趣小組；⑤舉辦物理科技晚會等。
一、 學生實驗技能培養的方法
（一）培養學生使用基本儀器的技能
掌握基本儀器的使用，是做好物理實驗的基礎。基本儀器主要有：刻度尺、量筒、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔等。物理大綱要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數。”要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規則，以達到熟練地、正確地讀數，在介紹這些基本儀器使用方法時，應抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導：
1.各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學生在使用各種基本儀器前，搞清儀器的量程，并且能估計被測對象的情況，選用適當量程，避免超過量程而可能損壞儀器。
2.使用測量儀器前通常都要調節零點或校正零點，否則測出的數據就不準確。如：“對安培表、伏特表等應學會調整零點，對游標卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器，還要學會零誤差修正，讓學生懂得零點是相對的，零誤差的修正在生產上有普遍意義。因此，必須使學生養成使用基本測量儀器前調節零點或修正零誤差的習慣。
3.會正確讀數。要讓學生掌握讀數的一般方法，關鍵是會讀出儀器的最小刻度值，會從最小刻度之間估計出一位有效數字。同時，要學會正確讀數的姿勢。如：從量筒上讀數時，眼視線應與液面保持相平，不能仰視或俯視，若是凹液面讀凹處，凸液面讀凸處，從安培表、伏特表讀數時，視線應與刻度盤垂直，并且正對指針，估計讀數四舍五入等。
4.根據儀器的構造原理，掌握它的使用方法和使用規則。如：天平是根據桿杠的平衡條件制成的，因此，使用前和秤量時都要做到橫梁平衡，同時必須嚴格保護刀口，要讓學生理解保護刀口的重要性，從而自覺遵守使用方法和規則；溫度計是利用液體的熱脹冷縮性質制成的，所以，根據熱平衡原理，測量液體時，溫度計不能離開液體，而且要在溫度計內液柱穩定時讀數。顯然，培養學生使用基本儀器的技能，必須要注意把掌握儀器的使用方法與理解儀器原理結合起來，這樣既有利于鞏固基礎知識，又能幫助學生理解為什么這樣使用儀器；只有理解了儀器原理，使用起來才會更加自覺和主動。
（二）培養學生進行實驗過程必須掌握的技能
1.培養學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計和實驗方法的技能。首先要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據，根據實驗的原理、要求對實驗進行設計，包括用什么物理定律、公式，電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇所需的儀器和實驗條件，進而設計好實驗步驟，畫好記錄表格等。
其次，培養學生正確調整和安裝儀器，正確連接電路的技能。正確的實驗，首先是安裝、調整好儀器或正確連接電路。如：力學實驗中的支架滑輪的安裝，牽引線的走向，斜面的架設等，有時要對一些儀器做機械調整或電氣調整（對儀器的調零前面已介紹，這里略），電氣調整如：使用氣墊導軌前必須先調水平位置；在電學實驗中，依照電路圖連接線路，連線時，應將電路分為主回路和支路，從電源一端開始沿主回路按順序進行，其次為支路；主回路中必須有開關（先斷開）；導線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導線時，應按順時針方向將導線纏上。電路連接后，必須復查，確認正確后方能通電。這種技能的培養，從初中開始應先有示范，讓學生模仿學習，然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項，由學生獨立去安裝、調整。
2.培養學生正確記錄實驗數據，并能進行運算和分析，以得出正確結論的能力
這是實驗能否成功的關鍵。要培養學生這方面的技能，要求學生集中精力，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據，有的實驗則要求測量或操作時動作迅速，要把握時機，如：溫度測量、電學測量。要按實驗先后順序將需要測定的各量測出，并記錄下來。讀取數據和記錄必須注意：①讀數要及時，并馬上記錄；②要記錄完整數據，按有效數字的方式記錄；③數據的單位要正確。一般要求學生實驗前列出表格，表格設計要求：能記錄直接測出的各物理量，能記錄各次測出的量，能填寫計算出來的中間數據和最后數據等內容。
進行數據處理、運算，對實驗結論進行分析。在整理數據時，如發現有不合理的數據，應對該數據補測。要指導學生按有效運算法去處理數據對實驗結果進行適當分析討論，如：討論數據說明什么？與理論計算有何偏差？實驗過程為何這樣設計？實驗結果的物理意義（結論）是什么？對一些成績優良的學生，還可讓他們設計某個達到相同目的的實驗。對實驗能力強的學生，許多深一層次的問題都可以在這里分析研究，從而加強了對學生思維能力的培養，有效地鞏固知識，技能更加熟練。
3.要使學生了解誤差概念，并學會初步的誤差計算和分析。實驗后，要指導學生分析實驗誤差的原因，說明實驗的誤差主要有系統誤差和偶然誤差。系統誤差主要是由于儀器本身的缺陷，實驗原理、裝置不完善而引起的，如：螺旋測微器零點不準；風的吹動使天平產生誤差；電表指針不對準零刻度等。減少系統誤差的方法是校準儀器，或是改進實驗方法。改進實驗的方法，可改變儀器的位置或儀器的布置，撤換某件儀器，改變所選取的某個參數，改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。例如將物體放在天平左、右盤上，分別稱衡，可以發現天平不等臂引入的誤差。又如精密測量同一單擺在不同擺角的周期值，可以發現周期與擺角有關。
偶然誤差是在實驗條件不變的情況下，對某一物理量進行多次重復測量時，由于各種偶然因素產生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復測量取算術平均值，以其平均值為最終的結果。測量次數取多少，要根據偶然誤差對被測量影響的大小來確定。如：測量值的有效數值較小時或測量值變動較大時等，應當多測量幾次。
綜上所述，要培養學生這方面的技能，必須讓學生懂得減少誤差。首先要發現它的存在和來源，其次是確定減少誤差的方法。
增加測量次數固然可提高平均值的可靠程度，但是作用是有限的，實際上，只有改進實驗方法和儀器，才能從根本上改善測量的結果，提高測量精確度。
4.會寫一般的實驗報告。學生在實驗結束后，應根據原始記錄和實驗時的體會，寫出實驗報告。實驗報告內容主要有：實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能，對實驗報告的寫法、格式要嚴格要求，書寫時，要求層次清楚，語言流暢，文字精練、正確，圖文并茂，要總結出實驗成功的經驗或實驗失敗的原因，使學生將來進行科學實驗時能寫出自己的實踐成果，并讓別人看懂。
在批改實驗報告時要注意學生思維的火花，如對某個問題的獨特看法，對某項操作的有益建議，對實驗的改進意見等，要給予鼓勵，并要及時與之討論，讓師生都有所收獲。這樣做，既延伸了實驗課的教學，使之與理論課的教學有了更深層次的交匯與滲透，又是提高學生動手技能的有效渠道。
5.養成良好的實驗習慣，包括愛護儀器，遵守安全操作規則和尊重實驗事實的習慣等。如：做電學實驗結束時，應將儀器調到最安全的狀態再切斷電源，然后拆除連接線，整理好儀器和導線。要經常地對學生進行良好實驗習慣的教育，以免損壞儀器及發生實驗事故等。
二 、培養學生實驗技能的途徑
1.實驗課是培養學生實驗技能的基本途徑。認真上好實驗課，既能幫助學生牢固地掌握物理知識，又能培養學生的實驗技能，是訓練和提高實驗技能的基本途徑。實驗課包括演示實驗和分組實驗。演示實驗是學生使用儀器，進行實驗操作典范，它教給學生正確的實驗方法。如：如何正確使用儀器、安排實驗步驟、操作、讀數和記錄數據、列表和作圖線、分析和推理，得出正確結論及分析誤差等。通過大量的演示實驗，學生可以在長年累月的耳聞目睹中，潛移默化地學到實驗技能。
在分組實驗中，學生的活動是多方面的，既有思維，又有操作，這就需要發揮教師的主導作用。實驗時，教師可先介紹實驗目的、方法及注意事項，然后教師在臺上做示范，學生在臺下跟著教師做，這種方法對于初中起始年級的學生是合適和有效的。學生在教師的步步指導下，養成良好的實驗方法、實驗修養。隨著實驗技能的不斷提高，逐步培養學生自己設計實驗，獨立實驗的能力。
2.盡可能將演示實驗改為分組實驗。如：阿基米德定律、牛頓第二定律等。
3.將驗證性實驗改為探討性的實驗。先讓學生去研究、探索物理量之間的關系，后總結出物理規律。
4.開辟第二課堂。第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識，又可培養學生的實驗技能。主要形式有：①指導學生進行課外實驗；②組織參觀活動；③舉行操作實驗競賽；④組織課外興趣小組；⑤舉辦物理科技晚會等。
5.實驗考查。考查的形式有：①書面實驗考試；②實物實驗操作的考查。
【關鍵詞】設計性物理實驗；創新實踐能力；教學改革
大學生創新實踐能力的培養是近年來理工院校實驗教學改革的重點目標。創新實踐能力不僅是一種智力特征，一種積極主動的思維方式，它也是一種人格特征，即學生必須有足夠的學習興趣、耐心和毅力，它是學生寶貴的精神財富，也是學生日后參加工作時最重要的競爭力。在理工科院校，大學物理實驗課程是大學生必修的一門主要基礎實踐課程，在大學生的實踐創新與實踐能力培養方面有著其他課程難以取代的作用。在大學物理實驗的各階段性訓練中，設計性物理實驗屬于較高層次的綜合性實驗，它對培養學生以創新實踐為核心的綜合素質起著關鍵性的作用。
一、開設設計性物理實驗課程的必要性
傳統的大學物理實驗教學一般是預先給出實驗原理、方案、步驟等內容，實驗要求整齊規劃，學生只要按部就班，按照老師、教材的要求做就可以了。這種教學方式在很大程度上束縛了學生發散性思維能力和想象力的養成，扼殺了學生探索的欲望和創新與實踐能力，不利于創新人才的培養。由于傳統的、機械的物理基礎實驗課程所存在的局限，必須開設科學合理的設計性物理實驗課程。這是由設計性物理實驗課程本身的特點所決定的：首先，在好的開放式設計性物理實驗課程教學中，學生可以擁有自由移動的空間，可以自由地利用教學資源，這可以極大地調動學生的學習主動性；同時，在好的開放式設計性物理實驗課程教學中，學生可以擺脫機械性的模仿操作，可以進行發散性思維和自由的想象，從而開闊學生視野，促進其創新實踐能力的發展。目前大學物理實驗教學環節中的設計性物理實驗課程已被公認為是培養學生創新與實踐能力，提高大學生科研素質的重要手段之一。
二、設計性物理實驗課程教學的具體流程
設計性物理實驗課的基本程序是：實驗題目的選擇，實驗方案的設計，實驗方案的修改，實驗儀器的選擇，實驗過程的進行，實驗數據的處理，實驗報告的完成及實驗總結與探索。
在設計性物理實驗課程教學中，首先，在選題確定中，學生需要對設計課題進行仔細選擇，選題既要具有綜合性、典型性和探索性等特征，同時，又需滿足學生在給定的時間內獨立完成設計性物理實驗內容的條件。其次，設計性物理實驗課程教學中最關鍵的環節是實驗設計和實驗方案的選擇，通常要求學生在充分理解基本原理的基礎上，綜合運用所掌握的基礎理論知識、實驗技能以及各種測量手段和實驗方法，自行選題并設計實驗方案、確定實驗方法、選擇配套儀器設備，進行實驗測試，最后寫出比較完整的實驗報告或論文。總的來看，設計性實驗課程是學生在沒有教師的指導下，獨立完成實驗的教學，它是一種介于基本實驗與科學實驗之間的實驗，是培養大學生將來進行科學實驗的初級訓練。
三、設計性物理實驗課對促進大學生創新實踐能力培養的三個階段
1.前期準備階段
在第一階段的準備工作中，對同一選題，會有多種設計方案。在選擇設計方案過程中，學生要通過比較幾種方案的優缺點（也可尋求老師的幫助），最終找出一種更加合理和更加優化的實驗方案。比如對“電位差計校準毫安表”的實驗設計就要求學生設計出兩種以上的電路圖，并比較這兩種電路圖的優點與缺點，最后在老師的指導下選擇其中一種最佳的實驗方案。這種設計方案和最終選擇方案就是對學生的一種創造性能力的培養，學生只有擁有較強的創造力才能設計出較理想的方案。因此設計性物理實驗在提高學生創造力方面，是基礎物理實驗無法代替的。
2.實驗操作階段
在設計性物理實驗的第二階段，學生在進行實驗的過程中，根據實驗目的和實驗條件，學生需要確定實驗線路，選擇合適的實驗儀器、并對現有的實驗儀器進行重新組裝等，這些過程都需要學生調動積極性，需要學生認真動腦去思維、操作，由此可激起學生強烈的探索興趣，促使學生積極主動的去思考，在實驗過程中對所選儀器的組裝和連線進行多方面思考，比如考慮用什么手段、什么儀器和什么方法來實現實驗方案，同時分析為什么要這么做，或許那樣做是不是可以達到更好的結果呢。有時在實驗過程中出現的一些突發事件，儀器故障等也需要學生有一定的應急能力。因此在這個實驗過程中可以提高學生分析問題和解決問題的能力，使學生手腦得到協調發展。在這一階段可培養學生主動性思維和探索思維能力，這是基礎性實驗無法代替的。
3.實驗總結階段
在第三階段，學生完成設計性物理實驗后，一般要對實驗數據進行處理，并對數據結果進行誤差分析，然后寫成實驗報告的形式，有的還需要寫出論文的形式，甚至修改成文并發表。這些需要學生查閱大量資料并認真完成實驗報告，從而對培養學生的論文寫作能力也有所提高。學生對實驗結果進行處理，特別是對實驗誤差進行分析，并對實驗結果做出一個正確的評價，這將有利于培養學生嚴謹思維、理論聯系實際的學習和科研態度。
四、對進一步提高設計性物理實驗教學效果的兩點建議
1.設計性物理實驗教學選題及內容的選取與開發
設計性物理實驗教學的核心是選題及實驗內容的確定。設計性物理實驗題目的內容很廣，難易程度也不相同，在選題時不應只注重突出實驗內容的難度和復雜程度，而應強調實驗設計的創新思路和新的方法。例如“重力加速度的研究”，該課題的研究任務是測定重力加速度，要求把測定值與本地區標準值相比較，相對誤差要求小于 0.05 %。經搜集資料后發現，可提供多種實驗方法，如單擺法、復擺法、自由落體法和氣墊導軌法等。
2.教師在設計性物理實驗教學中的角色定位
與傳統物理實驗課程相比，設計性物理實驗前的準備工作更為重要，設計性實驗教學對教師的要求更高。教師必須做好足夠的教學準備，并對學生提出的各種方案進行分析研究修改，同時要注意激發而不是扼殺學生的“靈感”。此外，教師要檢查整套儀器設備的各個部分工作是否正常，如儀器的機械部分是否穩定且不會動搖，儀器的水平面是否水平，光學儀器的反射面和折射面的表面是否清潔無灰塵，光學儀器系統應該準直，使鏡面與光線方向保持垂直等。
五、結語
大學物理實驗教學基本處于一種封閉的狀態，多年不變的教學體制和教學內容與當今飛速發展的前沿科學新理論，新學科嚴重脫節。為了實現培養和提高人才全面素質，特別是具有創新精神和實踐能力的要求，對如何開設大學物理設計性實驗課程提出了更高的要求。在整個設計性實驗過程中注重設計性物理實驗的選題和轉變教師在設計性實驗教學中的角色定位，對提高大學生創造性實踐能力的培養尤其重要。
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1.知識傳遞單向性影響學習興趣
當前，高師院校本科教學方式在信息傳遞和知識生成上存在一定程度的單向性，缺乏互動性，不利于大學生學習興趣的提高。第一，課堂講授的單向性。目前，本科課堂教學方式主要采用講授式，該教學方式由于發揮了語言講授的直接性、可控性、系統性、高效性等優點，歷來被認為是課堂授課中不可或缺的基本方式。但是不可否認，講授式教學具有語言傳遞單向性的不足，因此往往被理解成“注入式”“灌輸式”，進而引起了人們對其越來越多的思考。對于習慣了中學期間師生互動學習、快樂學習的本科生來說，講授式教學不利于提高他們課堂教學的參與性，影響了學習的興趣和積極性。第二，實驗指導的單向性。高校的實驗課程在教學設置上占有一定的比例和分量。這類課程的特點是時間緊、任務重，其教學方式基本上是以驗證性實驗為主。這種方式主要是由教師介紹實驗原理、器材、步驟、注意事項和驗證的原理等，學生則按圖索驥地完成操作，實驗方法和實驗知識的傳授亦是單向的。這種被動機械式的操作對大學生來說意義不大，與中學時期的各類興趣實驗相比，大學生對這類實驗方式的興趣顯然不大。
2.時空局限性影響有效學習
現代基礎教育關注有效教學，即提高學習效率和學習效果，注重培養中學生從大量信息中獲取知識的能力。而當前的高師院校本科教學方式在時間和空間上還存在一定的局限性，缺乏課堂內外的有機結合，影響師范生學習的有效性。首先，理論課程教學過分依賴課堂講解。本科課程理論內容比較系統、深奧，教師通常將有限的時間消耗在系統講解中，希望給予學生完整的知識體系。這種教學方式由于缺乏足夠的時間讓學生充分討論，學生也缺乏課前自主查閱和收集學習資料的意識，導致學生獲取的信息量和知識量不豐富，學習效率不高。其次，輔導課教學注重集中講解，缺乏課外交流。對于一些抽象性和邏輯性比較強的專業課來說，教師采取了適當增加輔導課教學的方式解決學生的疑難問題。以物理學專業為例，通常須在普通物理學、理論物理學系列專業課程中開設輔導課程，用于彌補課堂教學的不足。目前，常規的輔導方式仍采取集中講解式。由于受到時間和地點的限制，并且缺乏其他課外交流方式的補充，這種輔導方式常常難以達到全面解惑的目的，影響輔導效果。
3.技能培養單一化束縛創新能力的培養
當代基礎教育越來越重視對青少年創新能力的培養，通過各種方式讓學生參與創新活動，這對本科師范生的技能訓練方式提出了更高要求。目前，本科生技能培養方式仍缺乏多樣化，束縛了師范生創新能力的培養。其一，實驗技能培養方式單一化。理工類專業比較注重實驗教學，并開設了專門的實驗系列課程。以物理學師范專業為例，本科生開設的實驗課程有普通物理實驗、近代物理實驗、中學物理實驗研究以及與電子電工課程有關的實驗等。從高校人才培養目標來說，實驗教學能夠更好地培養高層次創新型人才。但是，當前高校實驗教學中驗證性實驗還比較普遍，學生缺乏自主設計和自主創新的機會；探究性實驗、課外設計、創新開發等實驗活動方式較少，束縛了學生創新能力的發展。其二，教學技能訓練指導方式單一化。隨著基礎教育改革對教師教學技能要求的提高，師范生技能訓練的指導方式也應該多樣化。目前，師范生的教學技能訓練途徑仍以觀摩教學、模擬教學和實習教學為主。在這些技能模擬訓練過程中，教師的指導方式主要是點評、分析和糾正。在這種指導方式下，學生對基礎教育的觀察了解不深入，缺少調研與反思，對基礎教育改革的理解不夠深刻，對教學理念缺乏實際感知，因此難以提高教學創新能力。
二、高師院校本科教學方式轉變的思路
1.運用參與式教學方式提高學生的學習積極性
教師轉變教學方式的思路之一是讓所有學生都參與到教學過程中，通過教師與學生互動以及學生與學生互動的方式，提高學生的學習興趣和積極性，進而提高教學的有效性。
（1）對話教學
師生對話是促進學生參與教學過程，進行思考、分析和表達的直接方式。對話教學近幾年在基礎教育領域是一個比較熱門的研究課題，在高校，該教學方式只在思想政治課程教學中開始嘗試。在這種教學方式下，教師在因材施教理念指導下運用談話技巧和心理探查技術，與學生進行平等對話和溝通，創造和諧的課堂環境。對話教學體現了教師對大學生成長的尊重和關注，能夠避免單向講授式教學容易導致的教師對學生思維和心理的無視現象的發生；同時，學會對話和溝通本身就是師范生必須掌握的基本教學技能，況且當前的師范教育專業課程尚缺乏該技能的專項訓練。對話教學應把握兩種雙向的互動方式：一是教師提問學生回答，包括一對一和一對多兩種形式。教師通過對話了解學生的學習經歷、知識基礎、思維方法等，便于進行因材施教。二是學生提問教師回答，包括一對一和多對一兩種形式。學生通過對話獲得解決疑惑的思路與技巧。總之，對話式教學既有助于學生以主動參與的方式獲取知識和方法，又有助于教師了解學生的心理需要，促進教學相長。對話教學的重要形式是展開師生討論，即教師在課堂中引領全體學生討論某個課題。在高校課堂中運用這種教學方式具有一定的基礎，是與本科生自學能力提高相適應的。討論式教學是由教師組織教學材料轉變為學生自主生成教學材料的教學。并且，在教學過程中學生由聽眾轉變為主講者，能夠突破課堂教學的局限，打破教學常規。這些轉變一方面能夠避免講授式教學可能導致的互動性差、學生依賴性強的問題，促進學生參與教學過程，提高學生學習專業課的積極性。另一方面，促使學生學會收集與組織材料、匯報討論過程和結果。對師范專業學生來說，這種方式有助于訓練其開發基礎教育課程資源、授課表達和教學研究的能力。就物理學專業來說，教師可就諸如物理思想、物理方法、物理科技與人類文明等思辨性的課題與學生展開討論。這種方式打破了教師作為知識“壟斷者”的中心地位，利用學生已掌握的多樣化學習方式，達到提高學生學習興趣、改善學生學習狀況的目的。
（2）MOOCs式交流
網絡信息化學習已經席卷教育界，并將繼續深入地影響教育方式的變革，微視頻、可汗學院等教學資源將在基礎教育中產生重要影響。作為師范生，他們必須掌握通過網絡獲取學習資源的技能。近兩年，在高等教育中，不斷涌現出國際化網絡遠程教育案例，美國的Coursera、Udacity、edX等公司大規模開發的在線課程——慕課（MOOCs）便是典型代表。這些遠程網絡課程具有在線學習、線上提問、論壇交流等優勢。在專業課程的學習指導與輔導過程中，為了方便學生隨時隨地地參與學習、增強互動性，采用MOOCs式交流將成為必然趨勢。輔導教師可以借鑒遠程教育經驗，改變交流方式，嘗試運用網絡在線方式進行交流輔導，將線上交流與線下答疑相結合。采用MOOCs交流方式，必須充分發揮兩個資源優勢。其一是微視頻優勢，教師將輔導的重要內容錄制成簡短的視頻，每個視頻只集中解決一個難點問題，方便學生選擇觀看。學生選擇跟自己疑難問題密切相關的視頻進行觀看和學習，這樣學習的針對性和主動性就增強了。其二是交流平臺優勢，教師將大量微視頻到平臺上，供學生隨時下載保存與播放，并在平臺上在線討論和補充講解微視頻內容以外的問題。學生通過交流平臺獲得大量教師解答的信息，學習效率相應得到提高。
2.運用反思式指導方式深化學生對教育的理解
教師指導師范專業本科生在教育見習觀摩、技能訓練、教學實習、實踐調研等方面進行反思，加強理論與實際的聯系，符合“實踐—理論—再實踐”的認知規律。這種指導方式有助于師范生將所學的教育理論運用到實踐中，并在實踐中深化對基礎教育的理解，達到熱愛教育、提高和創新教育技能的目的。
（1）實踐反思
隨著教師教育課程標準的頒布實施，師范專業加大了見習實踐課程的開設規模，學生通常要完成若干個學分的見習任務。見習教學方式一般以觀摩中小學課堂教學為主。為了提高觀摩效果，教師應促使學生思考基礎教育理論如何與中學教學實際相結合，思考基礎教育改革的深層次問題，并指導學生撰寫觀摩反思報告。教師根據觀摩課中的某些細節，比如教學方法的選擇、教學手段的運用、學生的反應、教學的有效性等提出思考問題，要求見習生圍繞這些問題思考分析，撰寫反思報告，發表個人見解并反復討論交流。通過反思式指導，師范生反思所學的基礎教育理論問題，尋找解決教育實踐問題的突破口，增強參與基礎教育改革的信心。在師范生教學技能訓練方面，采用反思式指導，教師不需要直接指出學生在試講中存在的問題，更不必直接告訴他們解決的途徑。教師根據學生試講的某些細節提出反思問題，如教學行為引起的效果、教學設計意圖與課程目標要求的一致性、演示實驗效果不明顯的原因、教學重點和難點的把握以及處理依據等，要求學生自己思考并在試講教案里填寫相應的教學反思。這種指導方式有利于促進師范生反思教學技能與基礎教育改革要求之間的差距，從而達到提高和創新教學技能的效果。實習教學將師范生帶到了真實的課堂情境，在這種情境中遇到的實際問題及其解決是對師范生教學技能的極大挑戰。教師對實習的常規指導方式主要是根據師范生的實習教學表現進行指點。但是，直接指出實習生在教學中的不足，會挫傷其積極性，直接給出解決建議，也極易導致其對解決問題的依賴性。改變指導方式，運用反思式指導，就教學過程中的一些細節，啟發實習生去思考改進，則會提高他們的教學信心。依據基礎教育改革理念，教師讓實習生進行教學反思的內容應包括教學環節設計、了解學情、師生互動方式、探究教學、學生學習效果和教學創新點等問題。通過對教師提出的問題的思考，實習生達到對教學過程的自我反省和自我建構，創造性地提高實施新課程教學的執行力。
（2）調研反思
在師范生教育實習過程中，指導教師不應只停留于指導實習生的備課與上課層面，否則學生實習幾周以后熱情就會逐漸消退，除了繼續按部就班地訓練教學技能之外，他們難以找到進一步提升的突破口。教師將常規指導方式改變為調研反思，會給實習帶來新鮮內容，注入深層次的思考，有助于實習生教育教學能力的提升。調研反思即教師指導實習生利用實習期間與中學生廣泛接觸的機會，就教育教學中的熱點、難點問題進行專題調研，撰寫調研報告，反思教育中的現實問題與解決思路。教師應對實習生如何觀察教育現象、選定調研問題、確定調研方法、分析調研材料和數據、歸納調研結果、思考解決措施等方面進行指導。這種指導方式具有三個比較顯著的優勢。一是，有針對性地提升師范生的教學能力。通過調研反思，有針對性地進行教學設計和教學訓練，提升了實習生的教學能力。二是，實習生能夠獲得第一手教育實踐資料，豐富其對教育教學工作的感知。基礎教育改革遇到很多實際問題，這些問題往往超出了師范生在理論課堂中的學習范圍和深度。調研反思則能夠使實習生進一步理解基礎教育改革的必要性、艱巨性和創新性。三是，生成師范生教育研究能力。基礎教育改革要求未來教師應該成為研究型教師，具備教育研究能力，而教育實習期間經過教師的指導和自己的反思，這種研究能力才會逐步生成。
3.運用活動式教學方式提升學生的創新能力
雖然在大學生中開展的科技創新活動項目較多，但是有些活動項目不是以專業學習為目的的，與專業教學聯系不密切。適應基礎教育改革的需要，師范生更樂于將專業學習與科學活動相結合。以科學活動的形式開展專業教學，組織師范生參與創新活動，減少課堂講授與灌輸，最大限度地發揮其想象力與創造力，是提高其創新能力的重要教學方式。
（1）探究活動
探究教學是近幾年在中學課堂上比較熱門的教學方式，在大學實驗課程教學中也應充分開展探究活動，讓學生親身經歷發現問題、猜想與假設、制訂實驗方案、實驗與收集數據、分析與論證、反思與評估、交流與合作等過程。這種探究活動，就是要學生經歷科學發現的基本過程，體驗科學發現的實質和魅力，培養科學探究的能力。例如，“扭擺法測定剛體的轉動慣量”在大學物理實驗中是一個比較重要的實驗，常規教學主要是要求學生按照實驗教材完成不同形狀剛體轉動慣量的測量以及驗證轉動慣量的平行軸定理。按照這種教學方式，學生只是被動地完成操作、測量和處理數據、驗證已經學習過的物理量和物理規律而已。將該實驗教學方式轉變為探究實驗教學，首先提出問題“影響剛體轉動慣量的因素有哪些？”接著列舉學生對剛體的形狀、轉動軸的位置的猜想；再由學生參考相關資料進行實驗設計、測量數據、分析論證；最后計算出各種形狀剛體的轉動慣量并總結出平行軸定理。這種探究實驗活動有助于提高師范生對實驗的參與性，增強其對科學研究過程的體驗性，提升其實驗創新能力。
（2）設計活動
提高學生的實驗創新能力是大學實驗教學的重要任務，而實驗設計能力無疑是實驗創新能力的核心要素。提高實驗設計能力的重要方式是采用設計型實驗活動，活動步驟包括提前布置實驗選題、學生個人或小組查閱文獻、設計并提交實驗方案、現場實驗操作、完成實驗報告等。此類設計活動不受課堂教學時間和空間的限制，形式比較靈活，是學生在中學階段和大學階段都比較喜歡的實驗方式。設計型實驗活動能充分開發學生的想象力和創造力，培養其從事科學實驗的設計能力，使其在選擇實驗方法、實驗儀器、測量方法等方面的能力得到提升。通過此類活動，一方面，學生學會根據實驗條件選擇合適的實驗方法。例如，對于“測量重力加速度”的設計課題，學生可以選擇單擺法、復擺法、自由落體法和氣墊導軌法等方法，每一種方法都有優點和缺點，學生應學會綜合比較與分析選擇。另一方面，學生參與實驗設計活動能夠訓練其對實驗儀器各項性能、誤差影響、精度要求和性價比等方面的分析能力，還能夠提高其對選擇直接測量與間接測量、動態測量與靜態測量、絕對測量與相對測量、補償測量與轉換測量等方法的判斷能力。
（3）科技創新活動
