实验室研究与探索 第20卷 课,而是从属于原子物理学课程的,其教学方法与教学解决问题的能力放在最后,有4所大学却把分析、解决 要求与普物实验类似 问题的能力放在首位而把动手能力放在最后,另两所 则把原理放在首位而动手为最后。仔细分析还可发现 上述5所学校与4所学校观点的差异与被调查者的情 况有关前5所大学的调查对象是主管普物实验的而 后4所大学则是主管近物实验的。普物实验以深入理 论原理为主,近物实验以培养分析、解决问题的能力为 主应该是有道理的,因为在他们的普物实验中,并没有 多少问题供分析和解决,只有在近物实验中,才能把它 作为主要目的。此外,纽约大学还提出了上述三个目的 以外的第四个目的,即“ To understand the d ifference bw teen theo ry and the real world"。的确,这也不失 为设立实验课的重要目的之一。如果只有课堂讲授而 图1作者在哈佛大学参观物理实验室 没有实验课,学生很可能会误以为世界就那么简单、事 此外,这11所大学中有一所大学是对文科开放物物就那么纯粹只有在实验中,学生才能真正懂得什么 理实验选修课的,这就是南加州大学。他们特别强调文是真实的物理世界 理科的结合与渗透,甚至开设了“" Physics for Business 美国各大学的物理实验教学内容与我国差别并不 A pp lication”的专业。他们认为,文科学生的科学素质大,但他们有些实验的趣味性、实用性方面做得相当 需要提高,而做一些物理实验是有利于这方面的培养。好,值得我们学习。例如让一位学生抛垒球,另一位学 他们对文科开设此课程已有3年,排出了许多适合非生用摄像机拍下,然后输入电脑,分析其运动轨迹让 理工科学生做的、以定性为主的、与日常生活密切联系一位学生弹吉他,另一位学生用频闪灯拍摄弦的振动 而十分有趣的实验,深受学生欢迎,积累了相当丰富的调节频率使弦看起来不动而求出其振动频率把玩具 经验,很值得我们学习 汽车的电池取下,换上太阳能电池板,让它靠光照而行 2关于教学思想、内容和方法 驶……哈佛大学有一个“打靶”实验设计得特别有意 思用薄塑料纸粘住一铁球,把它作为单摆的摆锤,提 美国大学的教学思想中有一个给我印象很深的特到一定的高度后放下,当铁球摆到最低点处时,恰有 点,即以学生为主体。无论是公立的还是私立的大学,一根火红的电热丝把塑料纸烧断,于是铁球作平抛运 教学实验室的经费来源主要靠学生的学费。不少学校动,其初速度可从起始高度算出,而平抛运动的轨迹也 对学生进实验室做实验还另收“实验费”,如南加州大可得到。在它的前下方某处放一个靶(由教师临时放 学(私立)物理实验室每个学生每学期的实验费为200置),学生应可据此算出铁球的起始高度,然后由实验 美元纽约州立大学石溪分校(公立)力学实验室的实进行验证,击中靶心可得A,其余各环的得分依次下 验费第一学期为85美元,第二学期为115美元。因此,降。这样的实验很受学生欢迎。 学生是教师的服务对象,一切教学活动都以学生为主 无论是普物实验或近物实验,这11所学校无一不 体,以学生满意不满意、喜欢不喜欢、得益不得益为教是学生以两人为一组进行的。他们认为两人一组可相 学好坏的主要标准。教师对学生不是居高临下的“教互讨论、切磋,有利于对物理原理和实验方法的深入理 育”和“训导”而更多是平等友好的“鼓励”“帮助”和解,并且也有利于培养相互合作的精神。他们很强调这 “引导”即使学生损坏了仪器,也从不“斥责”学生,更种“团队精神”认为现代科学研究总是由一个团队来 不要学生赔偿,只是安慰和鼓励,并帮助他们寻找原共同完成的,不可能由一个人来完成。至于是否可能有 因、吸取教训。只在学生有作弊、伪造数据等错误时,才人一直依赖别人自己不动手也完成实验,从而削弱动 有较严格的处分(一般是实验给0分,严重的可开除学手能力的培养?他们认为学习是学生自己的事,只有对 籍)。每学期都有学生评教师和评课程的规定,这些评物理实验有兴趣的学生才会选这门课(他们实行彻底 分由院系组织,其结果在11所大学中有10所是公开的学分制,只要满学分就可毕业,因而实际上任何一门 张榜公布的。 课都可认为是选修的),因而基本上不存在这样的问 实验教学的主要目的是什么?这是一个受到广泛题即使个别有这种情况,这种缺点也不足以抵消两人 关注而颇有争议的教学思想问题。带着这样的问题,我 组的优点。 调查了这11所大学的实验室负责人的观点,结果颇不 虽然两人一组是各校相同的,但在其教学方法上, 致。有5所大学把掌握物理原理放在首位而把分析、各校差别较大。如有的学校普物实验是不必预习的,有 c1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved.课, 而是从属于原子物理学课程的, 其教学方法与教学 要求与普物实验类似。 图 1 作者在哈佛大学参观物理实验室 此外, 这 11 所大学中有一所大学是对文科开放物 理实验选修课的, 这就是南加州大学。他们特别强调文 理科的结合与渗透, 甚至开设了“Physics fo r Bu siness A pp lication”的专业。他们认为, 文科学生的科学素质 需要提高, 而做一些物理实验是有利于这方面的培养。 他们对文科开设此课程已有 3 年, 排出了许多适合非 理工科学生做的、以定性为主的、与日常生活密切联系 而十分有趣的实验, 深受学生欢迎, 积累了相当丰富的 经验, 很值得我们学习。 2 关于教学思想、内容和方法 美国大学的教学思想中有一个给我印象很深的特 点, 即以学生为主体。无论是公立的还是私立的大学, 教学实验室的经费来源主要靠学生的学费。不少学校 对学生进实验室做实验还另收“实验费”, 如南加州大 学(私立) 物理实验室每个学生每学期的实验费为 200 美元; 纽约州立大学石溪分校(公立) 力学实验室的实 验费第一学期为 85 美元, 第二学期为 115 美元。因此, 学生是教师的服务对象, 一切教学活动都以学生为主 体, 以学生满意不满意、喜欢不喜欢、得益不得益为教 学好坏的主要标准。教师对学生不是居高临下的“教 育”和“训导”, 而更多是平等友好的“鼓励”、“帮助”和 “引导”。即使学生损坏了仪器, 也从不“斥责”学生, 更 不要学生赔偿, 只是安慰和鼓励, 并帮助他们寻找原 因、吸取教训。只在学生有作弊、伪造数据等错误时, 才 有较严格的处分(一般是实验给 0 分, 严重的可开除学 籍)。每学期都有学生评教师和评课程的规定, 这些评 分由院系组织, 其结果在 11 所大学中有 10 所是公开 张榜公布的。 实验教学的主要目的是什么? 这是一个受到广泛 关注而颇有争议的教学思想问题。带着这样的问题, 我 调查了这 11 所大学的实验室负责人的观点, 结果颇不 一致。有 5 所大学把掌握物理原理放在首位而把分析、 解决问题的能力放在最后; 有 4 所大学却把分析、解决 问题的能力放在首位而把动手能力放在最后; 另两所 则把原理放在首位而动手为最后。仔细分析还可发现 上述 5 所学校与 4 所学校观点的差异与被调查者的情 况有关: 前 5 所大学的调查对象是主管普物实验的而 后 4 所大学则是主管近物实验的。普物实验以深入理 论原理为主, 近物实验以培养分析、解决问题的能力为 主应该是有道理的, 因为在他们的普物实验中, 并没有 多少问题供分析和解决; 只有在近物实验中, 才能把它 作为主要目的。此外, 纽约大学还提出了上述三个目的 以外的第四个目的, 即“To understand the difference bw teen theo ry and the real w o rld. ”。的确, 这也不失 为设立实验课的重要目的之一。如果只有课堂讲授而 没有实验课, 学生很可能会误以为世界就那么简单、事 物就那么纯粹; 只有在实验中, 学生才能真正懂得什么 是真实的物理世界。 美国各大学的物理实验教学内容与我国差别并不 大, 但他们有些实验的趣味性、实用性方面做得相当 好, 值得我们学习。例如让一位学生抛垒球, 另一位学 生用摄像机拍下, 然后输入电脑, 分析其运动轨迹; 让 一位学生弹吉他, 另一位学生用频闪灯拍摄弦的振动, 调节频率使弦看起来不动而求出其振动频率; 把玩具 汽车的电池取下, 换上太阳能电池板, 让它靠光照而行 驶……哈佛大学有一个“打靶”实验设计得特别有意 思: 用薄塑料纸粘住一铁球, 把它作为单摆的摆锤, 提 到一定的高度后放下, 当铁球摆到最低点处时 , 恰有 一根火红的电热丝把塑料纸烧断, 于是铁球作平抛运 动, 其初速度可从起始高度算出, 而平抛运动的轨迹也 可得到。在它的前下方某处放一个靶(由教师临时放 置) , 学生应可据此算出铁球的起始高度, 然后由实验 进行验证, 击中靶心可得A , 其余各环的得分依次下 降。这样的实验很受学生欢迎。 无论是普物实验或近物实验, 这 11 所学校无一不 是学生以两人为一组进行的。他们认为两人一组可相 互讨论、切磋, 有利于对物理原理和实验方法的深入理 解, 并且也有利于培养相互合作的精神。他们很强调这 种“团队精神”, 认为现代科学研究总是由一个团队来 共同完成的, 不可能由一个人来完成。至于是否可能有 人一直依赖别人自己不动手也完成实验, 从而削弱动 手能力的培养?他们认为学习是学生自己的事, 只有对 物理实验有兴趣的学生才会选这门课(他们实行彻底 的学分制, 只要满学分就可毕业, 因而实际上任何一门 课都可认为是选修的) , 因而基本上不存在这样的问 题; 即使个别有这种情况, 这种缺点也不足以抵消两人 一组的优点。 虽然两人一组是各校相同的, 但在其教学方法上, 各校差别较大。如有的学校普物实验是不必预习的, 有 09 实 验 室 研 究 与 探 索 第 20 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved