时间：2022-10-16 18:42:12
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物理实验设计论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
[论文摘 要] 在物理实验教学中强化素质教育，突出科学实验思想、科学实验方法、科学实验精神、独立实验能力、科学探究能力、实验设计能力与创新能力的培养，以提高实验教学的整体品质和素质教育价值。
物理实验中蕴含着大量素质教育的内容。我们在物理实验教学改革中，以“突出素质教育，强化能力培养”为指导思想，充分发挥实验课程的素质教育功能，将素质教育与实验教学融为一体，围绕素质教育目标，重新审视每个实验，确立每个实验素质能力培养的具体要求，将素质教育落实到每个实验教学中，从以下几方面强化学生素质与能力的培养。
一、科学实验思想、科学实验方法、科学实验精神的培养
在实验教学中，培养学生掌握科学的实验思想、实验方法，倡导科学的实验精神和实事求是的科学态度，重点突出以下几个方面的教学。
（1）每个实验的基本设计思想。
（2）实验中用到的科学实验方法。常用的科学实验方法有控制变量法、对照实验法和等效替代法等。这些名词对于学生可能比较陌生，我们会结合具体实验内容进行讲解，变抽象为具体。
（3）基本的实验测量手段和实验技能。物理实验的基本训练目标就是让学生掌握基本的实验测量手段和实验技能。
（4）物理理论与物理实验的联系，物理实验之间的相互联系。每次实验前我们都会介绍本次实验的物理原理。例如“磁感应强度的测定”，可以结合电磁感应展开教学，并且引入通电螺线管内部磁场的计算公式，学生通过实验操作进一步深刻理解并验证该公式。理论与实验的结合能起到事半功倍的效果，有利于提高学生的学习能力。
（5）与实验相关的物理实验史料、物理学家和发明过程介绍，在潜移默化中将素质教育落到实处。
（6）严谨的实验态度、规范的实验操作、正确的实验数据处理能力。这些科学工作者的基本素质，都应该从中学物理实验开始培养，为他们今后开展科学工作打下基础。
二、独立实验能力和科学探究能力的培养
充分发挥学生的学习主动性，培养其独立实验能力和科学探究能力，做到在教师引导下资料由学生查，仪器由学生看，实验由学生做，问题由学生提，思路由学生想，疑难由学生议，错误由学生析。
（1）创设问题情境。要求每位学生实验前认真阅读实验教材，了解实验目的，理解实验原理，能够解决两个重要问题：做什么？怎么做？针对不同实验，我们还会创设一些有特色的问题情境，增加学生的学习热情，并通过互动了解学生预习情况，以便上课时做到有的放矢。
（2）每个实验设有探究性思考题，从理论性探究、实验性探究、改进性探究、拓展性探究、应用性探究等方面引导学生开展实验探究。
（3）每个实验配套必要的仪器设备说明书，倡导学生自主学习，鼓励学生对实验故障进行自我诊断与排除，培养动手与动脑相结合的能力。
（4）将内部封闭的实验仪器拆解展示，便于学生观察内部构造，了解工作原理，避免“暗箱操作”。
（5）尊重学生兴趣和个体差异，设必做与选做实验，部分实验设必做与选做内容。学生可自主选择，量力而行，以提高素质和培养能力为目的，因材施教。
三、实验设计能力与创新能力的培养
培养学生科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。
（1）介绍物理实验在现代科学技术中的应用，拓展学生知识面和创新思路。
（2）针对每个实验，提出实验中存在的问题并分析原因。
（3）针对每个实验，提出改进和优化设想，或考虑有无其他测量方法或手段。这个要求相对比较高，我们往往先让学生寻找一些难度适中的问题进行研究。此时多采用研究小组形式，每个小组解决一个问题，锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养团队合作精神。
（4）提出实验所用原理、方法、设备的应用设想。我们最提倡的一句话就是：学以致用。不同的学生，个好不同，往往对同一个实验所用的原理、方法、设备有着不同的认识。正因为如此，他们会从不同角度提出不同的应用设想。而这些天马行空的设想，往往就是创新的开始。
（5）理论联系实际，提出解决实际问题的实验设想和设计。学生在这个过程中学会实验设计，更学会交流和分享。
（6）指导学生改进实验设计，提供实验器材，助优秀学生实现创新设计。
（7）改革实验评价手段，将实验论文、课程作业、提问数量与质量、动手能力、实验设计等作为评定实验成绩的重要依据，使整个评价体系更科学、更合理，而且能促进学生实验设计能力和创新能力的提高。
（8）选拔优秀学生参与开放实验教学与管理，担任实验科普教育志愿者。
以上是我们在中学物理实验教学中的一些改革尝试。实践表明，物理实验教学中强化素质与能力的培养，有利于突出实践性环节中的素质教育，提高物理实验教学的整体品质和素质教育价值。
[参考文献]
传感器与中学物理实验的整合能否取得成效，很大程度上取决于研究者和物理教师在此过程中所采取的策略是否有效，取决于是否体现了两者整合的发展特点和趋势。开展策略研究的目的不仅仅在于开展有效教学，同时还要起到引领该研究领域不断发展的作用，即两者整合的策略研究必然要超越教学实施的层面，要在制度和理论层面起到积极的引领作用。
传感器教学是新课程改革的重要内容，结合新课程改革开展有效的策略研究符合新课程改革的理念。我们认为，在传感器教学过程中的策略主要包括利用传感器开展实验探究，针对中学物理实验内容开展全面系统的研究，开展中学物理实验设计以及结合传感器和中学物理实验开展教研活动等几个方面。有效的策略将会对传感器与中学物理实验整合的研究起到积极的促进作用。
一、开展探究教学——改变传统实验教学方式
开展探究教学策略是指在传感器与中学物理实验整合过程中，以传感器为操作平台，以探究为教学方式的研究策略。实验探究教学是指在教师引导下，学生运用已有的物理知识和技能，通过自己设计实验方案、进行实验操作、处理和分析数据、解决物理问题和探索结论的一种教学模式。实验探究模式一般包括“提出问题——实验设计——实验探究——获得结论”等环节和过程[1]。开展物理实验探究教学可以改变传统教学过程中过于强调物理知识和技能的倾向，有利于提高学生实验的兴趣，有利于提高学生的实验技能，促进学生积极主动地参与到学习过程中来，使之在经历科学探究的过程中学会学习和思考，逐步培养学生的科学探究精神、参与意识、合作能力、实践能力和创新能力等。这就要求教师在开展实验探究教学的过程中，着力激发学生的学习兴趣，创造学生主动参与的氛围，充分调动学生参与实验探究教学的积极性和主动性[2]。
新课程改革之后，实验探究已经成为实现新课程目标的重要手段和内容。物理实验探究教学不仅要求教师具有探究的意识，还要求为教师配备基本的实验器材和实验平台。由于我国缺乏实验探究的传统，很多中学一线教师在开展实验探究的过程中往往会遇到实验器材或技术上的困难，因此，将传感器应用于物理实验探究教学是一个行之有效的策略。传感器能够精密准确地探测、感受外界信号，并将之转变成电信号，教学使用的传感器具有操作简便、数据图像准确清晰的特点，而且品种齐全。我国目前中学和高校使用的传感器主要包括美国PASCO公司生产的PASCO传感器系统和上海朗威DISLab传感器系统，这两套系统基本都涵盖了中学物理所涉及到的实验种类和实验内容。将传感器技术应用于物理实验探究教学中，实验操作简单方便，可以为学生和教师开展探究节省大量时间，学生不必从实验器材上考虑实验的可行性与可操作性，而且实验数据的采集和分析非常精确，图像清晰，学生可以集中精力思考实验探究的方法和思路，为实验探究设计方案，完成实验探究的过程。这也符合实验探究的真正目的，可以更加有效地培养学生的创新思维能力。
以传感器为平台开展实验探究的策略，可以有效地促进传感器与中学物理实验整合的有效性，可以有效地改变传统实验教学的方式，学生不再是一味听教师讲、看教师做，而是要积极主动地猜想、假设并实验证明，对实验的事实加以分析并获得结论。这必将有利于学生物理实验能力的提高，促进传感器与中学物理实验整合的研究。
二、开展系统研究——使中学物理教师得以借鉴
传感器与中学物理实验的整合研究已经成为物理新课程改革的重要内容和理念，是科学技术、信息技术与物理实验课程整合的重要突破口，对于提高学生的动手实践能力、提高学生的综合素质以及创新思维能力有着重要的作用。国外在这方面的研究经验和我国的现实状况都显示出我国传感器与中学物理实验整合的做法缺乏系统性，没能从整体的视角加以研究。
开展系统研究策略是指在将传感器与中学物理实验整合过程中，要有整体的研究思路，结合义务教育阶段和高中阶段的物理实验要求和设置，从力学、热学、电学、光学等专题角度开展全面而系统的研究，为中学物理教师开展传感器的教学提供理论指导和借鉴。从已有的研究中发现，我国现有的整合研究以案例为多，而且实验的类型多以验证性实验或测量性实验为主，缺乏系统地将传感器应用于中学物理实验的做法。由于中学阶段经费有限，很多中学没有能力购置传感器设备，所以我国的传感器与实验整合的研究主要集中在高校，相对系统的研究主要以硕士毕业论文的形式呈现，中学一线教师的系统研究相对较少。这在很大程度上限制了中学物理教师参与传感器研究的工作，也无法为广大中学物理教师提供系统而足够的示范，无法达到传感器应用于中学物理实验的理想价值。
因此，我们应该系统地对传感器与中学物理实验整合加以研究，既结合案例研究，又要涵盖中学物理实验的整体，将义务教育和高中教育阶段的物理实验内容通过传感器开展全面的研究，并将研究内容和研究成果以适当的形式展示出来，为中学一线物理教师和高校实验研究人员提供必要的借鉴和指导。同时，在研究过程中要具有更为广泛的研究视角，从理论探讨到策略分析，从模式建构到资源开发，从实验设计到实验探究等方面进行系统的研究。系统研究的策略要求我们要紧密结合义务教育阶段和高中阶段的物理课程标准和实验内容要求，利用传感器有针对性地开展全面的实验设计与研究，以便为中学物理教师开展传感器教学提供案例观摩和参考，促进传感器与中学物理实验的整合。唯有此才能实现传感技术与物理实验整合的系统化和全面化，才能为中学物理教师提供更直接、全面的指导。通过系统研究，可以促进传感器技术在中学物理教学中的有效应用，使传感器成为中学物理实验教学中重要而常见的操作平台。
三、开展实验设计——提高实验设计与开发能力
中学物理实验的设计和研究能力是物理实验教学的重要目标和内容，也是传感器与中学物理实验整合的重要策略之一。中学物理实验设计是一种介于基础教学实验和实际科学实验之间的、具有对科学实验全过程进行初步训练的实验教学方式，学生根据物理实验原理和要求，运用已学过的实验方法，结合实验器材，设计出合理的实验方案并加以实施的过程[3] 。中学物理实验设计涉及到对物理实验原理的深刻理解，实验器材的合理选取，实验步骤的设计和安排，实验操作的合理进行，以及实验数据的分析处理、实验结论的得出等一系列过程，这些对于学生创新思维能力、动手操作能力、小组合作和交流能力的培养都有十分重要的作用。
将传感器系统作为开展实验设计的操作和研究平台，可以有效提高学生的实验设计与研究能力，促进学生创造性思维能力的发展。一般的数字传感器由计算机接口、传感器和软件三部分组成。其中传感器用来采集数据，将各种外界信号转换成电脑可以识别的电信号，通过数据转换接口在电脑软件中显示即时的实验数据。运用传感器开展的实验设计，学生通过自己查阅和搜集资料自行推证有关理论，自行设计实验方案，自行选择实验器材，独立地进行操作和测量，对学生实验设计和研究能力、创新能力的培养具有不可估量的作用。
在传感器与中学物理实验整合过程中，教师要尽可能多地为学生创造开展物理实验设计的机会，使学生在完成中学物理实验的过程中感受传感器的优点和科学技术的魅力，体会实验设计的重要价值。教师要有步骤地引导学生由易到难地开展实验设计，初级阶段的实验设计题目和内容可以完全由教师决定和完成，之后可以是教师跟学生合作完成，高级阶段的实验设计则主要由学生自行完成。教师要鼓励学生积极参与实验方案设计的过程中来，大胆地提出自己的设计思想，针对同一物理实验设计多种解决方案，鼓励学生运用多种证据对自己的实验方案进行论证，提出完善和改进的建议等。
例如，在牛顿第二定律的实验过程中，我们利用PASCO传感器对之进行了重新设计和改进。传统的牛顿第二定律实验是用沙桶带动小车运动，通过打点计时器在纸带上打点来分析和研究。但此方法要求沙桶质量远小于小车质量，而且打点计时器打点过程对实验亦有影响。为此，我们在研究过程中利用运动传感器来分析加速过程的实验数据，并且将沙桶（我们用砝码代替）自身的加速度问题也考虑进去，不再忽略沙桶自身的影响，实验效果非常准确[4]，参与的学生和教师的实验设计能力也得到了提升。
四、开展教研活动——促进教研意识与能力发展
在新课程改革背景下，教师的教学活动与研究活动是密切相关的，教师已经不是传统的教书匠，一个教师不仅要把书教好，即把知识和技能传授给学生，还要教会学生学会学习，学会思考和研究。这就需要教师具备基本的教学研究意识，在完成知识教学的同时，要开展一定的教学研究工作，掌握教学研究的基本方法，将教学经验层次的问题升华为更高层次的理论问题，从而提升研究的能力和水平。
在传感器与中学物理实验整合过程中开展教研活动是提高整合层次和水平的重要策略，这不仅有利于教师提升自己的研究能力，还可以更加有效地带动学生参与科研过程，提高研究能力。教师要紧密围绕传感器与中学物理实验教学有意识地发掘一些问题，紧密围绕传感器与中学物理实验的整合研究，保证教研活动的完整性和目标的指向性，使这种教研活动成为物理教师改进中学物理实验手段、提高实验效率、体会科技发展、开展实验探究、培养创新能力的重要手段和方式。结合传感器与中学物理实验开展教学研究的内容比较广泛，可以从理论上进行一些探讨。例如，国内外传感器教学的进展和现状、传感器的重要性、将传感器与物理实验整合的方式方法等。也可以结合具体的实验案例开展一定的实验研究与分析，例如实验验证动能定理的研究[5]、单摆的实验设计[6]、动量定理的实验设计与研究[7]等。在动量定理的实验研究过程中，我们将不易测量的合外力冲量通过力传感器测出，将动量的变化用运动传感器测出，两者进行比较即可分析出冲量和动量变化的关系。在研究过程中，教师不仅提高了教研的意识和能力，还积极引导学生参与科学研究的意识，教给他们基本的研究方法，这对参与研究的学生起到了积极的引导作用，提高了学生的科学素养和科学研究能力。通过教研活动的开展，可以促进教师专业能力和学生科研能力的发展，为创新型人才的培养奠定基础。
传感器与中学物理实验的整合是物理新课程提倡的重要内容和理念，体现了物理课程与科学技术的结合，也体现了物理课程内容的选择性和前沿性，其整合研究已经成为我国中学物理实验改革和研究的重要课题。策略更具普遍意义和方法论意义，开展有效的策略研究将会非常有效地促进传感器与中学物理实验整合的研究。
参考文献
[1] 刘茂军.用数据采集器实施“实验探究”教学的理论与实践.教学研究，2011（2）.
[2] 姚文俊，武丰旭.发展学生主体性的教学策略研究.中国教育学刊，1998（2）.
[3] 刘茂军.中学物理实验设计思想方法拾萃.物理教师，2012（1）.
[4] 刘茂军，刘惠莲，肖利.基于传感器的牛顿第二定律实验设计与研究.中学物理教学参考，2012（11）.
[5] 刘茂军，赵志刚，肖利.实验验证动能定理的研究.中小学实验与装备，2007（4）.
（一）课题来源
物理学是一门以实验为基础的课程，物理实验教学是物理教学的重要环节。作为一名物理师范生掌握好中学物理实验是最基本的要求，在中国《普通高中物理课程标准》中对通过物理实验培养学生的能力也有明确要求。然而，当我们走进实验进行中学物理实验探究时才发现，在实验探究方面我们仍然存在着很多问题。比如：在我们高中的学习中有一部分实验没有开设；有些实验仪器不会操作；探究实验不能按照步骤进行；缺少严谨的科学探究精神；数据记录也有不规范之处等。我们在高中物理的学习中物理实验并没有像《课标》所要求走进我们的课堂教学之中。但是，实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标，全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源，做好物理实验教学是物理教学的重中之重。我国物理教材实验部分的编写是否与我国《课标》要求相契合？通过现有物理实验教学是否能达到对学生科学素养的培养？这些问题急需我们来思考。
物理教材是物理教学的主要依据，做好教材中物理实验的编写是必然要求。面对我国现存的物理实验教学现状，我们不妨尝试对比国外优秀教材中的实验编写，借鉴国外优秀经验，为我国物理教材实验部分的编写提供一些支持。因此，我将选择我国普通高中物理教科书（人教版）与美国高中物理教材《物理：原理与问题》中光学部分实验进行对比研究。
（二）研究目的
通过此次对比研究发现中美两国在《课标》要求方面存在的异同点，发现我国物理实验中存在的问题，以便引起人们对我国物理实验的思考和重视。对比美国教材光学部分实验的开设形式、数量、实验仪器及插图等与我国教材之间的差异，找出美国教材中的存在的优点，从而参考和借鉴国外优秀教材中的优秀实验，为从事物理教学工作的广大教师提供更加丰富、有趣的教学资源，为我国现有的物理实验教学提供一些改进建议，也为我国的物理教材中实验部分的编写提供参考和建议。
（三）研究意义
通过对比中美两国在《课标》要求方面存在的异同点，有助于发现我国在制定物理实验《课标》时存在的问题。通过对光学实验部分实验的开设形式、数量、实验仪器及插图等多个方面进行对比，有利于为我国从事物理教学工作的广大教师提供丰富的教学资源，有助于他们改进传统的教学方式，使学生增加对物理的学习兴趣。通过对比两本教材中“光的偏振”这一具体实验，有利于帮助我们全面了解美国探究实验的具体过程，有助于为我国的物理教材中实验部分的编写提供参考和建议，有利于学生更好的掌握有关科学知识，形成科学的思维方式，更好的培养符合时展的新型人才。
二、国内外在该方向的研究现状及分析
在新课改的大背景下，通过物理实验培养学生科学素养的重要性已经被人们所重视。我国各位专家学者对中美教材中的实验部分进行了多层次的比较研究，探索更适合我国学生情况的物理实验教学方式。现已有大量的关于中美高中物理实验比较研究的文献问世。
2006年11月祁映宏在《中美2套高中物理教材学生实验的比较与研究》中，统计了中美高中物理教材中的学生实验，对两国教材学生实验编写的特点做了比较研究，提出学生实验设计的认识观和学习观，最后特别强调了美国教材中的一些可借鉴之处，并对我国物理教材中学生实验做出了反思与期待。
苏州大学的沈国强在2010年比较研究了中美两套物理教材的科学探究内容异同。比较分析了两国教材中的科学探究的数量、内容、方式等，对“科学探究”活动的实施从教师和学生两个角度进行调查，了解教师和学生对“科学探究”活动观念的理解、具体实施情况，以及制约“科学探究”教学开展的主要因素。
延边大学的陈雪对高中物理实验教科书实验部分分为表层结构包括实验数量分布、实验体系结构、实验器材选择、实验插图语言四个部分，和深层结构科学知识、科学方法和科学情感三部分进行了比较分析，并用定性和定量研究的方法，分别进行数量和文本分析比较。并根据结论对我国物理教科书实验部分编写提出建议。
刘建智和李兰对一套美国高中物理教材（栏目名称为《Physics Lab》）与我国人教版新课标高中物理教材中的实验部分从实验数目、实验器材、实验的编排与实施、语言分格及其他进行了比较，通过比较对我国在今后编写或修改高中物理教材时应适当增加实验数目、实验内容与时俱进、适当增加光学与原子物理部分的模拟实验、增加探究性实验的数目，并增加实验的开放性、体现“以人为本”的教育理念。
李兰在研究了前人已有的结论与成果之上，以中美两国高中物理教材历次改革与发展为背景，对两国物理课程标准进行了比较分析，并对中美两国高中物理教材实验部分的设置在实验数目、实验编排、实验器材、实验插图、实验语言，以及基本科学概念、科学实验过程、科学情感态度等方面进行了比较分析。
华中师范大学教育硕士戚静芳在对中美两国高中物理主流教材比较的文献进行分析的基础上，比较研究了两国教材中物理实验的总论、实验形式、试验数量和具体实验内容等，用文字、图表等形式列举其异同点，并归纳出各自特色。通过比较发现了两套教材实验总数多、实验形式多样化、对科学过程和方法的关注、培养学生创新意识等方面的相似性。同时看出两国教材在实验与学习内容的融合度、不同形式实验数量、对探究过程的设计、对实验材料的使用、与生活实际的联系以及对研究能力的培养等方面的区别。
郭丽丽构建了教材中物理实验的比较模型。从实验内容、实验设计和实验呈现方式三个方面对人教版物理教材和《物理：原理与问题》中的物理实验进行了静态比较研究，并根据比较研究得到的结论，对我国物理教材中实验部分的编写从实验内容的选取、实验的设计和实验的呈现方式三方面提出建议。
西南大学课程与教学论硕士研究生苏蕴娜在《中美澳高中物理教科书实验设置比较研究》中，从实验的选择、实验的编写体例和实验的呈现方式三个维度对中美澳三套高中物理教科书中的实验进行了定量统计以及定性分析，强调物理实验对学生科学素养的培养起到关键的作用。
印晓明和陈坤从培养学生“核心素养”的角度，对中美高中主流物理教材在“光学”部分编排进行对比，提出从“知识”走向“智慧”、从重视物理“实验”到进行科学“实践”、以学科“融合”提升“综合”思维的理念，提高学生理科学习的“自我生长能力”，将培养学生在科学领域内“核心素养”的目标落到实处，为学生的终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定良好的基础。
南京师范大学教师教育学院的陆雪娇以“抛体运动”为例，对中美两国常用的两种高中物理教材的实验呈现方式和实验内容进行比较分析，发现实验呈现形式的总体差异，以及中国教材中还存在缺少探究性实验，实验器材、实验内容的选择不够贴近生活，实验缺乏创意等问题。
高赫男和石红选取了中国人教版物理教材和美国《物理：原理与问题》为研究对象，对中美两国高中物理教材实验的数量、器材、栏目、插图及语言等方面进行比较研究，利用文字、图形或表格等形式描述其异同点。
三、相关概念界定
（一）物理实验
物理实验是学习物理的重要方法和手段，是物理学习的基础。物理实验是高中物理教学的重点。在人教版普通高中物理教材（2010年版）中，对教材中的物理实验根据它们在物理学和物理教学中的地位、难易程度、用时长短、学校的器材条件，分为了：学生实验、实验、演示、做一做以及问题与练习。
《课标》要求学生通过实验，学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题；认识实验在物理学中的地位和作用，掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成一些物理实验。
物理实验已经渗透到物理教材中的各个部分，包括了课后习题部分。本文中所选的物理实验是光学部分实验，有中国教材中的学生实验、实验、演示、做一做，以及美国教材中光学实验部分的起步实验、迷你实验、物理实验。
（二）物理教材
教材是教学过程中的四个基本要素之一，其含义随着科学技术的进步和发展，也不断发展和壮大。目前，从广义来讲，教材是教师和学生据以进行教学活动的一切材料，包括工具书、挂图、图表和其他教学辅助用具，也包括教学程序软件包；幻灯片、电影片、音像磁盘等。从狭义来讲，教材是指教科书，也称课本，它是依据课程标准编制的、系统反映学科内容的教学用书。
本文中的物理教材是指按照物理课程标准等纲领性文件的规定，根据教学目标和学生的认知规律组织编写的出版社正式出版发行的高中物理教学用书。
（三）科学探究
在物理学史中，运用科学方法的第一人当属伽利略。他提出的科学方法为我们的科学探究提供了依据。所谓“科学方法”就是经验（以实验和观察的形式）与思维（以创造性构筑的理论和假说的形式）之间的动态的相互作用。伽利略所用的科学方法包括：设计实验（以检验特定的假设）、对现实世界条件进行理想化（以消除任何可能掩盖主要效应的次要效应）、限制探究范围（每次只考虑一个问题）、定量方法。
科学探究指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。探究是一种有多侧面的活动，需要做观察；需要提出问题；需要查阅书刊及其他信息源以便弄清楚什么情况已经是为人所知的东西；需要设计调研方案；需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西；需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据；需要提出答案、解释和预测；需要把研究结果告之于人。探究需要明确假设，需要运用判断思维和逻辑思维，需要考虑可能的其他解释。学生们在学习探知自然界的科学方法时将会参与科学探究活动中的某些方面的工作，但是学生们也应该培养自己从事完整的探究活动的能力。
在我国现在的高中物理课标中规定的科学探究需满足七个要素，分别是：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。
（四）科学素养
所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。即对日常所见所历的各种事物能够提出、能够发现、能够回答因好奇心而引发出来的一些问题；对已有能力描述、解释甚至预言一些自然现象；能读懂通俗报刊刊载的科学文章，能参与就有关结论是否有充分根据的问题所作的社交谈话；能识别国家和地方决定所赖以为基础的科学问题，并且能提出有科学技术根据的见解来；能根据信息源和产生此信息所用的方法来评估科学信息的可靠程度；有能力提出和评价有论据的论点，并且能恰如其分地运用从这些论点得出的结论。
四、学位论文的主要研究内容及可行性论证
（一）主要研究内容
本论文的主要研究内容有以下几点：
1．通过查阅文献研究明确中美两国《课标》对物理实验的要求，并对相关概念进行界定，了解我国各位专家学者对中外物理教材及实验编写的对比分析。并通过问卷及访谈等方法，了解本地区高中学校光学实验课程的开设情况。联系我国《课标》对此部分的要求，对比本地区的高中学校在光学实验课程开设是否与《课标》要求相契合。
2．归纳、整理出中美两国《课标》对物理实验的要求，对比两国《课标》要求的异同点。
3．对中美两国物理教材中的实验总论部分详细阅读，并总结归纳，对比两国实验总论，发现其优缺点。
4．整理中美两国教材中光学部分实验，从实验形式、内容及数量分布、插图等方面进行对比，发现各自特点，得出结论。
5．并对两国教材中“光的偏振”这一具体实验案例，按照教材编排要求进行完整的实验探究。根据自己在实验中的观察、体会以及通过本实验对该知识的理解和掌握情况等方面，进行对比分析，发现美国教材在实验编排中的优点。
6．根据对中美两国《课标》对物理实验的要求，以及两国教材中光学部分的实验对比，得出相应结论，并根据结论为我国物理实验的编写及实验教学方面提出一些建议。
（二）可行性论证
1．现已经有很多位专家学者就“中外高中物理实验对比”这一课题进行了研究，以有大量的期刊文献和学位论文存在，能够为本人提供参考，为本研究奠定了坚实的理论基础。
2．通过大学的学习以及教学实践，本人熟读了我国物理《课标》的内容，理解了《课标》对物理实验的要求以及通过物理实验培养学生怎样的能力。
3．在实习期间能与学生面对面交流，通过与学生的交流能有效避免学生的排斥心理，进而来了解所在学校有关物理实验的开设情况以及学生对物理实验的期望，能保证得到较为准确的信息。
4．本人对该课题存在浓厚的兴趣，能够对我以后从事物理教学工作提供支持与帮助，能丰富课堂内容，形式多样，让我有信心完成此次研究，为我提供了动力。
五、论文进度安排及预期达到的目标
（一）准备阶段（2018年10月—2018年11月）
1．确定选题。
2．查阅大量有关该课题研究的文献资料，了解我国专家学者对于该课题的研究进展情况，为自己的研究提供一些思路，避免重复劳动、偏离主题。
3．分析资料设计初步撰写方案，提交老师指导，根据老师指导意见进行方案的调整，按照方案执行。
（二）实施阶段（2018年12月—2019年2月）
1．选取人教版普通高中物理教科书，梳理出高中教材中的光学部分的实验。
2．选取翻译版美国物理教材《物理：原理与问题》，梳理出光学部分的实验。
3．设计调查表，选择宁夏本地部分高中学校，调查对光学部分实验的开设个数和开设形式。
4．撰写开题报告，并提交指导老师批阅，根据老师修改意见，再次进行修改，完成开题报告。
5．找到美国《国家科学教育标准》和中国《普通物理课程标准（2003）》，归纳总结出有关物理实验的要求。
6．回收调查表，对得到的数据进行数据处理，利用准确数据分析宁夏本地部分高中学校对物理光学部分实验的开设情况，了解本地物理实验教学现状。
（三）总结与论文形成阶段（2019年3月—2019年5月）
1．将相关资料进行汇总，书写论文提纲，完成大体框架。
2．根据两国教材要求进行“光的偏振”实验探究，并回答相关问题。
3．根据论文提纲，完成论文初稿，请老师进行指导和修改。
4．根据老师的修改意见，重新整理有关资料，对论文初稿进行反复修改，完成修改版。
5．再次请老师指导修改，完成论文撰写。进行，请老师审阅。
6．论文定稿。
六、研究过程中可能遇到的困难及解决的途径
（一）本课题研究过程中可能遇到的困难
1．我国高中物理教材光学部分实验形式多、个数也多、设置在不同的模块，在整理的过程中很容易漏掉一些实验。
2．在调查本地高中学校光学部分实验开设情况中，个别老师存在不重视、不认真回答的情况，学生也会有抵触心理，会使得到的数据不准确。
3．由于美国没有专门的物理课程标准，所以在进行对美国《课标》物理实验要求归纳时，可能存在不准确，概括不全面的情况。
4．在对比结论与建议时，认识不到位，会过分将自己的感情带入，使得得到的结论过于简单，语言过分学生化，不能联系学生的实际情况得到普遍的结论。
（二）解决的途径
1．在归纳总结教材中的实验时，要细心，力求全部都被归纳。将自己的总结反复进行核对，做到归纳全面。
2．在进行调查时，对同一所学校要选择不同的老师和学生进行调查。老师可以选择物理实验室管理老师和物理学科任课教师，从不同的方面进行调查。深入学生，与学生聊天，增加学生的信任，避免学生产生抵触心理，尽可能使调查数据真实可靠。
3．美国的《国家科学教育标准》中，涉及从幼儿园到高中的整个阶段所有学科的标准内容，并没有提到过多的物理实验内容标准，其将物理实验归纳与科学探究之中，所以要找到有关科学探究的要求进行总结归纳。
4．进行学习，从教学实践中了解学生的实际需求，从有利于学生发展的角度出发，提出建议。
七、参考文献
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关键词:物理实验素质体现
实施素质教育的高中物理实验教学是面向全体高中学生,以物理知识教学为骨干,以科学素质教育为核心的全方位的教学。物理实验在培养学生素质方面有着不可替代的作用：
首先，实验教学能培养学生识别和应用实验仪器的能力
学生识别和应用实验仪器的能力不仅是学生正确完成物理实验的保证，也是以后在工作和学习中必需的最基本的能力，如生活中各种测量工具的使用无不需要这方面的知识。
开始几次学生分组实验，实验仪器都是学生首次接触，如刻度尺、天平、电压表等，教师要着重指导学生识别仪器的规格和性能，察看铭牌或说明书。弄清：（1）测量范围；（2）最小刻度；（3）零点及其调节方法；（4）使用方法。只有掌握以上四点，才能保证实验精确的完成和仪器、人身的安全。
其次、实验教学能培养学生的实验操作能力
学生的实验操作能力的高低对他们今后的工作和学习有着重要的影响。生活中小到照明电路的安装，各种物体质量的测量，大到交通运输和生产劳动都需要这方面的能力。所以教学大纲把培养学生的实验操作能力作为素质教育中很重要的一个方面。
物理实验本身就是一个操作过程。学生分组实验，每个人都有操作机会；在演示实验中，可让部分学生配合教师一起完成实验，条件许可时，将演示实验改为学生实验；课外小实验更是学生操作的天地，如在学习量筒、弹簧秤、天平等知识后，可布置小实验自制天平、量筒、橡皮测力计等，学生的积极性一定会很高，效果一定会更好。总之，应尽量多给学生亲自动手动脑的机会，因此边实验边教学对提高学生的操作能力是很有帮助的。
高中物理实验教学如何渗透素质教育呢？
一、发挥学生的主体作用
在知识经济条件下,国民素质是综合国力的重要内容,特别是国民的科学素质和创新能力,将是一个国家和民族发展和进步的灵魂。这种人才培养模式,要求我们在教学实践中要重视学生的思维能力、科学创新能力、独立工作能力、自我学习能力等综合能力的培养。
1.让学生主动地参与到知识获取的过程中
素质教育的显著特点就是使受教育者能主动地学习、主动地发展,这就要求高中物理教师在实验教学过程当中要充分体现学生的主体作用,要使学生积极地参与到知识的获取过程当中,从物理现象的展示、实验现象的发生开始,就要让学生注意观察、掌握现象的特征,开始认真地思考、猜想、判断等一系列的思维活动,随即引导学生动手进行实验,让他们亲身去体会,试着透过现象抓住事物的本质。这样就能够使学生自觉、主动地进入到知识获取的过程之中。
2.课堂的时间和空间尽量多让给学生
在空间上,教师要主动让出自己长期以来一直牢牢控制的主导位置,给学生空间,让他们去思考、讨论问题、探索规律,从而获取知识。在时间上,一节课仅有短暂的40分钟,时间稍纵即逝,教师若放手让学生动手实验、去讨论,就不能在规定的时间内完成教学任务,这显然是一个矛盾,要解决这个问题,教师就务必要控制好时间和课堂节奏,在环节安排上一定要科学合理。
二、发挥教师的主导作用
要想在物理实验课程当中更好的将素质教育渗透进来,教师应做到以下几点:
合理处理好试验教材,做到详略得当,主次分明,本质问题要突出强化,主要问题要单刀直入,防止拖泥带水,在展示学习内容时要充分、要展示出实用意义;教学思路要清晰,层次要清楚,过程要流畅,过渡衔接要自然、要精心设计;学生的认知水平要掌握清楚,实验设计要实事求是、切合学生实际,提问要有技巧;课堂教学结构要严谨,前面的教学内容应是后面的“铺垫”,后面的知识应是前面的延伸,做到一环扣一环,环环紧扣。
要不断变换教学手段和教学方法,充分发挥教师的情感作用,以情感调动学生的积极性,以情感强化学生对物理知识的认识。对实验教学过程当中的突发事件要有所估计,有所准备,实验的准备要十分充分,实验环节必须交待清楚,实验中必须力求做到成功,实验现象要让每位学生都能观察到,观察现象前必须告知观察方向,下达好思考任务。
三、开展课外小实验活动,培养学生的动手操作能力
高中物理试验课本上除演示实验和学生实验外,还根据不同章节的知识特点确定了近20个课外小实验,将其分布在三年内完成仍显不足。为此,可以联系有关章节知识,另外增补一部分。
如在《动量》一章里可增设“用自来水观察反冲运动”;在《电场》一章里可增设“静电屏蔽现象的观察”;在《光的色散》一节里可增设“室内彩虹形成”等小实验,平均每月至少有一个可做。还可将这30多个课外小实验编成序列,按教材的特点分阶段以课外实验兴趣小组为中心组织实施,每个小实验尽量要求学生独立设计,独立操作,并独立完成实验报告。对于难一些的小实验,教师可给予一定的提示与指导,包括实验原理、所需器材、操作与观察要领等。
四、开展科技小制作和撰写科技小论文活动,培养学生的创新思维和创造能力
将教材上与我们日常生活和社会生活联系较紧的知识做恰当地扩展,引导学生在课外独立完成科技小制作。如在学完电路知识后,学生可去完成“简易热得快自控电路设计与安装”“节日闪烁彩灯电路的设计与安装”和“多用电表组装”等;学完“磁场”后,学生可去进行“指南针制作”等。
生动有趣的科技小制作和小论文撰写活动,能够极大地陶冶学生们的科学情趣,培养他们独立思考、独立创造、独立幻想的能力,对他们养成良好的科学态度和良好的科学习惯打下了坚实的基础,对他们未来献身科学的人生道路也有很大的启迪。
参考文献:
[摘 要]文章对如何发挥大学物理实验课程来提高学生创新能力进行了探索和实践，相关改革思路清晰，措施得力，对学生创新能力的培养具有促进作用。相关工作将对大学物理实验课程在教学改革、科学研究、教学水平等方面的发展起到积极的推动作用。
[
关键词 ]创新能力；大学物理实验；自主设计性实验
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568(2014)35-0054-02
基金项目：本文系西北农林科技大学2013年教改课题“《大学物理实验）教学中引入自主设计性实验内容、促进学生创新能力的培养” (编号：JY1302097)、2014年高等学校教学研究项目“农林院校大学物理课程教学现状分析及对策研究” (编号：JZW201415xb)的科研成果。
大学物理实验是大学生学习和巩固物理知识，强化科学态度，培养综合创新能力的基础性、实践性教学课程，其教学理念、教学方法和教学效果不仅直接影响学生对物理学基础知识的理解和掌握，而且关系到学生今后学习其他学科的治学态度、科学精神和创新能力的塑造和培养，它在培养学生科学思维方式、科学实验能力、创新意识和创新能力等方面都具有不可替代的作用。
传统的物理实验教学模式下，物理实验仅是理论教学的辅助手段，强调的是物理理论的再现，只能起到巩固理论知识的作用，在注重创新的时代已经显示出它的弱势。在这种模式的影响下，高校实验室的作用受到严重制约，实验室设备陈旧，实验师资队伍不整齐，教学质量谈不上创新能力的培养。学生只是被动地按照教师和讲义给定的方法和步骤按部就班地操作，学生没有探索的空间和时间，学生独立解决问题的能力得不到很好的锻炼。教学内容的安排方式过细，属于验证性实验、简单知识应用和技能训练的经典物理实验内容偏多，而综合性、设计性、研究性实验内容不足，物理学的新发展和新应用更是极少反映，很难激发学生的学习兴趣。另外，由于师资及经费方面的不足，实验课开发程度不够，影响学生自主学习的积极性。
大学物理实验课程对国内大多高校来讲是一门重要的基础课程，本课程为学生进行创新活动提供指导和平台，对于提高学生的综合创新能力，应该能够发挥更积极的作用。教学活动应该以学生为中心，实行以学生自主创新为基础的实验教学模式，应该具有更广泛的自主性、探索性和综合性。
一、大学物理实验与创新教育的联系
大学物理实验和创新教育的联系可以体现在以下方面：①物理实验为开拓创新打下坚实基础。物理实验与物理理论之间互相依赖。物理学的原理、定理是在总结大量的物理实验事实基础上概括出来的，而物理实验总是在一定的理论指导下进行，对实验现象的观察和描述也离不开一定的理论知识背景。 阔物理实验涉及的知识面广、内容丰富，其他学科知识在物理实验中的渗透日趋广泛。实验过程中从设备安装、调试到实验现象的观察，实验数据的测定及实验结果的分析需要学生灵活运用自己所掌握的相关理论知识独立完成，使学生独立性和自主性得到加强。通过完成物理实验，可以促进对多学科知识的理解和掌握，为开拓创新打下坚实的基础。 ②物理实验为创新教育提供素材。基础物理实验过程中学生去发现实验中的问题，提出改进意见，重新设计实验方案等使实验充满发现创新的机遇。综合设计性物理实验，是在继承基础知识和基础物理实验基础上的创新，更加丰富了创新机遇，是创新教育的活教材。 ③物理实验为创新教育提供环境。物理实验为学生的设想和实验方案提供了实践环境，实施过程中实现了个人的创新愿望。可以激励创新的良好实验环境帮助学生解放思想，大胆创新，努力创新。④创新教育为物理实验注入活力。
创新教育注重学生对未来社会的应变能力，具有明确的创新教育目标意识，逐步形成某一方面的专业知识和专业技能，为今后成为这方面的专门人才奠定基础，这些创新个性的自由全面发展无疑给实验教学注入了活力，使他们有能力设计新的实验方案，维修和改进实验仪器，使实验教学真正发挥以学生为主体，教师为主导的作用。
二、大学物理实验教学改革相关思路
大学物理实验教学应以培养和开发学生的创新思维、创新精神和创新能力为目的，为学生提供一个展现和发挥自身才能的空间和环境，从而最大限度地调动学生学习的积极性、主动性，在学生自我获取知识的过程中尽可能多渗透科学研究的各个元素，使学生从被动接受的客体型学习向主动参与的主体型学习过渡。
1.教学内容的创新。随着经济和社会的发展，学生的就业压力日益增大，学生希望获取实用的知识和技能的需求是正常的，教学内容与生产和生活的紧密相关会激发学生的积极主动性和主观能动性。传统的验证性实验主要是对理论的验证，并围绕验证的实现进行实验设计，与现实生产生活联系较少，这是许多学生感觉到实验课程枯燥无味的原因之一。大学物理实验教学内容体系大多包括基础性实验、提高综合性实验和综合设计性实验三个层次，实验内容的设置能够符合学生的认知规律，但是更应该符合学生的实际水平和学生专业的学科背景，应该侧重于培养学生用物理学思想分析、解决实际问题的能力，培养学生的实际操作技能。因此，研究内容应密切联系学生的实际，涉及面宽、针对性强，题目背景清除，时间目的明确。研究结果以创造性解决实际问题为度，力争做到方法科学合理、构思巧妙新颖、装置简洁实用。
2．教学方式的创新。创新性的实验教学方法是实施物理实验创新教育的重要环节。 田传统的教学方法强调学生实际操作动手能力和实验技巧，忽视了学生对实验原理理解、实验技术问题的分析处理、实验数据处理及误差来源分析、实验结果的正确描述等科研素质的培养。创新性实验教学方法重视教学过程中师生共同进行的不断探索创新，教师不仅仅是“教”，更重要的是“导”，与学生一起分析实验原创思想和实验设计精妙之处，引导学生正确掌握实验观测技术和实验数据处理分析方法，探索实验结果的物理规律等。实验过程中单人单组、团队协作和分组讨论等方式可以结合起来，使得学生的自主性和积极性能够充分发挥。
3．教学和科研同行。大学生要创新需要在实践中成长。科研过程不同于实验课，教师总能解决学生遇到的各种问题，这容易使学生产生依赖性进而懒于思考和探索，科学研究的是未有定论的问题，结果难以预料，过程更可能出现始料不及的问题和困难，一个小小的疏忽大意将可能使结果缪之千里。所以，在科研中更能培养学生的责任心和严谨的工作态度，这要求指导教师勤于监督，帮助他们养成实事求是、尊重实验结果和事实的好习惯，这是实验工作者的根本，也是一个人做人的根本。任课教师负责或参与的课题及各种创新性实践活动都可以鼓励学有余力的学生加入进去，通过解决一个个实际问题，学生在课堂上学到的知识和技能得到巩固和提高，为他们解决各种问题提供了思路，积累了经验。
4．实验考核方式的创新。创新型的大学物理实验教学考核方式提倡摒弃过去惯用的实验报告，采用论文的形式报告或科研汇报整个实验过程和结果。我们不能过分注重学生实验结果的正确与否，实验过程检验了学生对所学各学科知识的掌握程度，反映了学生的创新性思维意愿及能力，实验过程中学生所提出的合理的、有创新的设计方案可以在论文形式的报告或科研汇报中能够得到充分体现。
三、大学物理实验教学改革相关举措
针对大学物理实验教学改革的相关思路，我们采取了如下措施，以期切实提高实验教学质量，提升学生实践能力和创新能力。具体的措施如下：
1．开放的实验室管理系统。实验室的开放不但是时间、空间的开放，更多的是内容和方法上的开放，应充分体现质量工程中以人为本的理念。为了培养学生的自主创新能力，保护学生的原创精神，实行全方位、多层次的开放式教学是实验教学改革的必然趋势和发展方向，是对传统实验教学观念、内容和管理模式的挑战。 最终目标是形成布局合理、层次分明、教学科研互动的实验室体系，营造一个良好的创新氛围。具体的操作过程中，可以针对学生的需求采用不同的模式，如一、二年级学生实行常规课程教学实验开放，高年级实行综合自主实验开放，毕业生和研究生实行研究式实验开放，开展有计划、分阶段、分层次的开放模式，面向教师及科研人员可建立科学研究课题长期开放，提高教学质量和科研水平。这样不但可以充分、高效地利用实验室现有资源，更主要的是学生始终参与自己感兴趣的实验当中，学生在自觉学习和锻炼过程中，成为主动的求知者、参与者和探索者。此外实验内容、试验方法、实验教学评价等都应向学生开放，这一系列措施的实施可以使实验室成为培养大学生自主创新能力最适合的教学环境。
2．具有创新精神和创新能力的教师队伍。具有创新精神和创新能力的教师队伍是研究性教学的保证。它要求我们不断转变教育观念，树立创新教育观，培训创新型教学的青年教师队伍，使得教学由“经验型”转向“科研型”，由“教书型”转向“学者型”。 教师和学生一道，共同关心实验课教学过程中存在的各方面问题，有针对性地提出研究课题题目：共同关注小课题研究的进展；共同面对研究中遇到的困难和问题：共同探询分析问题的可行性思路；共同探索解决实际问题的最佳办法。在思想方法上能够给予学生有意义的启发，在研究的各个环节中能够给予学生实质性的指导。同时在指导学生进行小课题研究与探索过程中不断加强自身建设，积累经验教训，逐步拓展知识面，扩充知识量，更新知识结构，学习新技术、新方法、新理论，从这一方面看，达到了提高实验课教员科学研究能力和业务、知识水平的目的。
四、大学物理教学相关改革初步的成效
面向学生创新能力培养的大学物理实验课程教学相关改革，为大学生创新意愿的建立、创新意识的培养、创新能力的提高提供了一个开放而先进的实践平台。目前各项工作仍在进行，从目前来看效果良好，学生主动参与课程的积极性比以前明显提高，达到预期效果，主要表现在：①学生参与创新的能动性和能力得到提高。大学物理实验课程为学生提供了开放的创新实践机会，学生在本课程结束后，其他课程学习过程中碰到的问题仍愿意利用物理实验室进行实践，在这个过程中学生不断发现问题、解决问题，自身的综合能力明显提高。近几年来，本课程教师帮助学生申请和指导完成国家级和校级大学生创新型实验计划项目共计20余项，指导学生发表sci收录论文5篇；②教师水平提高。指导学生参与科学创新的过程也是教师难得的学习机会，使自己的教学、科研水平得到提高；③实验室仪器设备的高效利用。创新实践平台的构建有利于实验仪器设备的维护、管理和充分利用，不但提高了实验设备的利用率，更重要的是提高了实验设备的使用价值。
1大学物理设计性实验体系设计与实践研究的内容
大学物理设计性实验的内容一般由以下几个方面组成:学习态度、合作精神、探究能力、社会实践和交往能力、收集和处理信息的能力、实验态度与习惯、实验设计与操作技能等。这些评价项目是在学生从事具体的设计性实验过程中表现出来的,可以将这些内容与具体的实验课题要求进行整合,确定具体的、可供操作的指标体系。第一个维度是知识与技能,主要涉及学生在设计性实验开展前对大学物理基本概念、原理和方法的掌握程度,对大学物理实验常用仪器设备的操控能力和对大学物理实验常用实验方法的运用能力。第二个维度是实验过程要素,主要涉及行为素质和基本的发展状况。a.实验题目或实验目的的选择和确定情况。要使大学物理实验项目或实验目的的有意义。b.实验方案的制定状况。学生制定具体设计性实验方案的能力、实验方案本身的合理性程度、实验方案的具体化程度等。c.实验过程中的具体行为方式。学生在实验过程中的具体行为包括：操作的合理性、思维方式的多样性、参与实验情境的深度、文献资料和具体背景材料的搜集情况等。d.实验结果的总结情况。学生要及时的评价的实验报告、论文、成果或研发产品的质量等。第三个维度是实验过程中学生的态度和情感发展。主要涉及行为所反映的情感、态度和价值观的发展状况,包括:学生参与活动的主动性、积极性和创造性状况；学生在活动中的合作精神；学生各种良好思想意识的发展状况,如环境保护意识、社会责任感、服务意识、安全意识、效率意识等。
2大学物理设计性实验体系设计与实践研究的内容的实施方案
大学物理设计性实验体系设计与实践研究的内容评价的方案制定包括确立目标,科学选择内容、设计工具、灵活运用实验方法等环节。这些环节相互之间既紧密联系又相互制约。明确目标和内容是选择实验方法的基础。笼统或琐碎的实验标准将不利于数据和资料的收集,而没有准确、有效的数据,就不可能达成正确的实验结论,从而影响实验的反馈以及最终合理改进建议的提出。必须针对不同的实验项目选取恰当的实验方式方法,并利用反馈意见改进实验设计,促进学生综合实验素质的发展。其最终目标是学生在进行实验活动过程中逐步生成的。必须针对不同的实验项目选取恰当的评价方式方法,并利用评价反馈改进实验设计,促进学生综合实验素质的发展。根据大学物理设计性实验课程的价值追求和课程特点,大学物理设计性实验多维度评价的目标包括知识与技能,过程与方法,情感、态度和价值观3个维度。2.1收集、分析和处理信息。学会收集信息的各种基本方法,尝试运用调查、考察等方法及利用图书馆、网络等基本信息工具；能够对收集的信息或资料进行初步分析和处理；能够在团队中进行信息交流。2.2问题解决。学会自主提出问题、制定解决方案,并通过实验过程验证方案的合理性；开展问题探究,尝试探究活动,体验探究过程；提出问题解决的策略。2.3动手操作。计划和组织一个实验项目的实施；尝试运用已有的仪器设备或通过改造或自制设备完成实验项目；具有基本的信息操控技术和素质。2.4表达与交流。能够自主地与指导教师或专家进行联系,并学会在实验中自我管理；能够以书面和口头等不同的表达方式,表述实验的结果、体会或思想情感；学会结果分享。2.5情感、态度与价值观。养成参与意识、服务意识、合作意识、环保意识、效率意识、安全意识、科学精神、创新意识；形成社会责任感和义务感,形成负责任的工作态度和生活习惯。
3大学物理设计性实验体系设计与实践研究的内容的启示
3.1在实验过程中进一步认识实验设计体系的重要性。在实验过程中发现了许多大学物理设计性实验课程实施中的问题,比如指导教师学科分工的问题、实验过程中教师的指导问题、实验过程中资料的规范性问题、指导教师的培训问题等,这些问题都要在今后的教学中进行整体规划设计和落实。3.2实验指导教师在测评过程中得到培训。在实验教学中,教师的指导往往过于宽泛,针对性不强,缺乏具体的指导行为和指导规范,部分教师不明确自己在指导实验过程中的具体指导任务有哪些方面,因此指导方式、指导行为存在着一系列问题。实验指导教师在评价过程中进一步了解了实验教学的目标和要求,对指导学生实验有了更深刻的认识。3.3学生实验素质得到了全面发展。大学物理设计性实验体系设计与实践研究提高了学生合作意识。在大学物理设计性实验实施过程中,增多了学生之间的交往合作机会，实验时，学生分工合作,在团队中学会与人相处,发展协作素质；增强了学生的自信心，大学物理设计性实验开放的教学方式；培养了发现问题、解决问题的素质,激发了学生的创新潜能；同时也激发了学生关注生活的热情设计性实验的开展密切了学生与指导老师的联系,激发了学生关注生活的热情。
4结论
大学物理设计性实验体系设计与实践研究是应用型大学本科物理课程今后发展的必经之路。这种亲身实验，接受知识的方式，不但能够帮助学生更好的掌握该门课程的内在精华，还能在一定程度上培养学生的学习兴趣，发掘学生的潜能和创新能力，大学物理设计性实验体系设计与实践研究必然会对培养优秀的物理人才方面发挥巨大的作用。
作者:刘洋单位:吉林工商学院
一、传统高中物理实验教学中存在的问题以及原因
1、对物理实验课程重视不足
在我国应试教育的大环境下，高中物理学习普遍存在“重视理论，轻视实践”的观念，对物理实验不够重视。传统的物理教学中，教师的教学方式非常单一，因此学生们对物理实验感到学习枯燥，不能充分调动学习的积极性。并且很多学生对课程应付了事，物理的实验报告进行互相的抄袭，不能体现出物理实验的作用。
2、很少进行实际的物理实验操作
随着高中教学中教学设备的改进，物理教学中越来越多的采用多媒体的教学方式。这样的教学方式虽然提高了教学进度，但是许多实验过程通过多媒体投影的方式呈现出来，因此代替了学生们实际的实验操作过程，学生们接受实验的结论是被动的。
3、实验过程过于程序化，不能发挥学生的自主性
许多学校的学生在进行物理实验操作的时候，学生们一般情况下只是遵照实验书以及通过老师所讲的实验的目的性、实验器材、实验的步骤等进行机械程序化的操作，只为了达到实验的结果，而不去考虑这样的做的原因以及实验过程中出现的问题。
4、物理的理论教学与物理实验教学不能配合好
由于高中物理学习过程中，理论课程和实验课程在课程安排上是不同的。在进行试验的过程中，由于要考虑教师和学生的人数、实验的设备和实验难度的情况等因素进行课程编排，这样就会使一部分的重要实验不能进行实际的操作。
二、高中物理实验教学改进的理论依据
1、学生的学习自主性
在课堂教学过程中，教师和学生是互动的关系。教师在这个过程中对学生起到一个正确引导的作用，但是没有学生积极参与这个过程，是达不到圆满的教学效果的。因此教师要充分的带动学生学习的主动性和自主性。物理实验教学中，应该让学生进行自主的学习和操作。
2、活动探究性
进行物理的科学实验操作是为了能够将物理所学的内容与实践进行结合，并且要求学习们在实验过程中对实验的原理、实验的装置以及实验的方法进行科学的探究，对实验中出现的现象进行物理过程的解释。在实验教学中一定要注重实验的思考和探究，因为仅仅做实验而不进行思考研究，就发现不了物理实验的科学性，也就达不到物理实验的目的。
3、学生间的合作性
物理实验可以采用进行分组实验的方法，这样既可以让学习生进行自主的操作，也可以使学生之间建立很好的合作性学习。这种方法的实践过程中，可能会出现实验的结果与结论不同的情况，这样学生们之间就可以进行自主的讨论，促进了彼此的学习。在合作过程中，不断的克服困难，直到满足实验的最终结论。
4、交流的互补性
在进行分组实验的过程中，可以对学生们对物理研究的分析综合能力得到提高，可以使学生们在物理学习中得到直观感性上的认识。在交流过程中，通过学生们对不同的实验进行设计，可以启发他们认识到实验过程的多样性和创新性，提高他们研究问题的深度和独立思考能力。这样就可以拓展学生们的视野，让他们对物理实验产生足够的兴趣。
三、合作探究性学习方式的过程设计和案例分析
由于物理实验一般是根据所学的物理原理对物理量或者物理方面的问题进行探究，所以将物理实验设计为进行探究性学习方式的实验，既可以使学生对物理方面的概念和规律进行深入理解，又可以培养学生的创新思维能力以及对科学问题正确的研究能力。设计的过程是：（1）提出将要进行试验和研究的物理方面的问题；（2）自己准备实验器材或者使用学校内的实验设备。（3）对进行的物理实验要求学生自己主动设计方案，并进行分组讨论，采用可行的实验方案进行实验。（4）对实验过程中的数据进行及时的记录。（5）对实验结果成功或者失败的原因进行分析，并提出解决对策。（6）完成实验的报告或者论文。
例：对“机械能的守恒定律”进行验证的实验中，使用自由落体的方法。这个过程中，因为发现 v 和gh之间的误差比较大。经过讨论提出摩擦阻力影响误差的猜想，这个时候正确的引导学生对摩擦的阻力进行测量，从而求出了摩擦阻力存在的功fh，最后的实验结果证明：mgh和 mv2之间的差值就是误差范围内存在的fh。通过这样的实验过程以及思考和探究，对机械能的守恒定律更加理解，并且符合科学家在研究物理方面的问题时采用的由提出假设然后进行验证的方法。
四、合作探究性学习方式的实践反思
物理实验教学中的合作探究性学习方式可以使学生们针对课程中的知识点及其应用进行探究性质的学习，可以使学生们在学习的过程中进行积极的参与、进行积极的动手动脑、进行相互的合作和交流、把物理的原理知识和实践进行结合起来。如果长期实行，对学生们在创新思维、自我表达、自主学习、实践和相互合作的等方面的能力的得到最大的发展，学生们在学习方面的主动性和独立思考性方面得到良好的培养。
鉴于以上情况，我们于2010年开始探索、2011年正式提出了“EKA－TCPP应用型物理教育人才培养模式”。该模式就是“以理论教学为基础，实践教学系列化，能力培养是核心”。理论教学使学生掌握必要的物理理论和教育理论知识，了解教育法律法规及教师职业道德规范，体现人才培养的学术性与专业性，是实践教学的前提和基础。实践教学是学生专业技能和职业技能培养的重要过程，是理论教学的反思与延伸，也是师范生职业能力形成的关键环节。该模式突破了传统的师范生培养中理论教学和实践教学相互独立、互不关联的格局，变“知识传授”型为“能力培养”型，使师范生的知识与能力同步增长、提早进入职业角色、体验职业生涯、建立职业经验，培养职业能力。该培养模式是基础教育新课程改革背景下对传统高等师范教育教学模式的一个改造，是应用型师范人才培养的客观要求。
二、“EKA－TCPP应用型物理教育人才培养模式”的实践探索
我们主要在实践条件的改善、课程体系及人才方案的确定、课程内容的调整、课外活动的开展等几方面做了探索。
1实习基地建设我校与学校所在地———茂名市教育局联合共建省级教师教育校外实践基地。该基地承担我校师范生的校外实践教育教学及茂名市中学教师继续教育的双重任务，是一个校局协同育人平台。基地的建立推动了我校师范专业转变教育思想观念、改革人才培养模式、加强实践教学环节，并且提升了学生的社会责任感、创新精神、实践能力和就业能力。除利用学校公共平台外，本专业还根据需要与茂名市第十中学建立了校外实践基地。
2改善实验、实训条件学校先后投资376万元购置仪器设备，建立了语言实验室、微格教学实验室、教育技术实验室、信息技术实验室、三笔字实训室、学科教学论实训室以及心理测试实验室等7个公共的师范技能实验、实训室。除以上公共资源外，本专业还拥有专业实验室，专业实验室总建筑面积约2300多平方米，固定资产总值430余万，主要承担《普通物理实验》、《近代物理实验》、《光电子技术实验》、《光伏技术实验》、《中学物理教学教法实验》等专业实验课。
3课程体系改革与人才方案的制定根据教育部颁布的本科专业目录要求以及专业特色和毕业生择业的需要，物理学(师范)专业的课程架构主要包括如下五大模块:通识模块(必修与选修，约占总学分的35%，其中实验约5%);学科基础模块(必修，约占总学分的20%，其中实验约8%);专业领域模块(必修与选修，约占总学分的20%，其中实验约3%);教师教育模块(必修与选修，约占总学分的8%，其中实验约1%);实践环节(必修、选修，约占总学分的20%，其中选修约2%)。实践环节教学是巩固所学的理论知识，培养专业技能和职业技能，提高分析、解决问题能力和创造性思维的主要途径，也是我们重点改革的部分。具体项目设置有十多项、40多个学分，包括军事训练、社会实践、教育见习、教育实习、毕业论文、学年论文、公益劳动、三笔字实训、普通话实训、班主任工作实训、课堂教学综合技能实训、课件制作实训、中学物理实验综合实训、(课外)素质拓展活动等。
4第二课堂活动的开展第二课堂活动方面，注重引导物理师范生参加普通话大赛、课件制作大赛、模拟课堂大赛、演讲比赛、辩论赛、数学建模竞赛、“挑战杯”竞赛、物理实验竟赛及支教活动等与专业技能关系密切的活动。在训练过程中，聘请中学骨干教师参与指导，以三级物理师范技能竞赛(院级、省级、国家级)为抓手，充分利用各方资源，调动学生利用业余时间参与训练，以第一课堂教学引导学生第二课堂活动、以学生第二课堂活动成效检验第一课堂教学效果，最终实现师范生就业核心竞争力的全面提高。该做法已对我校其它师范专业产生了示范性的影响。
5课程内容的整合与调整
1)将教育部颁发的教师资格考试大纲涉及内容纳入到课程方案中。新开设“教育法规与教师职业道德行为规范解读”课程，增设“师范生职业认知教育”课程，如“心理学”、“教育学”、“学科教学论”、“现代教育技术与实验”等课程，在内容上涵盖教师资格证书考试大纲的相应内容。
2)从实效性角度对部分课程及实训内容及开课单位做了调整。依托我校新完成改造升级的教师教育实训中心的实验、实训条件，将“现代教育技术”课程改为“现代教育技术与实验”课程，加强课程实验分量，增加电子白板等“现代化教学设备的使用”内容，强化“多媒体课件制作实训”效果;对“三笔字”课程中的“粉笔字”部分，给予特别的重视，并适当补充“板书板画”和“板书设计”两部分内容。
3)根据本专业现有师资设备及本省对毕业生需求情况分析，增加“光伏”方向的系列专业选修课程，为不做教师的师范生提供了一个就业支撑。
4)专业实践、实验课程涉及物理实验、教法实验、师范技能训练、科研训练以及社会实践等，贯穿师范教育的全程。在普通物理实验课程开设中，我们改变传统做法，打破了力、热、电、光各门课程的实验界限，按验证性、设计性、综合性三个层次进行了整合，按照难度从低到高依次开设;在实训模块增加了“中学物理实验综合实训周”，使学生熟悉中学物理实验，并能亲手制作一些常见的、简单的演示实验装置;为增加实习生上课机会，我们对实习时间进行了调整，并将实习时间延长到10周;为保证师范生的培养与中学实际相吻合，我们聘请了三名中学骨干教师参与指导师范生的实习、实践及毕业论文工作。
三、“EKA—TCPP应用型物理教育人才培养模式”改革的成效、意义与问题
1改革的成效通过项目的开展，我们取得了一些成绩:教学团队先后获得10余项教改立项，2项校级教学成果奖，发表教改论文20余篇，出版教材1部;首届31名本科生于2012年顺利毕业并获学位，其中有17人次获省级以上师范技能竞赛20项奖励，包括全国特等奖1项、一等奖3项;一个团队获广东省大学生物理实验设计大赛三等奖。三届师范生均参加过广东省师范技能大赛且届届都能取得一等奖的好成绩，如2014年我校物理10－1班的何辉强同学获得了全省总分第1名的好成绩。在全国大学生与研究生物理师范技能竞赛中，三届比赛成绩一直稳居全国各高校前列，我校学生连续几年都被大赛组委会指定为示范展示选手，在近几年各地公办中学招考中屡传佳音，特别在电白县招考中，我校物理师范生已成品牌，继2012年首届毕业生7人参加考试，7人包揽物理学科前7名之后，2013年第二批物理师范生又有6名被电白县公办学校招考录用，其中物理09－1班的赖梅同学综合成绩列所有学科数百考生的第1名，直接被茂名市第一中学录取，物理09－1班骆永宽同学在校期间在《中学物理》杂志发表了“关于中学物理课程资源的开发与利用”论文，毕业后被广州大学录取为硕士研究生;三届毕业生升研率持续提升，2012年升研率为13%，2013年上升至17%，到2014年已高达26.3%。
2改革的意义通过几年的探索，我们建立了一个结构合理、强化实践、选修灵活有度、培养目标明确的课程体系;组建了一个结构合理、积极进取、勇于实践、团结协作的教学团队;改善了办学条件，提升了办学水平，赢得了社会声誉。通过项目的开展，在实训环节上有了一定的创新:聘请中学骨干教师参与师范生的培养，是“协同创新”的有益尝试;“三级师范生师范技能竞赛”的引入，是对我校技能实训工作成效评价的重要贡献;它实现了教师“课堂教学”工作与学生“课外素质拓展”工作的有机结合，充分利用我校教务处、学生处、团委等各方资源形成合力;它达到了“以赛促练”的目的，实现了学生由被动学习向主动训练的转变，形成了学生间相互交流、共同提高的风气，从而最大程度提高了实训效果;它是“品牌学生”的培养与“全体学生”素质提高的有机统一，最终实现了学校、教师、学生、社会多方受益;从竞赛活动中获得新信息、新经验指导、改进我们新一轮课程实训工作，从而建立了良性循环。“以赛促训”的做法已在我校理学院得到推广，效果显著。在全省师范生就业情况不理想的大背景下，理学院所属物理、数学、地理三个专业的就业率均超过90%;2012年全校16个单位的大学生素质拓展工作指导教师工作量汇总有四分之一来自理学院;在近三年里，理学院获省级、国家级学科竞赛奖超过100项，竞赛成绩非常突出。
论文关键词：用注射器改进的物理实验装置二则
纸片都将不会落下来。这是广大物理教师非常熟悉的覆杯实验。该实验取材非常容易，操作较为简单，结果出乎意料，对学生有很强的吸引力，能极大的调动学习得兴趣。
（一）、问题的提出
近年，该实验越来越遭到教师的冷遇。苏科版教材用大气压挤压易拉罐的实验取代了覆杯实验作为导课实验，覆杯实验羞答答的出现于课后的习题中。而大气压挤压易拉罐的实验明显相对于覆杯实验器材准备量大、操作耗时长、干扰知识多、有一定的危险性等缺点。编者为何要弃优用劣？却又对其念念不忘？
（二）、实验的缺陷
越来越多的老师发现，在做覆杯实验时存在以下两个问题：1、在做完覆杯实验后提问“为什么水没有晒下，纸片没有落下？”时，有学生会回答“因为水将纸片和杯子粘住了、分子间有吸引力”，身为教师很难有力的否决学生的这种认识。有的教师在做覆杯实验时不小心将气泡混入杯中，学生认为实验失败时，却发现被子倒置后水和纸片都没有落下，再做，发现杯中空气再多一些实验也能成功，即使没有水，潮湿的杯口也能将纸片吸住不掉，这些现象似乎在佐证学生分子间有吸引力的认识。这样的情况使实验本身的效度荡然无存初中物理论文，加上大部分教师自己也很难对此给出一个令自己信服的解释，即使有的教师能给出科学的解释，却也无法向学生解释清楚，直接简单硬性说明“是由于大气压的存在将纸片托住了，从而使一张小纸片托住了满满的一杯水。”2、覆杯实验中，玻璃杯的杯口水平放置以及其他方向时，理论上由于空气和水一样都是流体向各个方向都有压强，水和纸片都不会落下，但实际操作时实验的成功率不高。
（三）、实验的改进
我尝试着实行以下改进，克服了以上不足之处，增强了演示效果，可见性强，操作方便，安全有保障，易取材，易制作。
改进制作的具体方法：取一支50ml注射器替代覆杯实验中的玻璃杯。
操作时只需拔出注射器中的活塞，用手指堵住注射器的小孔，向筒内注满水，盖上纸片，将其倒置水和纸片都未落下，而且注射器筒口水平放置以及其他方向时也不会落下；松开手指，水和纸片都落下。
改进后的实验取材容易，操作简单可靠，整个操作保持着覆杯实验操作的过程及其简便性。仅仅增加一个手指的“堵”和“松”的动作。通过上述两次实验对比，实验的指向性强论文提纲格式。可以轻松地在不经意间排除学生的“水的粘力”的猜想，让学生感受物理实验现象的奇妙，激发学生强烈的好奇心，可以自然地引导学生对气体压强的猜想，同时也为后面用注射器估测大气压的值的实验做好了强有力的铺垫。
二、演示气体对外做功实验的改进
（一）、问题的提出
笔者认为做“空气膨胀做功内能减小”实验时，依照苏科版教材进行实验设计方案（如图2所示）进行演示实验，但要实现理想的实验效果，让全班同学都看到透明的塑料盒中出现白雾，盒盖飞出的现象，不仅操作比较麻烦、时间长，而且易出危险，这样便给课堂教学带来不利影响初中物理论文，使整节课的教学效果大打折扣。因此优
化实验方案，改进实验的某些环节，在短时间内迅速、
高效、完美地完成本实验是我们努力的目标。
（二）、实验的缺陷
若将电子式火花发生器插入塑料盒中，会发现电子
式火花发生器很容易从塑料盒中脱落，这就需要把电子
式火花发生器与塑料盒的底部要固定在一起，否则实验时盒盖和塑料盒都会飞出去，易出危险。此过程不仅操作比较麻烦、时间长，而且由于塑料盒没有密封酒化效果不明显，电子式火花发生器不能一次打火成功，使实验时间延长。
（三）、实验的改进
我尝试着实行以下改进，克服了以上不足之处，增强了演示效果，可见性强，操作方便，安全有保障，易取材，易制作。
改进制作的具体方法：取一根直径为16mm的小试管，配一合适的橡皮塞，一次性塑料输液器1副，50ml注射器一支。将输液器最前面带针头的一节拔下插入并窜过橡皮塞，然后往回拔一点使针头不露出来（如图3所示），将橡皮塞盖紧小试管，输液器的另一端（接针头细管的一端）对接注射器，整个实验装置如图4所示。
操作时只需拔下橡皮塞，将注射器的活塞向后拉使筒内充满空气，再向试管中放少许酒精，然后用橡皮塞盖紧试管。实验时教师只需一只手抓住试管的底部，另一只手抓住注射器的活塞，像医生打针一样将空气压入试管，在此过程中就会看到橡皮塞飞出去（由于橡皮塞与接针头细管以及注射器相连在一起，避免了塞子弹出伤人）；而且玻璃透光性好，学生可以清楚地观察到试管内和管口冒出白雾，实验现象不仅清楚,而且持续时间长，给学生留下非常深刻的印象。据此现象,学生感知到了酒精蒸汽推动橡皮塞做功时,温度降低,从而自然而然得出“物体对外做功时,本身的内能减小”的结论。
改进后的实验，消除了师生在演示、观察时的恐惧心理，增强了安全感初中物理论文，而且器材获取方便；操作简单、方便、实用、效果好；实验过程所用时间短；增强了实验效果的可见性，实验效果明显增强。
（四）、改进实验的另一用途
演示模拟潜水艇的浮与沉，将上述装置的橡皮塞上再插入一根注射器的针头并使其窜过橡皮塞，然后将针头得另一端向下弯折，管口能没在水面以下即可（如图5所示），为使管口能没在水面以下，可在管口绕几圈铁丝，作为配重，使它能没在水面以下，整个实验装置如图6所示。
操作时将实验装置中的试管放入大玻璃水槽中，使它水平浮于水面。用注射器从试管中抽气，试管里的水就增多，潜水艇自身重力增大，当重力＞浮力时，潜水艇下沉；往试管里压气，试管里的水就减少，潜水艇自身重力减小，当重力＜浮力时，潜水艇上浮。从而控制进入试管内的水量来实现试管在水中下沉、上浮或悬浮。
在师资的培养中应更加注重教学能力的培养。这种能力随着教育的改革与以前的教学能力已有所区别。比如以前的教师必须具备足够的知识，这种知识指的是单纯的书本知识。实验设计和创新以及如何引导学生自主学习等这些知识并没强调，再加上教学实践少，使得一部分师范毕业生毕业后的从教能力并不怎样。有的教师是肚子里有货就是说不出来，怎么解释学生就是听不懂，显示出教师的口头表达能力和逻辑思维能力的欠缺，但不能说他知识不够。以前的实验也是在现成的模式上模仿就行，仪器和步骤甚至到注意事项教师也都事先说明，学生只需操作一下就行，根本留不下什么深刻的印象。随着教育的改革，教师这些方面的缺陷显得尤为突出，因此在师范教育中就应更注重这些方面的培养，比如在学校就让学生自己设计实验，自己制作实验器材（这需要学校的配合和帮助，可以充分利用校办工厂），中学里比较重要的实验都可让学生设计和制作，为以后从教奠定基础。下面我仅就以下三个方面浅述自己的拙见。
一、课程改革
现在的师范毕业生有相当一部分考研，有一部分从教（可能还有一部分跳槽）。研究生主要从事某个学科方向的课题研究工作，教师主要从事中学教学工作，这两种工作的方法和内容截然不同。研究生做的物理实验包括设计实验过程和器材，更加精确，主要是为了得出精确的数据来验证某个结论，用到的都是比较高深的物理知识，需要他们对高深的理论物理知识有所掌握。而中学教师做实验主要是为了把知识和能力更好的传授给学生，用到的大多是不太难的基础物理知识，高深的理论物理知识用到的不太多，这需要他们对中学教材吃透，以便更好的教学。
现在的师范院校的课程设置为前两年学习基础物理课程。如力学、热学、电学、光学、原子物理等，后两年主要学习理论物理课程。如热力学统计、量子力学等，面面俱到，但学得不透。许多人都认为高深的理论物理知识并没有在中学的教学实践中显示出多大的用途。也许这些知识本身就太难了，很多学生学完了还不知道这门课程讲的到底是什么。
我觉得师范院校可以像高中分文理科那样，在学过基础课程以后，如力、热、电、光、原，就根据学生的喜好或意愿分为考研和从教两类。考研类同学主要侧重学习更深的理论物理知识和一些研究方法，为以后考研和研究作准备，他们从事研究方法得出的论文可作为他们的学士论文。从教类的同学主要侧重学习中学教学的能力，如：如何讲好每一节课，如何讲解学生更能听懂，如何辅导学生设计实验和实验过程，如何解决日常生活中涉及到的一些物理问题，如何讲解习题等，为以后的教学打下坚实的基础。当然，那些都想学或都感兴趣的学生可以两类课程都学，可以当作选修课来供学生自主选择，如考研的学生也可选修如实验设计等课程，从教的学生也可选修如量子力学等考研课程，这基本上不用再配置师资，还可使师资得到更加充分和合理的利用。对于从教的学生，高深的理论物理知识可以作成讲座的形式来开展，形象生动，给学生留下的印象也较深刻，不易忘记，如热力学统计的讲座就可涉及到现在常用的冰箱和空调的原理，讲解不易太深，让学生听懂其中原理即可，说明现代物理在现实生活中的重要作用，激发学生的学习兴趣，以便以后在教学中传授给中学生这些知识，让中学生知道物理的发展方向，拓宽他们的视野。
二、教法课程的改革
现在的师范院校中关于中学物理教学法的课程只有一门，就是《中学物理教材教法》，只讲一学期，讲的大部分是理论知识，与实际教学脱节较大，对中学物理教材的分析和实验方面的讲解也只是浅显的，并没有深刻透彻地分析。再者，仅这一门课也不能囊括中学物理教学中所有的情况和疑问，还有学生并没有参与到中学物理教学实践中，对这些知识也只是知道，并不能理解透彻和领悟。
我认为从教学生的教材教法课程应开的时间更长一些，如一年或两年，分为几门课程如实验设计、实验测量、教材分析、课堂教学、疑难问题处理、典型习题解答等课程，每门课程专门讲解某方面的技能，让学生在上学时就把这些技能全都掌握，毕业后从事教学就能得心应手了。
教法的改革也可根据力热电光原五部分来分，在每一部分里的教法里又包括教材分析、实验设计、实验仪器、实验测量、课堂教学、习题解答等部分，根据每门课程的不同各有侧重点，如在力学的教法中可强调实验，受力分析，典型题解答等，而在原子学教法中可强调教材分析，课堂教学，实验方面则不易过多，因为这一部分涉及到较多的理论物理知识，中学阶段的实验不好做，且仪器比较昂贵，一般的学校可能不具备这个条件，但可运用电脑模拟进行，来激发学生对大学知识的兴趣，增加对现代物理知识的憧憬。
三、实习的改革
为了贯彻国家关于创新人才培养的有关精神，近年来基础教育界积极开展创新人才培养的研究与实践. 然而，我们通过文献综述和相关实地考察，结合我校创新教育实践，发现现行高中物理创新教育研究与实践中存在一些问题，比如较多地注重认知领域研究与实践，而缺乏非认知领域的研究与实践，这些研究与实践对于培养具有较为全面创新素养的创新人才是远远不够的；较注重理论领域的研究与实践，而缺乏实践领域的研究与实践，不利于培养社会需要的多样化创新人才；物理创新教育研究比较零乱，缺乏系统性和课程建设.
物理理论的发现和建立是一种原质创新过程，物理实验是实施方法、技术创新的重要领域，物理理论、研究方法应用实际过程是进行移植创新的过程，物理学与其他学科的综合是进行综合创新的重要源泉.因而，物理学科是实施创新教育的一个重要领域.针对现有创新教育中存在问题和物理学科巨大的创新功能，我们认为高中物理创新教育的重点是培育拔尖创新人才所需要的创新素养.根据创新素养培育的一般性，在分析我校物理教育特色和创新教育条件的基础上，我们提出“基于创新素养培育的物理课程建设”这一研究课题.该课题研究对于科学地构建创新素养培育物理课程体系，促使高中物理创新素养培育规范化、系统化、多样化，突破创新人才培养模式具有十分重要的意义.
二、基于创新素养培育物理课程建设整体框架的构建
（一）高中物理创新素养培育的内容
我们根据拔尖创新人才所需创新素养的一般性结合高中物理教育的实际，确定如下高中物理创新素养培育的内容.
1.物理创新个性品格
（1）物理创新意识
发现问题、提出问题意识.具有质疑批判习惯，优化探究愿望，能运用相关方法发现和提出问题.
求证否定意识.具有严谨的实事求是的科学态度，能运用实验和一般性原理例证或论证新的猜想，能运用实验和科学的方法揭示原有理论和方法存在的问题，能进行反思并及时改进自身存在问题.
（2）物理创新动机
创新的求知欲望.具有探究新知识、寻求新方法、进行新设计、解决新问题的强烈愿望.
创新的兴趣.乐于探究自然界奇异现象和奥秘，喜欢探究奇异和矛盾的问题，沉浸在物理学探究创新活动之中.
创新的热情.感受物理创新的成功感，体验和领略科技创新的科学价值和人文价值，具有从事探究物理学的专业抱负和志趣志向.
（3）创新的意志和精神
创新的自觉性.认识物理创新的价值，明确创新的目标，能自觉地进行创新活动.
创新的果断性.能及时地决定创新行动，坚决和有信心地执行创新计划.
创新的坚韧性.有旺盛精力和拼博精神，克服创新过程中种种困难，能持之以恒地进行创新活动.
2.物理创新思维方法
（1）一般性创新思维
发散思维.能通过观念、知识、方法和技术等信息的重新组合，多角度发散思维，提出和解决问题.
直觉思维.能运用思辨思维、想象思维、联想思维、灵感思维提出问题、分析思考问题.
侧向思维.能从横向视角另辟蹊径提出、分析和解决问题.
逆向思维.能从已有思路的反方向去思考问题，创新解决问题.
（2）物理创新思维方法
等效思维方法.能运用等效思维方法提出探究问题，创新解答物理问题.
类比思维方法.能运用类比思维方法提出探究问题，创新解答物理问题.
移植构建思维方法.能移植构建熟悉、简单物理模型解答陌生领域复杂的物理问题.
对称思维方法.能运用对称思维方法创新提出问题，解答疑难物理问题.
3.物理创新技法
（1）列举缺点法.能在实际探究过程中对原有解题方法、实验设计方法、物理技术进行质疑，从不同角度考虑，揭示存在的问题，提出完整的思路和方法.
（2）组合方法.能综合应用不同的知识和方法以及技术和实验设备，多角度进行物理实验的设计和应用，产生创新的整体功能.
（3）移植方法.能移植应用相关的物理实验思想、实验原理和方法、实验技术，创新进行相关实验仪器的设计和改进，应用性地解决生活、生产中的实际问题.
（4）转化方法.能运用物理理论、方法和相关硬件设备（例如传感器）实施力学、热学、电学、光学、声学等不同特性物理量间的转化，创新设计物理实验和设备.
（5）放大方法.能运用相关物理理论、方法、技术放大微弱物理量，精确测量难测物理量，实现创新测量技术的目的.
（二）基于创新素养培育物理课程建设的目标
我们根据上述高中物理创新素养培育内容，结合创新素养培育的一般要求和物理学科课程建设实际，确定如下创新素养培育物理课程建设目标.
1.学生层面目标
使参与实验项目的学生在达到较高学业水平的同时，价值素养、科学和人文素养、学习素养、身体和艺术得到较好培养，物理学术研究、物理实验创新、物理设计创新、科技创新等特长得到和谐发展，使他们的创新个性品格、创新思维、创新技法得到良好的培养.
2.教师层面目标
使参与实验项目研究教师的物理专业水平、课程开发能力、实施能力、科研能力、创新教育水平和热情得到较大提升.撰写发表多篇相关创新素养培育的论文，出版体现物理创新素养培育策略和成果的专著以及课程讲义多部.
（三）基于创新素养培育物理课程体系的构建
1.构建多层次基于创新素养培育物理课程结构
根据拔尖创新人才所需的物理学科知识、价值素养、体艺素养、学习素养、人文素养、科学素养、创新素养等要求，结合高中物理教育实际，遵循学生认知发展规律、情感需求和价值取向，构建如图1所示的物理创新通识课程、物理学科基础课程、物理学科拓展课程、物理创新特色课程、创新专家讲席课程等多层次创新素养培育物理课程体系，并明确目标指向.
2.确定创新素养培育物理课程的内容
我们根据创新素养培育物理课程结构和目标指向，结合学校物理师资条件确定了如表1所示的创新素养培育的物理课程类型、具体内容、课时和学分.
三、基于创新素养培育物理课程建设的实践探索
（一）开设创新个性品格培育的系列课程，培养学生的创新个性品格
1.开设“物理创新素养通识教育”课程，提升学生创新理论水平
通过开设“创新素养通识教育”课程，使学生认识创新的背景和意义，了解创新的特点和内容、创新素养内容，提升学生创新理论水平和品质，为创新人才培养打下良好基础.
2.开设“物理创新个性品格培育”课程，培养学生创新个性品格
物理创新个性品质课程包括物理学家创新个性品格分析、物理课题探究、物理实验创新等内容.通过物理学家创新个性品格剖析，使学生明确创新个性品格的内容（创新意识、创新动机、创新意志等），认识到良好的创新个性品格在创新过程中的重要作用.通过物理课题探究、物理实验创新等实践活动，促进学生在经历实际创新活动中养成良好的创新个性品格.
3.实施“物理悖论探究”专题教育，实施创新品格专题教育
针对科学悖论探究中科学家创新个性品格的重要作用，我们根据高中物理学习与科学探究在认识和思维、情感需求、价值取向等方面的相似性，实施高中物理“物理悖论探究”专题教育，从以下三个方面来实施创新品格专题教育.
（1）运用导致悖论方法培养学生的创新兴趣和发现、提出问题的意识
例1 如图2所示，水平金属导轨间距为l，导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上，导轨和导体棒的电阻均不计. 矩形区域内匀强磁场磁感应强度为B，方向如图.导体棒始终在磁场区域内，当磁场以速度v2匀速向右移动时，导体棒受到大小为f的恒定阻力.试求金属棒运动的最大速度.
分析：部分学生解答为：由E=Blv，I=■，Blv=f，解答vm=■.运用特殊化方法导致悖论：当f=0时，vm=0.但事实上，当磁场运动时，通过闭合回路的磁通量发生变化，棒上有感应电流受磁场力作用而运动，vm≠0，从而导致“最大速度”悖论.这个悖论激发学生的探究兴趣，发现动生电动势公式E=Blv的局限性，教师再引导学生提出新的探究问题：“磁场运动情形下E=Blv中v的含义是什么？”
（2）强化悖论探究过程，培养学生的创新意志
例如，针对“最大速度”悖论，要求学生探究导体棒切割磁场的一般情形下感应电动势规律：磁场以v1速度水平向右运动，导体棒在导轨上以v2速度也水平向右运动.探究t时间导体棒产生的感应电动势为ε=■=■=■=BL（v1-v2）=BLvr（vr为相对磁场的切割速度）.学生经历上述悖论的艰辛探究过程，遇到了多次失败，克服了种种困难，从失败到成功，从错误到正确，培养了创新的意志和精神.
（3）消除悖论，探究规律，培养学生创新热情
例如，通过“最大速度”悖论原因探究，不仅揭示了错误原因，消除悖论，使学生认识到原有认知的局限性，探究出导体棒相对运动磁场运动时动生电动势的规律ε=Blvr，更为重要的是使学生获得创新的成功感，进一步培养学生创新热情.
通过实施 “物理悖论探究”专题教育，使创新个性品格教育得到进一步的提升，切实有效地培养学生的创新个性品格.
（二）开设物理创新思维培育课程，培养学生物理创新思维
我们重组原有物理竞赛社团活动，开发开设物理创新思维培育课程，由原有以竞赛获奖为主的目标转变为培养创新思维为主的目标；整合原有物理竞赛课程资源，探索培养学生创新思维的教学方式和学习方式.灵活运用知识创新教学模式和方法创新教学模式引导学生探究新的物理知识和物理方法. 鼓励学生积极撰写物理创新小论文，提高学生的物理创新思维和学术研究水平.
例如，在物理拓展课程的“静电场”章节拓展教学中，我们通过如下途径来培养学生的物理创新思维.
1.运用移植、构建思维方法，创新探究新的知识
例2 如图3所示为单位长度带电量为λ的无限长直带电体，试证明：在距离直线为r处产生电场强度为E=■.
分析：这个电场强度公式往往运用大学物理中的高斯定理推导.在物理竞赛教学中，学生构建如图3所示，在带电半圆中，由于半圆线电荷和无限长直电荷在O点产生电场强度相等，且半圆线电荷在O点产生的电场强度容易求解，因而移植运用半圆线电荷电场规律可以求解无限长直带电体产生的电场.从而实现在知识创新的同时，培养学生的创新思维.
2.运用等效、类比思维方法，创新求解复杂电荷运动问题
例3 如图4所示，一个质量为m、带电量为q的点电荷约束在一个很大的固定接地金属板上方很近的位置，当它们之间的距离为d时释放点电荷.重力的作用忽略不计.试求：这个带电质点到达金属板需要多长时间？
分析：为了简化非均匀分布感应电荷，首先运用等效方法构建对称镜像电荷-q，再运用等效方法把运动的原镜像电荷-q等效为在板上O点的固定不动的电荷q1=-■.再把点电荷直线运动视为偏心率很小的椭圆，运用类比思维方法把点电荷运动与天体运动类比，求出点电荷运动时间近似为绕O点运动椭圆运动半个周期（具体解答略）.通过综合运用等效、类比思维方法，不仅使这个复杂问题提到初等化降解处理， 更重要的是有效地培养学生创新思维方法.
（三）开设物理创新实验课程，培养学生的创新技法
我们整合物理实验资源、选修课程和研究性学习时空，开设实施物理实验创新课程.该课程主要以高中物理实验中存在和遇到的实际问题为研究课题，引导学生进行物理实验创新活动.通过物理实验创新活动，不仅解决高中物理实验中存在的问题，而且有效地培养了学生的创新技法.
1. 运用列举缺点方法揭示原有实验存在问题，提出设计课题
教师向学生演示物理选修3-4课程（第19页）中“受迫振动”和“共振”演示实验，揭示原有实验存在问题（例如，“共振”实验中，单摆之间会产生耦合作用而相互影响，摆线容易扰乱；“受迫振动”实验中振幅较难测量，不利于定量或半定量研究）.通过列举缺点方法，提出实验创新设计研究课题.
2.运用移植方法，设计改进实验方案
学生受复旦大学天欣仪器公司制造“音叉受迫振动”实验（如图5）相关原理和设计思路方法（调节音频交变电频率，改变电磁驱动力的频率，探究音叉振幅与驱动力频率的关系）和高中电磁打点计时器原理的启示，移植转化的设计思想方法，把传统的力学驱动转化为可调节的电磁驱动，创新设计如图6所示的受迫振动实验方案.
3.运用放大方法，创新实验仪器
通过实验发现，如图6所示实验中振片振幅较小，而且振幅大小不能定量测量.学生通过深化研究，运用放大的方法，在钢片上放一个小强磁铁增加磁性，同时在振片顶端固定一个较长的轻质指针，并标上刻度，再用闪光灯照射以显示指针的振幅，设计创新出如图7所示装置，该实验效果良好.
4.运用组合方法，进行拓展创新
（河北工程大学，河北 邯郸 056038）
摘 要：大学物理实验的开放式教学对提高学生的实践能力和创新能力有着积极的促进作用.本文阐述了开放式实验教学模式的优势和实施的条件，以期对高等院校的物理实验教学提供参考.
关键词 ：大学物理实验；开放式实验教学；创新能力
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0258-02
大学物理实验课是理工科高等院校开设的一门要针对大学一、二年级学生的基础实验课程.是本科生进行系统实验和技能训练的开端，对学生今后的学习和实践有着重要的意义和影响.作为教学一线的实验指导教师应该积极寻找新的实验教学模式来不断提升实验教学的质量.
1 大学物理实验课程现状分析
目前大学物理实验课程面临着很多困难，分析原因主要有以下几点：一.普通物理实验的实验内容和方法过于陈旧，缺少和现代科学技术相关联的内容和方法.但要把现代高科技的内容引进到实验中，购买相关器材的费用就是一大难题，这也是各大高校普通物理实验都面临的困境.二.灌输式教学方法.实验老师花费大量时间详细的讲解实验原理，方法，步骤，仪器使用，数据记录及处理等，导致学生发挥主观能动性、创造性的机会少之又少，只能按部就班的去完成实验.这样就弱化了学生的思考能力，产生了懒惰情绪[1].三.普通物理的实验数据处理花费时间太多，这些实验数据处理一般是通过笔算，或是计算器来完成，这样处理数据不仅速度慢，而且很容易出错，实验误差太大.极大降低了学生对物理实验课学习的积极性和热情.
2 大学物理开放式实验教学模式的优势
传统的物理实验教学模式是以教师为教学主体的灌输式教学，过分注重教师对实验基础知识和方法的传授，教学效果不理想.而开放式物理实验教学更加强调了学生的主体性，在准备实验过程中扩展了学生的知识面，发挥他们的主观能动性，也适应不同能力和水平的学生的要求.
2.1 学生由“被动”到“主动”成为物理实验的主体
教学方法的变革，开放式实验教学强调学生的主体作用，老师的引导作用.将学习的主动权交还给学生，实现“教”向“学”的全面转变.实验是有目的的去尝试，因而学生更多地从实验的过程和数据结果的分析中获取知识，验证或总结规律，悟出道理[2].开放式实验教学采用以“学生”为中心的实验教学模式，学生可以根据自己的专业、兴趣、能力去自主的选择实验内容，确定实验仪器，设计安排实验步骤等.并对实验过程中出现的问题有足够的应变能力，自己独立完成实验的数据处理，结果分析，撰写出合格的实验报告.教师则是提供实验相关资料，探讨实验方案的可实施性，解答疑难问题，维修实验器材等，以确保实验得以顺利完成.这样的新型教学模式有利于调动学生的积极性，培养学生能力和创新精神，也提高了实验器材的使用效率.
2.2 开放式教学模式拓展了物理实验的内涵
普通物理实验给人一种“老”、“陈”、旧”的印象.要改变这种现状就需要在实验内涵上下功夫.目前各大高校的物理实验都面临着资金投入的短缺问题，购买新的设备不太现实.针对这种现状，可以自己动手将一些实验项目内容加以引申扩展.例如RLC电路的暂态过程实验，在学生完成规定的的RLC实验项目后，要求学生用RLC实验仪测量其他常用小电器的电容，学生既可以用实验中所观察到的电容在电路中的性能及其在暂态过程中的作用对比确定，又可以用RLC电路谐振频率法进行测量[3].例如光的等厚干涉实验在检测物体表面粗糙程度和细丝直径的应用，鼓励学生利用其在精确测量微小位移方面做一些其它的应用性的实验等.像这样对实验内容的扩展，让学生领会实验知识的灵活应用，使物理实验更具有了知识性、趣味性，大大提高了学生的实验兴趣.
2.3 开放式实验教学有利于大学生课外科技活动的开展
开放式实验教学激发了学生的创新意识，使学生的科研能力进一步提高.开放式教学模式的展开，会吸引越来越多的学生走进实验室，进行科研实验.为学生参与物理实验竞赛以及课外实践竞赛等提供了平台，鼓励他们创造出有实用价值的专利，产品，并发表学术论文等等.为今后的科研事业培养出更多的后备人才.
3 开放式教学应具备的条件
3.1 硬件条件
首先要提供充足的实验设备和场地供学生使用.我校的物理实验中心承担全校的物理实验课程.面向全校10余个学院，40多个专业开设物理实验课.新旧仪器资源数量充足，但目前面向全校开放实验室还存在难度，可以对部分学院开放进行实验教学.其次计算机辅助功能的完善.我校已基于互联网的校园网络建立了实验网络教学平台.为开放式实验教学提供了技术上的支持.实验教学引入了计算机管理，这样就减轻了实验教师的工作负担，学生可以在线选课并提交实验设计方案，实验方案审核通过后合理安排学生的实验时间段，节约了时间成本，同时也极大地提高了效率和服务水平.实验教学网络以校园网为平台，将实验教学的各环节进行计算机网络化管理.包括物理实验课的选课、预约、成绩的录入、成绩查询等均可在计算机上完成，从而实现了实验资源优化配置和共享.使实验教学管理更具有现代性和科学性.实验教学平台的网络化管理既实现了实验室管理的规范化和信息化，又对实验教学质量的提高有促进作用，为实验开放式教学提供了有力的保障.
3.2 软件条件
3.2.1 解放思想、调整观念，认识到物理实验课程的重要性.大学物理实验是对理工科类学生开设的公共基础课.通过系统的科学实验方法和实验技能的训练,对培养和提升学生的实验技能和求真务实的科学探索精神有着至关重要的作用.提高大学物理实验的教学效果首先要从实验教师本身做起，教师应该发挥主导作用，摒弃陈腐落后的思想.充分认识到大学物理实验课程的重要性.并积极引导学生，使其能够从思想上认识到物理实验对自身素质的提高有着重大的影响.物理实验课与基础理论课相比，对学生的创新意识、科学素质和独立思考的能力培养有着不可替代的作用.另一方面，实验教学的过程中为满足学生对知识的需求，实验教师应该不断给自身充电，努力学习相关的专业知识，安排外出进修和学习的机会，拓宽和更新自己的知识构架.努力做好实验教学的指导.
3.2.2 完善的规章制度为开放式物理实验教学的展开提供有力保障.第一，加强实验室的规范管理.为保证开放式实验教学的顺利进行，规范的实验室管理制度是开放式实验教学的必要配套措施.例如建立起对学生的有效监督体系.可以提高实验过程中设备的完好率.例如实验过程中严格要求使用本组的仪器设备，不得在不同组间进行随意调换，如仪器存在问题，可以向老师申请更换仪器.实验过程中如有设备出现故障应及时报告，实验完毕，先让教师检查数据和实验仪器，才能整理好仪器设备，经教师同意才能离开实验室等.同时加强设备的维修.维修人员尽量及时解决仪器出现的故障,确保开放式实验教学的顺利进行.第二，客观公正的成绩评价体系.学生成绩的评定既要体现出每个学生的真实水平，又要对学生的学习热情有督导作用.教师不仅要看实验结果的正确性，更应重视实验的过程，考察学生在实验过程中表现出的独立分析、解决问题的能力等.对于能够自主完成探究性、创新性实验和器材改进的学生，一定要给予高度评价，鼓励学生的创新热情.改革以前只考量实验结果正确性的成绩评价体系.真正把物理实验考核转变为能力和素质的考核.能力的考核包括：动手能力，设计能力、查阅资料的能力，解决问题能力等.当然实验报告也是考核的重要部分，它反映了学生的综合分析、处理数据和书面表达能力.最后的综合成绩还要有适当的加分机制，鼓励那些参加科研竞赛并取得成绩的同学.
4 结语
教育的目的是提高全民素质，培养适应社会发展的人才.大学物理实验教学的宗旨就是培养学生的动手能力和创新能力.为此，各工科院校要在普物实验中体现出学校的特色和独创性，对物理实验教学进行教学改革.学生对实验的兴趣也会大大提升，从而更有利于学生动手能力的提高和创新精神的培养.
参考文献：
〔1〕蒋晓龙，姚义俊.大学物理实验教学改革探讨[J].实验技术与管理，2009，4（26）：214-216.
〔2〕梁海生，倪新蕾，贝承训.改革实验考核方法，提高实验教学质量[J].中山大学学报论丛，2006（5）：18-21.
