物理实验第21卷第6期 43 访美归来谈物理实验的教学改革 沈元华 (复旦大学物理教学实验中心上海200433) 摘要介绍了作者访问美国哈佛大学等11所大学后,对我国物理实验教学改革所进行的思考和体会 关键词美国大学教育;物理实验教学,教学改革 Some thoughts on educa tion refom in phys ics experiment after v is iting the usa Shen Yuan-hua ( Central L abo ratory for Physics Educatin, Fudan U niversity, Shanghai, 200433) Abstract This paper p resents the th ink ing and personal understand ing about the education refom in our physics experm ent after au thor's visit ing Harvard and other 11 American un iversities Key words: Am erican undergraduate educaton, physics experm ent education; education reform 为了探索物理实验教学的改革方向,学习观我校目前的情况是近代物理实验中1/3使用 国外先进经验,在美国德州仪器公司的资助下,计算机,而普通物理实验中只有1/8使用计算 我于2000年7月访问了美国哈佛大学、麻省理机·相对而言,我们的普通物理实验使用计算机 工学院、纽约大学、纽约州立大学石溪分校、德的比例在全国还算是比较高的,国内其他有些院 雷克塞尔大学、伊利诺州立大学芝加哥分校、西校在这方面的比例可能还要低我们的计算机使 北大学、芝加哥大学、南加州大学、加州大学伯用比例远远偏低,这显然不能满足学生适应今后 克利分校和斯坦福大学等11所著名大学的物在信息社会的工作要求.计算机在科学研究、自 理教学实验室0回国后,结合我们自己的情况动控制信息处理和日常生活中的使用越来越广 作了一些比较和分析·以下谈谈我对物理实验泛,这是必然的趋势.物理实验教学的改革一定 教学改革的一些想法和体会 要适应这个趋势,这包括在实验中更多地用计算 大力加强计算机在物理实验教学中的应用 机采集物理量数据(包括使用各类传感器及接 口)、控制实验过程记录和处理数据,以及制作 在物理实验教学上,计算机的广泛使用正是图表进行拟合分析等同时,计算机在物理实验 我考察中发现的我国教学实验室的最大差距美教学中的应用还包括计算机辅助教学(如实验预 国大学的近代物理实验中几乎100%都用计算习软件、模拟实验软件、复习与自我检测软件等) 机,而普通物理实验中约1/3使用计算机·有的及计算机管理·目前我国的实验教师,特别是中 学校连写实验报告、批阅报告也都用计算机·反老年教师,虽然物理实验的水平很高,经验十分 C1995-2005 TSinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved
访美归来谈物理实验的教学改革 沈元华 (复旦大学物理教学实验中心 上海 200433) 摘 要: 介绍了作者访问美国哈佛大学等 11 所大学后, 对我国物理实验教学改革所进行的思考和体会Ζ 关键词: 美国大学教育; 物理实验教学; 教学改革 Som e thoughts on education reform in physics exper im en t af ter v isiting the USA SH EN Yuan2hua (Cen tral L abo rato ry fo r Physics Education, Fudan U n iversity, Shanghai, 200433) Abstract: T h is paper p resen ts the th ink ing and personal understanding abou t the education refo rm in ou r physics experim en t after au tho r’s visiting H arvard and o ther 11 Am erican un iversities. Key words: Am erican undergraduate education; physics experim en t education; education refo rm 为了探索物理实验教学的改革方向, 学习 国外先进经验, 在美国德州仪器公司的资助下, 我于 2000 年 7 月访问了美国哈佛大学、麻省理 工学院、纽约大学、纽约州立大学石溪分校、德 雷克塞尔大学、伊利诺州立大学芝加哥分校、西 北大学、芝加哥大学、南加州大学、加州大学伯 克利分校和斯坦福大学等 11 所著名大学的物 理教学实验室〔1〕 Ζ回国后, 结合我们自己的情况 作了一些比较和分析Ζ 以下谈谈我对物理实验 教学改革的一些想法和体会Ζ 1 大力加强计算机在物理实验教学中的应用 在物理实验教学上, 计算机的广泛使用正是 我考察中发现的我国教学实验室的最大差距Ζ美 国大学的近代物理实验中几乎 100% 都用计算 机, 而普通物理实验中约 1ö3 使用计算机Ζ 有的 学校连写实验报告、批阅报告也都用计算机Ζ 反 观我校目前的情况是: 近代物理实验中 1ö3 使用 计算机, 而普通物理实验中只有 1ö8 使用计算 机Ζ 相对而言, 我们的普通物理实验使用计算机 的比例在全国还算是比较高的, 国内其他有些院 校在这方面的比例可能还要低Ζ我们的计算机使 用比例远远偏低, 这显然不能满足学生适应今后 在信息社会的工作要求Ζ 计算机在科学研究、自 动控制、信息处理和日常生活中的使用越来越广 泛, 这是必然的趋势Ζ 物理实验教学的改革一定 要适应这个趋势, 这包括在实验中更多地用计算 机采集物理量数据 (包括使用各类传感器及接 口)、控制实验过程、记录和处理数据, 以及制作 图表、进行拟合分析等Ζ同时, 计算机在物理实验 教学中的应用还包括计算机辅助教学(如实验预 习软件、模拟实验软件、复习与自我检测软件等) 及计算机管理Ζ 目前我国的实验教师, 特别是中 老年教师, 虽然物理实验的水平很高, 经验十分 物理实验 第 21 卷 第 6 期 34 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
物理实验第21卷第6期 丰富,但计算机使用的能力却普遍偏低·这种现验室有技术人员3人,其中2人拥有学士学位 象应当尽快改变,当然,在普通物理实验中使用又如芝加哥大学每年接待物理系学生40人,其 计算机并非越多越好,对普通物理实验来说,目他系学生400人,实验室也有技术人员3人,其 前1/3的比例是比较合适的因为许多基本的物中博士1人,硕士1人,学士1人.11所大学的 理思想的掌握、物理现象的观察、操作能力的培技术人员学位状况为博士16%,硕士209%,学 养以及基本的数据处理的思路与能力等,都不能士44%,无学位的只占20% 也不应由计算机来完全代替美国各实验室的计 以我校为例,每年接待物理系学生不少于 算机使用十分方便,但他们也认为只有用了计算80-100人,其他系学生达2000多人,但只有 机能加深对物理原理的理解、对实验方法的掌握技术人员6人,且都没有学位,有工程师以上职 和对测量精度的提高时才用计算机,而让学生实称的也很少 际动手去观察真实的现象,学会基本的操作,仍 实际上,我们的教师担负了许多技术人员 然是十分必要的 的工作,如仪器的选购维护保养、报废,实验室 2提高实验教职工队伍的素质 的安排、调整,以至新实验装置的加工、调试等 然而,这种情况是不正常的,也不会长期持续下 把美国这11所大学的实验教职工情况与去·不能也不应该让青年教师脱离科研与课堂 我校作一比较,可发现各有优缺点我们的普通教学,专职从事实验教学.因此,如不赶快充实 物理实验近代物理实验都是独立设课的,我们实验室的技术人员,大力提高他们的素质,若干 有一支长期专职从事实验教学的骨干教师队年后,老教师先后退休,实验室将难以维持.培 伍,他们有丰富的实践经验和实验教学经验虽养一个优秀而称职的实验技术人员绝非短期可 然他们年龄偏大,新技术新思想接受相对较慢以奏效的,因而我们必须立即把这项工作提到 (尤其在计算机方面),但他们勤勤恳恳工作,甘议事日程上,尽快予以解决 愿全身心地投入教学事业,对学生热情诚恳、严 2)美国大学重视对TA的培训 格要求、一丝不苟,为教育学生呕心沥血·这 美国大学的实验专职教师很少,只能主要 大批骨干教师是我们的宝贵财富,也是许多美靠TA( Teach ing A ssistant,大多由研究生担 国大学实验室不具有而表示羡慕的.美国大学任)来带实验.但他们一般对TA有较高的要 的普通物理实验课大多不独立设课而从属于理求,至少要有一周的全部时间接受培训,包括做 论课,专职实验教师很少(有的学校没有)一些实验、写报告,学习规章制度,明确教学要求和 任课教师对实验课不重视,有的只根据学生的重点,如何解决学生中可能出现的问题,如何评 实验报告给成绩,对操作情况根本不关心;有的分等.培训合格后才能“上岗”.这就基本保证 学校(如MI)甚至取消了普通物理实验课 了实验课的教学质量.然而我们的情况却大不 但是美国教学实验室中教职工的优点也十相同我们的专职教师的能力很强,但他们不可 分明显,这至少体现在以下两方面,而这两方面能把教学任务全部包下来,相当大的一部分学 正是我们需要大力加强的 生仍然要靠非专职青年教师或研究生来带.我 1)美国大学教学实验室的技术人员队伍素们却没有严格的培训、考核制度其重要原因是 质高 教师人手不够,研究生也因种种原因不愿意带 大多数技术人员有大学本科以上的学历.实验.这种现状使我们实验教师队伍的整体素 他们是实验室工作的中坚力量.因此美国大学质明显降低,从而使实验的教学质量难以保证 的实验室工作井井有条,实验教学水平较高 与技术人员队伍的问题相似,这一问题的 例如纽约大学的物理教学实验室每年只接严重性也将随着老教师的逐年退休而加剧,因 待物理系学生40人,其他系学生440人,而实而必须抓紧解决 C1995-2005 TSinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved
丰富, 但计算机使用的能力却普遍偏低Ζ 这种现 象应当尽快改变, 当然, 在普通物理实验中使用 计算机并非越多越好, 对普通物理实验来说, 目 前1ö3 的比例是比较合适的Ζ因为许多基本的物 理思想的掌握、物理现象的观察、操作能力的培 养以及基本的数据处理的思路与能力等, 都不能 也不应由计算机来完全代替Ζ美国各实验室的计 算机使用十分方便, 但他们也认为只有用了计算 机能加深对物理原理的理解、对实验方法的掌握 和对测量精度的提高时才用计算机, 而让学生实 际动手去观察真实的现象, 学会基本的操作, 仍 然是十分必要的Ζ 2 提高实验教职工队伍的素质 把美国这 11 所大学的实验教职工情况与 我校作一比较, 可发现各有优缺点Ζ我们的普通 物理实验、近代物理实验都是独立设课的, 我们 有一支长期专职从事实验教学的骨干教师队 伍, 他们有丰富的实践经验和实验教学经验Ζ虽 然他们年龄偏大, 新技术新思想接受相对较慢 (尤其在计算机方面) , 但他们勤勤恳恳工作, 甘 愿全身心地投入教学事业, 对学生热情诚恳、严 格要求、一丝不苟, 为教育学生呕心沥血Ζ 这一 大批骨干教师是我们的宝贵财富, 也是许多美 国大学实验室不具有而表示羡慕的Ζ 美国大学 的普通物理实验课大多不独立设课而从属于理 论课, 专职实验教师很少(有的学校没有) Ζ一些 任课教师对实验课不重视; 有的只根据学生的 实验报告给成绩, 对操作情况根本不关心; 有的 学校(如M IT ) 甚至取消了普通物理实验课Ζ 但是美国教学实验室中教职工的优点也十 分明显, 这至少体现在以下两方面, 而这两方面 正是我们需要大力加强的Ζ 1) 美国大学教学实验室的技术人员队伍素 质高 大多数技术人员有大学本科以上的学历Ζ 他们是实验室工作的中坚力量Ζ 因此美国大学 的实验室工作井井有条, 实验教学水平较高Ζ 例如纽约大学的物理教学实验室每年只接 待物理系学生 40 人, 其他系学生 440 人, 而实 验室有技术人员 3 人, 其中 2 人拥有学士学位; 又如芝加哥大学每年接待物理系学生 40 人, 其 他系学生 400 人, 实验室也有技术人员 3 人, 其 中博士 1 人, 硕士 1 人, 学士 1 人Ζ 11 所大学的 技术人员学位状况为博士 16% , 硕士 20% , 学 士 44% , 无学位的只占 20% Ζ 以我校为例, 每年接待物理系学生不少于 80～ 100 人, 其他系学生达 2000 多人, 但只有 技术人员 6 人, 且都没有学位, 有工程师以上职 称的也很少Ζ 实际上, 我们的教师担负了许多技术人员 的工作, 如仪器的选购、维护保养、报废, 实验室 的安排、调整, 以至新实验装置的加工、调试等Ζ 然而, 这种情况是不正常的, 也不会长期持续下 去Ζ 不能也不应该让青年教师脱离科研与课堂 教学, 专职从事实验教学Ζ 因此, 如不赶快充实 实验室的技术人员, 大力提高他们的素质, 若干 年后, 老教师先后退休, 实验室将难以维持Ζ 培 养一个优秀而称职的实验技术人员绝非短期可 以奏效的, 因而我们必须立即把这项工作提到 议事日程上, 尽快予以解决Ζ 2) 美国大学重视对 TA 的培训 美国大学的实验专职教师很少, 只能主要 靠 TA (T each ing A ssistan t, 大多由研究生担 任) 来带实验Ζ 但他们一般对 TA 有较高的要 求, 至少要有一周的全部时间接受培训, 包括做 实验、写报告, 学习规章制度, 明确教学要求和 重点, 如何解决学生中可能出现的问题, 如何评 分等Ζ 培训合格后才能“上岗”Ζ 这就基本保证 了实验课的教学质量Ζ 然而我们的情况却大不 相同Ζ我们的专职教师的能力很强, 但他们不可 能把教学任务全部包下来, 相当大的一部分学 生仍然要靠非专职青年教师或研究生来带Ζ 我 们却没有严格的培训、考核制度Ζ其重要原因是 教师人手不够, 研究生也因种种原因不愿意带 实验Ζ 这种现状使我们实验教师队伍的整体素 质明显降低, 从而使实验的教学质量难以保证Ζ 与技术人员队伍的问题相似, 这一问题的 严重性也将随着老教师的逐年退休而加剧, 因 而必须抓紧解决Ζ 44 物理实验 第 21 卷 第 6 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
物理实验第21卷第6期 3教学思想、教学方法与教学内容的改革 究把这种高新技术引入本科生的实验教学当然 是很好的,但一般都由于价格过于昂贵(通常 美国大学中物理实验教学的教学思想、教个镜头就达5千美元)而难以实现.哈佛大学的 学方法与教学内容有许多值得我们学习的地物理教学实验室却把它简化了,一共只用了6千 方,其中启发式的教学方法和不断更新的教学美元就完成了整套光镊子设备,并用排出了许多 内容给我留下深刻印象 供本科生用的教学实验.图1是实验的装置照 纵览这11所大学的实验教材,全部是自编片.南加州大学则从另一个角度来更新教学内 的讲义,这与我国目前实验教材大多采用正式出 版的书籍大不相同·究其原因,是因为他们的教 学方法与教学内容年年都改因而不必要也不可 能用正式出版的书籍他们追求的是新颖现代、 有特色,而不追求完整、系统规范化·这种教学 思想与我们有较大的差异许多学校都强调教材 不应象烹调书那样一步一步写得很清楚,让学生 按部就班去做,这种培养操作工式的教学方法不 利于人才的成长.他们认为物理实验(物理系基 础物理实验)的目的不只是教学生使用各种仪器 设备,也不仅是让学生学会一些实验的方法与手 段,主要是让学生通过实践真正掌握物理规律的 真谛,学会用实验方法去证明或推翻理论因此 必须让学生在实验中既动手又动脑,用动脑来指 导动手·他们的教材中常提出许多问题,指导学 生在实验前、实验中和实验后思考,有些学校还 组织师生共同讨论实验中出现的问题(称为 Tutorial课程).加州大学伯克莱分校的物理实 验室主任给我看了他们近年来修改的教材与老 图1光镊子实验装置 教材的比较指出新教材的重点在提问.学生喜容,他们更强调实验贴近生活,提高学生的兴趣 欢新教材,认为新教材有利于他们开阔思路,学例如,在一个关于运动学的实验中,要求一位学 到真本领 生抛垒球而另一位学生用CCD摄像机把垒球的 有的学校教学实验的负责人35年要更换运动过程拍摄下来,然后在计算机上一帧一帧地 次新上任的负责人必然要对原有的实验从体进行处理,以找出垒球的运动规律并与理论计 系到内容和形式都进行审视与改造这就促进了算结果相比较,又如,在一个关于振动的实验中, 实验的不断更新(当然这是以有一支强大而稳定学生用频闪灯照射正在弹奏的吉它(如图2所 的实验技术人员队伍为基础的没有这样的条示),当看到弦线似乎静止时(频闪灯的频率与弦 件经常换负责人会导致管理上的混乱),因而不振动的频率相同或成整数倍时)就可以测出声振 断有新的实验排出来.哈佛大学最近排的一个动的频率这些贴近现实生活的实验是很受学生 “光镊子”实验就是一个很好的例子“光镊子”是们欢迎的 最近十多年来发展的高新技术,它利用激光来抓 反观我国的情况,前些年由于经费的原因 住和操纵介质球、胶态金粒、细胞病毒或DNA,维持实验已不容易.近年来由于基地建设 从而可以进行物理、化学和生物的许多测量和研“21”工程及世行贷款等经费的不断到位,一些 C1995-2005 TSinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved
3 教学思想、教学方法与教学内容的改革 美国大学中物理实验教学的教学思想、教 学方法与教学内容有许多值得我们学习的地 方, 其中启发式的教学方法和不断更新的教学 内容给我留下深刻印象Ζ 纵览这 11 所大学的实验教材, 全部是自编 的讲义, 这与我国目前实验教材大多采用正式出 版的书籍大不相同Ζ 究其原因, 是因为他们的教 学方法与教学内容年年都改, 因而不必要也不可 能用正式出版的书籍Ζ他们追求的是新颖、现代、 有特色, 而不追求完整、系统、规范化Ζ 这种教学 思想与我们有较大的差异Ζ许多学校都强调教材 不应象烹调书那样一步一步写得很清楚, 让学生 按部就班去做, 这种培养操作工式的教学方法不 利于人才的成长Ζ 他们认为物理实验(物理系基 础物理实验) 的目的不只是教学生使用各种仪器 设备, 也不仅是让学生学会一些实验的方法与手 段; 主要是让学生通过实践真正掌握物理规律的 真谛, 学会用实验方法去证明或推翻理论Ζ因此, 必须让学生在实验中既动手又动脑, 用动脑来指 导动手Ζ 他们的教材中常提出许多问题, 指导学 生在实验前、实验中和实验后思考, 有些学校还 组织师生共同讨论实验中出现的问题 (称为 T u to rial 课程) Ζ 加州大学伯克莱分校的物理实 验室主任给我看了他们近年来修改的教材与老 教材的比较, 指出新教材的重点在提问Ζ 学生喜 欢新教材, 认为新教材有利于他们开阔思路, 学 到真本领Ζ 有的学校教学实验的负责人3～ 5 年要更换 一次Ζ新上任的负责人必然要对原有的实验从体 系到内容和形式都进行审视与改造Ζ这就促进了 实验的不断更新(当然这是以有一支强大而稳定 的实验技术人员队伍为基础的; 没有这样的条 件, 经常换负责人会导致管理上的混乱) , 因而不 断有新的实验排出来Ζ 哈佛大学最近排的一个 “光镊子”实验就是一个很好的例子Ζ“光镊子”是 最近十多年来发展的高新技术, 它利用激光来抓 住和操纵介质球、胶态金粒、细胞、病毒或DNA , 从而可以进行物理、化学和生物的许多测量和研 究Ζ把这种高新技术引入本科生的实验教学当然 是很好的, 但一般都由于价格过于昂贵(通常一 个镜头就达 5 千美元) 而难以实现Ζ 哈佛大学的 物理教学实验室却把它简化了, 一共只用了 6 千 美元就完成了整套光镊子设备, 并用排出了许多 供本科生用的教学实验〔2〕 Ζ图 1 是实验的装置照 片Ζ 南加州大学则从另一个角度来更新教学内 图 1 光镊子实验装置 容, 他们更强调实验贴近生活, 提高学生的兴趣Ζ 例如, 在一个关于运动学的实验中, 要求一位学 生抛垒球而另一位学生用CCD 摄像机把垒球的 运动过程拍摄下来, 然后在计算机上一帧一帧地 进行处理, 以找出垒球的运动规律, 并与理论计 算结果相比较Ζ又如, 在一个关于振动的实验中, 学生用频闪灯照射正在弹奏的吉它(如图 2 所 示) , 当看到弦线似乎静止时(频闪灯的频率与弦 振动的频率相同或成整数倍时) 就可以测出声振 动的频率Ζ这些贴近现实生活的实验是很受学生 们欢迎的Ζ 反观我国的情况, 前些年由于经费的原因, 维持实验已不容易Ζ 近年来由于基地建设、 “211”工程及世行贷款等经费的不断到位, 一些 物理实验 第 21 卷 第 6 期 54 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
物理实验第21卷第6期 的积极性是我们教学中遇到的一大问题,而他 们却基本上不存在这个问题.这是因为他们实 行的是真正的学分制,学生选课是完全自由的、 自愿的.我国离真正的学分制还有差距 近年来,我国比较强调创新能力的培养,这 点与美国的教学思想比较吻合,他们是一贯 重视创新精神和创新能力的培养的他们认为, 营造宽松的环境是培养创新精神的重要条件, 因而在物理实验的教学中也能体现出来例如, 他们有让学生把实验材料、元器件、工具等带回 图2弦振动实验 去自己研究的 home lab,有师生共同讨论实验 重点院校的情况大为好转,己有能力进行仪器问题的 Tutorial课程,有向学生免费全天开放 设备的改造.但是目前大多限于旧仪器设备的的金工车间,有实验仪器损坏不赔的明文规定 更新换代或新购置一些水平较高的国内或国外等这些目前我们的条件还做不到,但我们尝试 现成的实验仪器设备,真正根据自己的特点来着开放“实验园地”,让学生拆装废旧仪器而可 设计新实验的还很少.因而各校的实验大同小以损坏不赔,向全校文理各科开设“自学物理实 异,缺乏特色,不够新颖我想,这是下一步实验验”选修课,从而全面提高学生的科学素质,为 教学改革中应重点解决的问题之 优秀学生开设“综合物理实验”选修课,培养他 们的科学研究能力,为少数拔尖学生开设“开放 4努力探索适合我国国情的物理实验教学改实验”让他们在实验室完全自由做法是符合 革之路 我国国情的,受到美国同行的好评我们低年 由于时间短暂,这次考察只了解到一些大级本科生能通过物理实验课而有所创新,并能 致情况,不能深入了解更实质的内容,但已有了在全国性的学术杂志上发表论文的成果也受到 不少收获,当然,两国国情有很大差别,他们的了他们的赞许 经验,我们不可照搬.例如,他们认为学生动手 总之,只要我们充分利用我们的有利条件, 能力的培养并不是很重要的,因为他们的学生学习国外的先进经验,结合我们自己的国情和 一般动手能力都相当强.这除了中学里有较多实践经验,努力创新,勇敢开拓,不断进取,实事 的培养外,更主要的是从小在家都有良好的自求是,就一定可以走出一条具有中国特色的物 己动手做各种事情的习惯因此,他们的普通物理实验教学的发展道路 理实验大多只作为普通物理课的一部分而不独 立设课,甚至象麻省理工学院这样著名的高等5参考文献 学校完全取消了普通物理实验,这是可以理解1沈元华美国大学物理实验教学考察报告实验室 的,但是不能仿效因为我们的独生子女大都很 研究与探索,2001,20(1):89-92 少自己做家务,会修自行车或会修电灯、收音机2 Stephen P. Sm ith et al Inexpensive optical 的更是极少数.因此,对我们的学生而言,动手 tweezers for undergraduate labo ratories Am. J 能力的培养应是实验课的重要目的之一,因而 Phys,199,067(1):26-35 普通物理实验独立设课是十分必要的以如我3沈元华改革实验教学,培养创新人才见全国高 校实验室工作研究会编实验教学与创新能力南 们近年来遇到学生不爱学物理的问题,即使物 京:南京大学出版社,2000110-113 理系的学生也有许多不是第一志愿来的,而是 (2001-04-09收稿) “调配”来的因此,如何调动学生学习物理实验 C1995-2005 TSinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved
图 2 弦振动实验 重点院校的情况大为好转Ζ 已有能力进行仪器 设备的改造Ζ 但是目前大多限于旧仪器设备的 更新换代或新购置一些水平较高的国内或国外 现成的实验仪器设备, 真正根据自己的特点来 设计新实验的还很少Ζ 因而各校的实验大同小 异, 缺乏特色, 不够新颖Ζ我想, 这是下一步实验 教学改革中应重点解决的问题之一Ζ 4 努力探索适合我国国情的物理实验教学改 革之路 由于时间短暂, 这次考察只了解到一些大 致情况, 不能深入了解更实质的内容, 但已有了 不少收获Ζ 当然, 两国国情有很大差别, 他们的 经验, 我们不可照搬Ζ 例如, 他们认为学生动手 能力的培养并不是很重要的, 因为他们的学生 一般动手能力都相当强Ζ 这除了中学里有较多 的培养外, 更主要的是从小在家都有良好的自 己动手做各种事情的习惯Ζ因此, 他们的普通物 理实验大多只作为普通物理课的一部分而不独 立设课, 甚至象麻省理工学院这样著名的高等 学校完全取消了普通物理实验, 这是可以理解 的, 但是不能仿效Ζ因为我们的独生子女大都很 少自己做家务, 会修自行车或会修电灯、收音机 的更是极少数Ζ 因此, 对我们的学生而言, 动手 能力的培养应是实验课的重要目的之一, 因而 普通物理实验独立设课是十分必要的Ζ又如, 我 们近年来遇到学生不爱学物理的问题, 即使物 理系的学生也有许多不是第一志愿来的, 而是 “调配”来的Ζ因此, 如何调动学生学习物理实验 的积极性是我们教学中遇到的一大问题, 而他 们却基本上不存在这个问题Ζ 这是因为他们实 行的是真正的学分制, 学生选课是完全自由的、 自愿的Ζ 我国离真正的学分制还有差距Ζ 近年来, 我国比较强调创新能力的培养, 这 一点与美国的教学思想比较吻合, 他们是一贯 重视创新精神和创新能力的培养的Ζ他们认为, 营造宽松的环境是培养创新精神的重要条件, 因而在物理实验的教学中也能体现出来Ζ例如, 他们有让学生把实验材料、元器件、工具等带回 去自己研究的 hom e lab, 有师生共同讨论实验 问题的 T u to rial 课程, 有向学生免费全天开放 的金工车间, 有实验仪器损坏不赔的明文规定 等Ζ这些目前我们的条件还做不到, 但我们尝试 着开放“实验园地”, 让学生拆装废旧仪器而可 以损坏不赔; 向全校文理各科开设“自学物理实 验”选修课, 从而全面提高学生的科学素质; 为 优秀学生开设“综合物理实验”选修课, 培养他 们的科学研究能力; 为少数拔尖学生开设“开放 实验”, 让他们在实验室完全自由做法, 是符合 我国国情的〔3〕 , 受到美国同行的好评Ζ我们低年 级本科生能通过物理实验课而有所创新, 并能 在全国性的学术杂志上发表论文的成果也受到 了他们的赞许Ζ 总之, 只要我们充分利用我们的有利条件, 学习国外的先进经验, 结合我们自己的国情和 实践经验, 努力创新, 勇敢开拓, 不断进取, 实事 求是, 就一定可以走出一条具有中国特色的物 理实验教学的发展道路Ζ 5 参考文献 1 沈元华. 美国大学物理实验教学考察报告. 实验室 研究与探索, 2001, 20 (1): 89～ 92 2 Stephen P. Sm ith et al. Inexpensive op tical tw eezers fo r undergraduate labo rato ries. Am. J. Phys. , 1999, 67 (1): 26～ 35 3 沈元华. 改革实验教学, 培养创新人才. 见: 全国高 校实验室工作研究会编. 实验教学与创新能力. 南 京: 南京大学出版社, 2000, 110～ 113 (2001204209 收稿) 64 物理实验 第 21 卷 第 6 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved