时间：2023-01-08 06:04:30
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篇气垫导轨实验报告，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。
牛顿第二定律是人教版《高中物理新课标教材・必修1》中的第四章第二节实验：探究加速度与力、质量的关系.该实验是联系力学与运动学的桥梁、纽带，是中学物理的核心内容之一.而牛顿第二定律实验是加深对该定律理解与掌握的必要手段，在物理教学中有着举足轻重的地位.该实验是探究加速度与力、质量的关系，对该实验的理解与掌握是学好物理科目的必要条件之一.
书中的实验是：
两个相同的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码.实验时小盘和砝码牵引小车，使小车做匀加速运动的力与小盘和砝码的重力相等.因此，增加小盘中的砝码就可以改变小车受到的合力.
两小车后端各系一条细绳，一起被一个夹子夹着而使小车静止.打开夹子，两小车同时开始运动，关上夹子，两小车同时停下来.用刻度尺测出两小车通过的位移，位移之比就等于它们的加速度之比.
为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码.
2 笔者认为该实验存在以下不足之处
（1）该实验只能对加速度与力、质量的关系进行定性的研究，而不能进行定量的研究.
（2）考虑失重及摩擦的影响，使小车做匀加速运动的力实际上与小盘和砝码的重力并不相等.
（3）由于小车运动后速度较大且不同，用夹子不能保证两车同时停下来.
（4）该实验虽用控制变量法，却只能进行定性的研究，让学生对该实验信任度降低.
3 结合多年教学，笔者对该实验进行了如下改进
3.1 实验装置器材说明及实验创新与改进之处
（1）利用气垫导轨减少摩擦，利用木架改变高度、改变滑块的质量可以克服失重带来的负面影响.
总之，作为物理教学的一个重要组成部分，实验教学是一线物理教师必须重点关注的教学过程.从实验趣味性，到分组实验教学，再到实验报告的价值反馈，每一个过程都是物理实验教学需要仔细探究的部分.尽可能地让学生参与到实验中来，尽可能地引导学生自主去设计实验、探究实验，引导学生更多的从数学角度对实验数据进行处理，准确地挖掘其中的物理规律.当然，在教学过程中，有一些实验我们无法做到，这怎么办？我们应该充分利用多媒体模拟，可以将抽象的概念形象化，帮助学生更好的理解物理规律.但是要认识到物理是以实验为基础的学科，对事物的认识必须以实验结果为依据，多媒体模拟不能替代学生动手实验.将多媒体模拟、学生动手实验很好地结合起来，可以促进实验教学.
科学的实验方法，本身就要求实事求是的态度，在实验教学中严格要求学生尊重事实，忠于实验数据，反对弄虚作假；要求学生认真对待实验，踏踏实实地进行实验操作，逐步养成严谨治学的科学态度.
结论：在物体质量不变时，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比.即a∝F合.
3.3 综上所述得实验结论
物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，跟物体的质量成反比.就是牛顿第二定律.用国际制单位得a=F合/m.
4 实验效果
（1）利用光电计时器和气垫导轨得到的数据误差很小；
（2）利用软件拟合图线可得到物理量间理想的正比或反比关系；
5 改进后实验自行评价
①再现用平均速度代替瞬时速度及用加速度定义求解的物理过程；
一、学生实验技能培养的方法
（一）培养学生使用基本仪器的技能
掌握基本仪器的使用，是做好物理实验的基础。要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途，掌握仪器的量程、使用方法和使用规则，以达到熟练地、正确地读数，在介绍这些基本仪器使用方法时，应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导：
1.各种基本测量仪器都有一定的量程。必须要求学生在使用各种基本仪器前，搞清仪器的量程，并且能估计被测对象的情况，选用适当量程，避免超过量程而可能损坏仪器。
2.使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点，否则测出的数据就不准确。如：“对电流表、电压表等应学会调整零点，对刻度尺之类的仪器，还要学会零误差修正，让学生懂得零点是相对的，零误差的修正在生产上有普遍意义。因此，必须使学生养成使用基本测量仪器前调节零点或修正零误差的习惯。
3.会正确读数。要让学生掌握读数的一般方法，关键是会读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度之间估计出一位有效数字。同时，要学会正确读数的姿势。如：从量筒上读数时，眼视线应与液面保持相平，不能仰视或俯视，若是凹液面读凹处，凸液面读凸处，从电流表、电压表读数时，视线应与刻度盘垂直，并且正对指针，估计读数四舍五入等。
4.根据仪器的构造原理，掌握它的使用方法和使用规则。如：天平是根据杆杠的平衡条件制成的，因此，使用前和秤量时都要做到横梁平衡，同时必须严格保护刀口，要让学生理解保护刀口的重要性，从而自觉遵守使用方法和规则；温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的，所以，根据热平衡原理，测量液体时，温度计不能离开液体，而且要在温度计内液柱稳定时读数。
（二）培养学生进行实验过程必须掌握的技能
1.培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据，根据实验的原理、要求对实验进行设计，包括用什么物理定律、公式，电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，进而设计好实验步骤，画好记录表格等。
其次，培养学生正确调整和安装仪器，正确连接电路的技能。正确的实验，首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。如：力学实验中的支架滑轮的安装，牵引线的走向，斜面的架设等，有时要对一些仪器做机械调整或电气调整，电气调整如：使用气垫导轨前必须先调水平位置；在电学实验中，依照电路图连接线路，连线时，应将电路分为主回路和支路，从电源一端开始沿主回路按顺序进行，其次为支路；主回路中必须有开关（先断开）；导线最好选用几种颜色，主、支回路分别用一种颜色。往接线柱上接导线时，应按顺时针方向将导线缠上。电路连接后，必须复查，确认正确后方能通电。这种技能的培养，从初中开始应先有示范，让学生模仿学习，然后逐步提高到由老师讲述方法及注意事项，由学生独立去安装、调整。
2.培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确结论的能力。
这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能，要求学生集中精力，按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据，有的实验则要求测量或操作时动作迅速，要把握时机，进行数据处理、运算，对实验结论进行分析。在整理数据时，如发现有不合理的数据，应对该数据补测。要指导学生按有效运算法去处理数据对实验结果进行适当分析讨论，如：讨论数据说明什么？与理论计算有何偏差？实验过程为何这样设计？实验结果的物理意义（结论）是什么？对实验能力强的学生，许多深一层次的问题都可以在这里分析研究，从而加强了对学生思维能力的培养，有效地巩固知识，技能更加熟练。
3.要使学生了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析。实验后，要指导学生分析实验误差的原因，说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷，实验原理、装置不完善而引起的。
偶然误差是在实验条件不变的情况下，对某一物理量进行多次重复测量时，由于各种偶然因素产生的误差。减少偶然误差的办法是多次重复测量取算术平均值，以其平均值为最终的结果。测量次数取多少，要根据偶然误差对被测量影响的大小来确定。如：测量值的有效数值较小时或测量值变动较大时等，应当多测量几次。
4.会写一般的实验报告。学生在实验结束后，应根据原始记录和实验时的体会，写出实验报告。实验报告内容主要有：实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。这是一个很重要的技能，对实验报告的写法、格式要严格要求，书写时，要求层次清楚，语言流畅，文字精练、正确，图文并茂，要总结出实验成功的经验或实验失败的原因，使学生将来进行科学实验时能写出自己的实践成果，并让别人看懂。
5.养成良好的实验习惯，包括爱护仪器，遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。如：做电学实验结束时，应将仪器调到最安全的状态再切断电源，然后拆除连接线，整理好仪器和导线。要经常地对学生进行良好实验习惯的教育，以免损坏仪器及发生实验事故等。
二、培养学生实验技能的途径
1.实验课是培养学生实验技能的基本途径。认真上好实验课，既能帮助学生牢固地掌握物理知识，又能培养学生的实验技能，是训练和提高实验技能的基本途径。
2.尽可能将演示实验改为分组实验。如：阿基米德定律、牛顿第二定律等。
3.将验证性实验改为探讨性的实验。先让学生去研究、探索物理量之间的关系，后总结出物理规律。
4.开辟第二课堂。第二课堂既可完善、丰富、深化课堂知识，又可培养学生的实验技能。主要形式有：①指导学生进行课外实验；②组织参观活动；③举行操作实验竞赛；④组织课外兴趣小组；⑤举办物理科技晚会等。
一、 学生实验技能培养的方法
（一）培养学生使用基本仪器的技能
掌握基本仪器的使用，是做好物理实验的基础。基本仪器主要有：刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表欧姆档等。物理大纲要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途，掌握仪器的量程、使用方法和使用规则，以达到熟练地、正确地读数，在介绍这些基本仪器使用方法时，应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导：
1.各种基本测量仪器都有一定的量程。必须要求学生在使用各种基本仪器前，搞清仪器的量程，并且能估计被测对象的情况，选用适当量程，避免超过量程而可能损坏仪器。
2.使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点，否则测出的数据就不准确。如：“对安培表、伏特表等应学会调整零点，对游标卡尺、螺旋测微器、刻度尺之类的仪器，还要学会零误差修正，让学生懂得零点是相对的，零误差的修正在生产上有普遍意义。因此，必须使学生养成使用基本测量仪器前调节零点或修正零误差的习惯。
3.会正确读数。要让学生掌握读数的一般方法，关键是会读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度之间估计出一位有效数字。同时，要学会正确读数的姿势。如：从量筒上读数时，眼视线应与液面保持相平，不能仰视或俯视，若是凹液面读凹处，凸液面读凸处，从安培表、伏特表读数时，视线应与刻度盘垂直，并且正对指针，估计读数四舍五入等。
4.根据仪器的构造原理，掌握它的使用方法和使用规则。如：天平是根据杆杠的平衡条件制成的，因此，使用前和秤量时都要做到横梁平衡，同时必须严格保护刀口，要让学生理解保护刀口的重要性，从而自觉遵守使用方法和规则；温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的，所以，根据热平衡原理，测量液体时，温度计不能离开液体，而且要在温度计内液柱稳定时读数。显然，培养学生使用基本仪器的技能，必须要注意把掌握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来，这样既有利于巩固基础知识，又能帮助学生理解为什么这样使用仪器；只有理解了仪器原理，使用起来才会更加自觉和主动。
（二）培养学生进行实验过程必须掌握的技能
1.培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据，根据实验的原理、要求对实验进行设计，包括用什么物理定律、公式，电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，进而设计好实验步骤，画好记录表格等。
其次，培养学生正确调整和安装仪器，正确连接电路的技能。正确的实验，首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。如：力学实验中的支架滑轮的安装，牵引线的走向，斜面的架设等，有时要对一些仪器做机械调整或电气调整（对仪器的调零前面已介绍，这里略），电气调整如：使用气垫导轨前必须先调水平位置；在电学实验中，依照电路图连接线路，连线时，应将电路分为主回路和支路，从电源一端开始沿主回路按顺序进行，其次为支路；主回路中必须有开关（先断开）；导线最好选用几种颜色，主、支回路分别用一种颜色。往接线柱上接导线时，应按顺时针方向将导线缠上。电路连接后，必须复查，确认正确后方能通电。这种技能的培养，从初中开始应先有示范，让学生模仿学习，然后逐步提高到由老师讲述方法及注意事项，由学生独立去安装、调整。
2.培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确结论的能力
这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能，要求学生集中精力，按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据，有的实验则要求测量或操作时动作迅速，要把握时机，如：温度测量、电学测量。要按实验先后顺序将需要测定的各量测出，并记录下来。读取数据和记录必须注意：①读数要及时，并马上记录；②要记录完整数据，按有效数字的方式记录；③数据的单位要正确。一般要求学生实验前列出表格，表格设计要求：能记录直接测出的各物理量，能记录各次测出的量，能填写计算出来的中间数据和最后数据等内容。
进行数据处理、运算，对实验结论进行分析。在整理数据时，如发现有不合理的数据，应对该数据补测。要指导学生按有效运算法去处理数据对实验结果进行适当分析讨论，如：讨论数据说明什么？与理论计算有何偏差？实验过程为何这样设计？实验结果的物理意义（结论）是什么？对一些成绩优良的学生，还可让他们设计某个达到相同目的的实验。对实验能力强的学生，许多深一层次的问题都可以在这里分析研究，从而加强了对学生思维能力的培养，有效地巩固知识，技能更加熟练。
3.要使学生了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析。实验后，要指导学生分析实验误差的原因，说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷，实验原理、装置不完善而引起的，如：螺旋测微器零点不准；风的吹动使天平产生误差；电表指针不对准零刻度等。减少系统误差的方法是校准仪器，或是改进实验方法。改进实验的方法，可改变仪器的位置或仪器的布置，撤换某件仪器，改变所选取的某个参数，改变实验方法乃至改换实验操作人员等。例如将物体放在天平左、右盘上，分别称衡，可以发现天平不等臂引入的误差。又如精密测量同一单摆在不同摆角的周期值，可以发现周期与摆角有关。
偶然误差是在实验条件不变的情况下，对某一物理量进行多次重复测量时，由于各种偶然因素产生的误差。减少偶然误差的办法是多次重复测量取算术平均值，以其平均值为最终的结果。测量次数取多少，要根据偶然误差对被测量影响的大小来确定。如：测量值的有效数值较小时或测量值变动较大时等，应当多测量几次。
综上所述，要培养学生这方面的技能，必须让学生懂得减少误差。首先要发现它的存在和来源，其次是确定减少误差的方法。
增加测量次数固然可提高平均值的可靠程度，但是作用是有限的，实际上，只有改进实验方法和仪器，才能从根本上改善测量的结果，提高测量精确度。
4.会写一般的实验报告。学生在实验结束后，应根据原始记录和实验时的体会，写出实验报告。实验报告内容主要有：实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。这是一个很重要的技能，对实验报告的写法、格式要严格要求，书写时，要求层次清楚，语言流畅，文字精练、正确，图文并茂，要总结出实验成功的经验或实验失败的原因，使学生将来进行科学实验时能写出自己的实践成果，并让别人看懂。
在批改实验报告时要注意学生思维的火花，如对某个问题的独特看法，对某项操作的有益建议，对实验的改进意见等，要给予鼓励，并要及时与之讨论，让师生都有所收获。这样做，既延伸了实验课的教学，使之与理论课的教学有了更深层次的交汇与渗透，又是提高学生动手技能的有效渠道。
5.养成良好的实验习惯，包括爱护仪器，遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。如：做电学实验结束时，应将仪器调到最安全的状态再切断电源，然后拆除连接线，整理好仪器和导线。要经常地对学生进行良好实验习惯的教育，以免损坏仪器及发生实验事故等。
二 、培养学生实验技能的途径
1.实验课是培养学生实验技能的基本途径。认真上好实验课，既能帮助学生牢固地掌握物理知识，又能培养学生的实验技能，是训练和提高实验技能的基本途径。实验课包括演示实验和分组实验。演示实验是学生使用仪器，进行实验操作典范，它教给学生正确的实验方法。如：如何正确使用仪器、安排实验步骤、操作、读数和记录数据、列表和作图线、分析和推理，得出正确结论及分析误差等。通过大量的演示实验，学生可以在长年累月的耳闻目睹中，潜移默化地学到实验技能。
在分组实验中，学生的活动是多方面的，既有思维，又有操作，这就需要发挥教师的主导作用。实验时，教师可先介绍实验目的、方法及注意事项，然后教师在台上做示范，学生在台下跟着教师做，这种方法对于初中起始年级的学生是合适和有效的。学生在教师的步步指导下，养成良好的实验方法、实验修养。随着实验技能的不断提高，逐步培养学生自己设计实验，独立实验的能力。
2.尽可能将演示实验改为分组实验。如：阿基米德定律、牛顿第二定律等。
3.将验证性实验改为探讨性的实验。先让学生去研究、探索物理量之间的关系，后总结出物理规律。
4.开辟第二课堂。第二课堂既可完善、丰富、深化课堂知识，又可培养学生的实验技能。主要形式有：①指导学生进行课外实验；②组织参观活动；③举行操作实验竞赛；④组织课外兴趣小组；⑤举办物理科技晚会等。
5.实验考查。考查的形式有：①书面实验考试；②实物实验操作的考查。
【关键词】设计性物理实验；创新实践能力；教学改革
大学生创新实践能力的培养是近年来理工院校实验教学改革的重点目标。创新实践能力不仅是一种智力特征，一种积极主动的思维方式，它也是一种人格特征，即学生必须有足够的学习兴趣、耐心和毅力，它是学生宝贵的精神财富，也是学生日后参加工作时最重要的竞争力。在理工科院校，大学物理实验课程是大学生必修的一门主要基础实践课程，在大学生的实践创新与实践能力培养方面有着其他课程难以取代的作用。在大学物理实验的各阶段性训练中，设计性物理实验属于较高层次的综合性实验，它对培养学生以创新实践为核心的综合素质起着关键性的作用。
一、开设设计性物理实验课程的必要性
传统的大学物理实验教学一般是预先给出实验原理、方案、步骤等内容，实验要求整齐规划，学生只要按部就班，按照老师、教材的要求做就可以了。这种教学方式在很大程度上束缚了学生发散性思维能力和想象力的养成，扼杀了学生探索的欲望和创新与实践能力，不利于创新人才的培养。由于传统的、机械的物理基础实验课程所存在的局限，必须开设科学合理的设计性物理实验课程。这是由设计性物理实验课程本身的特点所决定的：首先，在好的开放式设计性物理实验课程教学中，学生可以拥有自由移动的空间，可以自由地利用教学资源，这可以极大地调动学生的学习主动性；同时，在好的开放式设计性物理实验课程教学中，学生可以摆脱机械性的模仿操作，可以进行发散性思维和自由的想象，从而开阔学生视野，促进其创新实践能力的发展。目前大学物理实验教学环节中的设计性物理实验课程已被公认为是培养学生创新与实践能力，提高大学生科研素质的重要手段之一。
二、设计性物理实验课程教学的具体流程
设计性物理实验课的基本程序是：实验题目的选择，实验方案的设计，实验方案的修改，实验仪器的选择，实验过程的进行，实验数据的处理，实验报告的完成及实验总结与探索。
在设计性物理实验课程教学中，首先，在选题确定中，学生需要对设计课题进行仔细选择，选题既要具有综合性、典型性和探索性等特征，同时，又需满足学生在给定的时间内独立完成设计性物理实验内容的条件。其次，设计性物理实验课程教学中最关键的环节是实验设计和实验方案的选择，通常要求学生在充分理解基本原理的基础上，综合运用所掌握的基础理论知识、实验技能以及各种测量手段和实验方法，自行选题并设计实验方案、确定实验方法、选择配套仪器设备，进行实验测试，最后写出比较完整的实验报告或论文。总的来看，设计性实验课程是学生在没有教师的指导下，独立完成实验的教学，它是一种介于基本实验与科学实验之间的实验，是培养大学生将来进行科学实验的初级训练。
三、设计性物理实验课对促进大学生创新实践能力培养的三个阶段
1.前期准备阶段
在第一阶段的准备工作中，对同一选题，会有多种设计方案。在选择设计方案过程中，学生要通过比较几种方案的优缺点（也可寻求老师的帮助），最终找出一种更加合理和更加优化的实验方案。比如对“电位差计校准毫安表”的实验设计就要求学生设计出两种以上的电路图，并比较这两种电路图的优点与缺点，最后在老师的指导下选择其中一种最佳的实验方案。这种设计方案和最终选择方案就是对学生的一种创造性能力的培养，学生只有拥有较强的创造力才能设计出较理想的方案。因此设计性物理实验在提高学生创造力方面，是基础物理实验无法代替的。
2.实验操作阶段
在设计性物理实验的第二阶段，学生在进行实验的过程中，根据实验目的和实验条件，学生需要确定实验线路，选择合适的实验仪器、并对现有的实验仪器进行重新组装等，这些过程都需要学生调动积极性，需要学生认真动脑去思维、操作，由此可激起学生强烈的探索兴趣，促使学生积极主动的去思考，在实验过程中对所选仪器的组装和连线进行多方面思考，比如考虑用什么手段、什么仪器和什么方法来实现实验方案，同时分析为什么要这么做，或许那样做是不是可以达到更好的结果呢。有时在实验过程中出现的一些突发事件，仪器故障等也需要学生有一定的应急能力。因此在这个实验过程中可以提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生手脑得到协调发展。在这一阶段可培养学生主动性思维和探索思维能力，这是基础性实验无法代替的。
3.实验总结阶段
在第三阶段，学生完成设计性物理实验后，一般要对实验数据进行处理，并对数据结果进行误差分析，然后写成实验报告的形式，有的还需要写出论文的形式，甚至修改成文并发表。这些需要学生查阅大量资料并认真完成实验报告，从而对培养学生的论文写作能力也有所提高。学生对实验结果进行处理，特别是对实验误差进行分析，并对实验结果做出一个正确的评价，这将有利于培养学生严谨思维、理论联系实际的学习和科研态度。
四、对进一步提高设计性物理实验教学效果的两点建议
1.设计性物理实验教学选题及内容的选取与开发
设计性物理实验教学的核心是选题及实验内容的确定。设计性物理实验题目的内容很广，难易程度也不相同，在选题时不应只注重突出实验内容的难度和复杂程度，而应强调实验设计的创新思路和新的方法。例如“重力加速度的研究”，该课题的研究任务是测定重力加速度，要求把测定值与本地区标准值相比较，相对误差要求小于 0.05 %。经搜集资料后发现，可提供多种实验方法，如单摆法、复摆法、自由落体法和气垫导轨法等。
2.教师在设计性物理实验教学中的角色定位
与传统物理实验课程相比，设计性物理实验前的准备工作更为重要，设计性实验教学对教师的要求更高。教师必须做好足够的教学准备，并对学生提出的各种方案进行分析研究修改，同时要注意激发而不是扼杀学生的“灵感”。此外，教师要检查整套仪器设备的各个部分工作是否正常，如仪器的机械部分是否稳定且不会动摇，仪器的水平面是否水平，光学仪器的反射面和折射面的表面是否清洁无灰尘，光学仪器系统应该准直，使镜面与光线方向保持垂直等。
五、结语
大学物理实验教学基本处于一种封闭的状态，多年不变的教学体制和教学内容与当今飞速发展的前沿科学新理论，新学科严重脱节。为了实现培养和提高人才全面素质，特别是具有创新精神和实践能力的要求，对如何开设大学物理设计性实验课程提出了更高的要求。在整个设计性实验过程中注重设计性物理实验的选题和转变教师在设计性实验教学中的角色定位，对提高大学生创造性实践能力的培养尤其重要。
【参考文献】
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大学物理(教育专刊)[J].2006,18(4):99-101
1.知识传递单向性影响学习兴趣
当前，高师院校本科教学方式在信息传递和知识生成上存在一定程度的单向性，缺乏互动性，不利于大学生学习兴趣的提高。第一，课堂讲授的单向性。目前，本科课堂教学方式主要采用讲授式，该教学方式由于发挥了语言讲授的直接性、可控性、系统性、高效性等优点，历来被认为是课堂授课中不可或缺的基本方式。但是不可否认，讲授式教学具有语言传递单向性的不足，因此往往被理解成“注入式”“灌输式”，进而引起了人们对其越来越多的思考。对于习惯了中学期间师生互动学习、快乐学习的本科生来说，讲授式教学不利于提高他们课堂教学的参与性，影响了学习的兴趣和积极性。第二，实验指导的单向性。高校的实验课程在教学设置上占有一定的比例和分量。这类课程的特点是时间紧、任务重，其教学方式基本上是以验证性实验为主。这种方式主要是由教师介绍实验原理、器材、步骤、注意事项和验证的原理等，学生则按图索骥地完成操作，实验方法和实验知识的传授亦是单向的。这种被动机械式的操作对大学生来说意义不大，与中学时期的各类兴趣实验相比，大学生对这类实验方式的兴趣显然不大。
2.时空局限性影响有效学习
现代基础教育关注有效教学，即提高学习效率和学习效果，注重培养中学生从大量信息中获取知识的能力。而当前的高师院校本科教学方式在时间和空间上还存在一定的局限性，缺乏课堂内外的有机结合，影响师范生学习的有效性。首先，理论课程教学过分依赖课堂讲解。本科课程理论内容比较系统、深奥，教师通常将有限的时间消耗在系统讲解中，希望给予学生完整的知识体系。这种教学方式由于缺乏足够的时间让学生充分讨论，学生也缺乏课前自主查阅和收集学习资料的意识，导致学生获取的信息量和知识量不丰富，学习效率不高。其次，辅导课教学注重集中讲解，缺乏课外交流。对于一些抽象性和逻辑性比较强的专业课来说，教师采取了适当增加辅导课教学的方式解决学生的疑难问题。以物理学专业为例，通常须在普通物理学、理论物理学系列专业课程中开设辅导课程，用于弥补课堂教学的不足。目前，常规的辅导方式仍采取集中讲解式。由于受到时间和地点的限制，并且缺乏其他课外交流方式的补充，这种辅导方式常常难以达到全面解惑的目的，影响辅导效果。
3.技能培养单一化束缚创新能力的培养
当代基础教育越来越重视对青少年创新能力的培养，通过各种方式让学生参与创新活动，这对本科师范生的技能训练方式提出了更高要求。目前，本科生技能培养方式仍缺乏多样化，束缚了师范生创新能力的培养。其一，实验技能培养方式单一化。理工类专业比较注重实验教学，并开设了专门的实验系列课程。以物理学师范专业为例，本科生开设的实验课程有普通物理实验、近代物理实验、中学物理实验研究以及与电子电工课程有关的实验等。从高校人才培养目标来说，实验教学能够更好地培养高层次创新型人才。但是，当前高校实验教学中验证性实验还比较普遍，学生缺乏自主设计和自主创新的机会；探究性实验、课外设计、创新开发等实验活动方式较少，束缚了学生创新能力的发展。其二，教学技能训练指导方式单一化。随着基础教育改革对教师教学技能要求的提高，师范生技能训练的指导方式也应该多样化。目前，师范生的教学技能训练途径仍以观摩教学、模拟教学和实习教学为主。在这些技能模拟训练过程中，教师的指导方式主要是点评、分析和纠正。在这种指导方式下，学生对基础教育的观察了解不深入，缺少调研与反思，对基础教育改革的理解不够深刻，对教学理念缺乏实际感知，因此难以提高教学创新能力。
二、高师院校本科教学方式转变的思路
1.运用参与式教学方式提高学生的学习积极性
教师转变教学方式的思路之一是让所有学生都参与到教学过程中，通过教师与学生互动以及学生与学生互动的方式，提高学生的学习兴趣和积极性，进而提高教学的有效性。
（1）对话教学
师生对话是促进学生参与教学过程，进行思考、分析和表达的直接方式。对话教学近几年在基础教育领域是一个比较热门的研究课题，在高校，该教学方式只在思想政治课程教学中开始尝试。在这种教学方式下，教师在因材施教理念指导下运用谈话技巧和心理探查技术，与学生进行平等对话和沟通，创造和谐的课堂环境。对话教学体现了教师对大学生成长的尊重和关注，能够避免单向讲授式教学容易导致的教师对学生思维和心理的无视现象的发生；同时，学会对话和沟通本身就是师范生必须掌握的基本教学技能，况且当前的师范教育专业课程尚缺乏该技能的专项训练。对话教学应把握两种双向的互动方式：一是教师提问学生回答，包括一对一和一对多两种形式。教师通过对话了解学生的学习经历、知识基础、思维方法等，便于进行因材施教。二是学生提问教师回答，包括一对一和多对一两种形式。学生通过对话获得解决疑惑的思路与技巧。总之，对话式教学既有助于学生以主动参与的方式获取知识和方法，又有助于教师了解学生的心理需要，促进教学相长。对话教学的重要形式是展开师生讨论，即教师在课堂中引领全体学生讨论某个课题。在高校课堂中运用这种教学方式具有一定的基础，是与本科生自学能力提高相适应的。讨论式教学是由教师组织教学材料转变为学生自主生成教学材料的教学。并且，在教学过程中学生由听众转变为主讲者，能够突破课堂教学的局限，打破教学常规。这些转变一方面能够避免讲授式教学可能导致的互动性差、学生依赖性强的问题，促进学生参与教学过程，提高学生学习专业课的积极性。另一方面，促使学生学会收集与组织材料、汇报讨论过程和结果。对师范专业学生来说，这种方式有助于训练其开发基础教育课程资源、授课表达和教学研究的能力。就物理学专业来说，教师可就诸如物理思想、物理方法、物理科技与人类文明等思辨性的课题与学生展开讨论。这种方式打破了教师作为知识“垄断者”的中心地位，利用学生已掌握的多样化学习方式，达到提高学生学习兴趣、改善学生学习状况的目的。
（2）MOOCs式交流
网络信息化学习已经席卷教育界，并将继续深入地影响教育方式的变革，微视频、可汗学院等教学资源将在基础教育中产生重要影响。作为师范生，他们必须掌握通过网络获取学习资源的技能。近两年，在高等教育中，不断涌现出国际化网络远程教育案例，美国的Coursera、Udacity、edX等公司大规模开发的在线课程——慕课（MOOCs）便是典型代表。这些远程网络课程具有在线学习、线上提问、论坛交流等优势。在专业课程的学习指导与辅导过程中，为了方便学生随时随地地参与学习、增强互动性，采用MOOCs式交流将成为必然趋势。辅导教师可以借鉴远程教育经验，改变交流方式，尝试运用网络在线方式进行交流辅导，将线上交流与线下答疑相结合。采用MOOCs交流方式，必须充分发挥两个资源优势。其一是微视频优势，教师将辅导的重要内容录制成简短的视频，每个视频只集中解决一个难点问题，方便学生选择观看。学生选择跟自己疑难问题密切相关的视频进行观看和学习，这样学习的针对性和主动性就增强了。其二是交流平台优势，教师将大量微视频到平台上，供学生随时下载保存与播放，并在平台上在线讨论和补充讲解微视频内容以外的问题。学生通过交流平台获得大量教师解答的信息，学习效率相应得到提高。
2.运用反思式指导方式深化学生对教育的理解
教师指导师范专业本科生在教育见习观摩、技能训练、教学实习、实践调研等方面进行反思，加强理论与实际的联系，符合“实践—理论—再实践”的认知规律。这种指导方式有助于师范生将所学的教育理论运用到实践中，并在实践中深化对基础教育的理解，达到热爱教育、提高和创新教育技能的目的。
（1）实践反思
随着教师教育课程标准的颁布实施，师范专业加大了见习实践课程的开设规模，学生通常要完成若干个学分的见习任务。见习教学方式一般以观摩中小学课堂教学为主。为了提高观摩效果，教师应促使学生思考基础教育理论如何与中学教学实际相结合，思考基础教育改革的深层次问题，并指导学生撰写观摩反思报告。教师根据观摩课中的某些细节，比如教学方法的选择、教学手段的运用、学生的反应、教学的有效性等提出思考问题，要求见习生围绕这些问题思考分析，撰写反思报告，发表个人见解并反复讨论交流。通过反思式指导，师范生反思所学的基础教育理论问题，寻找解决教育实践问题的突破口，增强参与基础教育改革的信心。在师范生教学技能训练方面，采用反思式指导，教师不需要直接指出学生在试讲中存在的问题，更不必直接告诉他们解决的途径。教师根据学生试讲的某些细节提出反思问题，如教学行为引起的效果、教学设计意图与课程目标要求的一致性、演示实验效果不明显的原因、教学重点和难点的把握以及处理依据等，要求学生自己思考并在试讲教案里填写相应的教学反思。这种指导方式有利于促进师范生反思教学技能与基础教育改革要求之间的差距，从而达到提高和创新教学技能的效果。实习教学将师范生带到了真实的课堂情境，在这种情境中遇到的实际问题及其解决是对师范生教学技能的极大挑战。教师对实习的常规指导方式主要是根据师范生的实习教学表现进行指点。但是，直接指出实习生在教学中的不足，会挫伤其积极性，直接给出解决建议，也极易导致其对解决问题的依赖性。改变指导方式，运用反思式指导，就教学过程中的一些细节，启发实习生去思考改进，则会提高他们的教学信心。依据基础教育改革理念，教师让实习生进行教学反思的内容应包括教学环节设计、了解学情、师生互动方式、探究教学、学生学习效果和教学创新点等问题。通过对教师提出的问题的思考，实习生达到对教学过程的自我反省和自我建构，创造性地提高实施新课程教学的执行力。
（2）调研反思
在师范生教育实习过程中，指导教师不应只停留于指导实习生的备课与上课层面，否则学生实习几周以后热情就会逐渐消退，除了继续按部就班地训练教学技能之外，他们难以找到进一步提升的突破口。教师将常规指导方式改变为调研反思，会给实习带来新鲜内容，注入深层次的思考，有助于实习生教育教学能力的提升。调研反思即教师指导实习生利用实习期间与中学生广泛接触的机会，就教育教学中的热点、难点问题进行专题调研，撰写调研报告，反思教育中的现实问题与解决思路。教师应对实习生如何观察教育现象、选定调研问题、确定调研方法、分析调研材料和数据、归纳调研结果、思考解决措施等方面进行指导。这种指导方式具有三个比较显著的优势。一是，有针对性地提升师范生的教学能力。通过调研反思，有针对性地进行教学设计和教学训练，提升了实习生的教学能力。二是，实习生能够获得第一手教育实践资料，丰富其对教育教学工作的感知。基础教育改革遇到很多实际问题，这些问题往往超出了师范生在理论课堂中的学习范围和深度。调研反思则能够使实习生进一步理解基础教育改革的必要性、艰巨性和创新性。三是，生成师范生教育研究能力。基础教育改革要求未来教师应该成为研究型教师，具备教育研究能力，而教育实习期间经过教师的指导和自己的反思，这种研究能力才会逐步生成。
3.运用活动式教学方式提升学生的创新能力
虽然在大学生中开展的科技创新活动项目较多，但是有些活动项目不是以专业学习为目的的，与专业教学联系不密切。适应基础教育改革的需要，师范生更乐于将专业学习与科学活动相结合。以科学活动的形式开展专业教学，组织师范生参与创新活动，减少课堂讲授与灌输，最大限度地发挥其想象力与创造力，是提高其创新能力的重要教学方式。
（1）探究活动
探究教学是近几年在中学课堂上比较热门的教学方式，在大学实验课程教学中也应充分开展探究活动，让学生亲身经历发现问题、猜想与假设、制订实验方案、实验与收集数据、分析与论证、反思与评估、交流与合作等过程。这种探究活动，就是要学生经历科学发现的基本过程，体验科学发现的实质和魅力，培养科学探究的能力。例如，“扭摆法测定刚体的转动惯量”在大学物理实验中是一个比较重要的实验，常规教学主要是要求学生按照实验教材完成不同形状刚体转动惯量的测量以及验证转动惯量的平行轴定理。按照这种教学方式，学生只是被动地完成操作、测量和处理数据、验证已经学习过的物理量和物理规律而已。将该实验教学方式转变为探究实验教学，首先提出问题“影响刚体转动惯量的因素有哪些？”接着列举学生对刚体的形状、转动轴的位置的猜想；再由学生参考相关资料进行实验设计、测量数据、分析论证；最后计算出各种形状刚体的转动惯量并总结出平行轴定理。这种探究实验活动有助于提高师范生对实验的参与性，增强其对科学研究过程的体验性，提升其实验创新能力。
（2）设计活动
提高学生的实验创新能力是大学实验教学的重要任务，而实验设计能力无疑是实验创新能力的核心要素。提高实验设计能力的重要方式是采用设计型实验活动，活动步骤包括提前布置实验选题、学生个人或小组查阅文献、设计并提交实验方案、现场实验操作、完成实验报告等。此类设计活动不受课堂教学时间和空间的限制，形式比较灵活，是学生在中学阶段和大学阶段都比较喜欢的实验方式。设计型实验活动能充分开发学生的想象力和创造力，培养其从事科学实验的设计能力，使其在选择实验方法、实验仪器、测量方法等方面的能力得到提升。通过此类活动，一方面，学生学会根据实验条件选择合适的实验方法。例如，对于“测量重力加速度”的设计课题，学生可以选择单摆法、复摆法、自由落体法和气垫导轨法等方法，每一种方法都有优点和缺点，学生应学会综合比较与分析选择。另一方面，学生参与实验设计活动能够训练其对实验仪器各项性能、误差影响、精度要求和性价比等方面的分析能力，还能够提高其对选择直接测量与间接测量、动态测量与静态测量、绝对测量与相对测量、补偿测量与转换测量等方法的判断能力。
（3）科技创新活动