实验教学中思考题的作用

            作者：李乐霞　郭艾青　白安宁　田兴华      

【摘要】  创新人才的培养需要工作者不断更新教育理念、教育技术、创新教育手段。在物理实验教学的不同环节设计不同类型的思考题，有利于改善教学效果，引导学生养成勤于思考的习惯，提高创新能力。

【关键词】  创新能力的培养; 物理实验教学; 思考题

　　1实验教学的目的

　　物是一门实验，在物理学的发展过程中，实验是决定的因素，发现新的物理现象、寻找物理、验证物理定律等都只能依靠实验。物理实验作为一门独立的课程，具有完整的、科学的实验教学课程体系。按照新世纪建设和社会发展对高素质人才培养的要求，物理实验教学应达到以下3个基本要求［1］:

　　1.1基本训练使学生在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能3方面得到严格而系统的训练。

　　1.2培养与提高学生的科学实验能力要求学生学会用实验方法来研究物理规律，提高发现、分析和解决问题的能力，包括自学能力、动手能力、分析判断能力、书写表达能力和简单设计能力。

　　1.3培养与提高学生的科学实验素养，培养创新能力新时期人才培养的核心目标是创新能力，实验室是培养学生求实态度和创新精神的最好场所，在严谨的实验中才能发现真正的问题，而解决这些问题往往需要坚韧不拔的毅力和积极创新的思维。要实现以上教学目标，教育工作者必须摒弃旧观念，不断更新教育理念、发展教育技术、创新教育手段。在实验教学的不同环节，合理设计不同类型、不同目的、不同难度的思考题，正是物理实验教学示范中心实验教学方式改革和创新的有效尝试。

　　23类实验思考题

　　实验课的学习通常包括3个环节:实验预习;实验操作和数据处理;课后分析讨论和撰写实验报告。目前的实验教材包含课后思考题，但是这种编排方式不利于充分发挥思考题的作用。为此我们新修订的《物理实验指导》中对思考题的设计提出了新的思路:针对实验教学的不同环节分别设计思考题，及时地、启发性地指导学生发现、分析和解决问题，改善和提高实验教学的效果。

　　2.1实验预习思考题 增编实验预习思考题，以提示实验内容的重点和实验设计方案的关键，同时可以检查学生的预习情况。预习思考题举例:《X光系列实验》［2］中测量透射率时，GM计数管应工作在线性响应区。思考题1:如果入射X光的强度太高（已超出其线性响应区），GM计数管的计数率随入射X光强度的增大会有什么样的变化?思考题2:随着入射光强的增大，计数率的变化情况是:a.线性增大;b.增大变缓;c.不变或减小。

　　2.2针对实验操作的思考题对实验课教学，学生普遍存在这样一个误区:实验过程就是为了完成数据测量，根据实验结果与预期值之间的偏差来判断实验成功与否。《物理实验指导》在学生的实验过程中起着重要的指导作用:帮助学生更顺利地完成实验测量;引导学生仔细观察实验现象，认真探究现象背后的物理规律;引导学生尝试用不同的实验方法得出实验结果。在《物理实验指导》的实验内容部分适时给出思考题，有针对性地解决操作中的难题，强化《物理实验指导》的功效。针对实验操作的思考题举例:《RLC电路的串联谐振》［3］实验中，要求通过回路的谐振曲线求品质因数Q。首先，学生须用实验的方法自己来确定回路的谐振频率。与之相应的思考题:如何判断实际频率是不是回路的谐振频率?此题的目的是让学生更好地了解谐振回路的特性。其次，RLC电路的串联谐振曲线测量时，需保持输入条件不变，方法是改变频率后调节信号源的输出电压。对应思考题:改变频率后记录 U1 和U2 ，作U2 /U1随频率变化的曲线，是否也可以得到谐振曲线?解答:取 U2 /U1相当于做归一化处理。此题让学生掌握了另一种实验方法，拓宽了知识面。

　　2.3针对实验数据处理的思考题提示学生认真观察实验现象，分析探讨有关的物理，尝试不同的测量方法和数据处理方法。举例:在《热敏电阻器的电阻温度特性测量》［2］实验中，要求学生验证经验公式: R=R0 eB（ 1 T - 1 T 0 ） 两边取对数对上述经验公式变形后:ln R=B（ 1 T - 1 T0） +ln R0 作ln R对（1/T-1/T0 ）的曲线图求B，其中的T0是某个测量值。思考题:作ln R对（1/T-1/T0 ）的图求B 有什么缺点?解答:首先，增加了量;其次，某个测量值 T0 的使用次数多于其他测量值，易增大误差;第3，某些测量值和T0 值比较接近，（1/T-1/T0 ） 的有效数字很少，影响测量的精度。解决办法:作ln R～1/T 的关系图。

　　2.4课后思考题课后思考题的目的是指导学生分析讨论实验结果，检验学生对实验的掌握程度，引导学生更多地去查看，拓宽知识面。课后思考题举例1:在《X光系列实验》［2］中，如何由实验结果估算钼靶X光管发射K系列特征谱所需要的最小加速电压（由特征峰的波长来计算还是由吸收边的波长来计算）?课后思考题举例2:《热敏电阻器的电阻温度特性测量》实验中［2］，惠斯通电桥测电阻的灵敏度跟哪些因素有关?可用什么方法测量微安表的内阻?

　　3思考题的来源
　　
　　3.1预习思考题 来自实验内容的重点和实验方案设计中的关键因素。

　　3.2实验操作和数据处理思考题来自以往教学中的经验和学生常犯的错误。

　　3.3课后思考题来自以下几个方面:指导学生在实验结束后作完整的归纳和讨论;指导学生去查阅有关这些内容的新的科技文献，了解当前科技发展的前沿和趋势;根据学生的专业方向，给出有关实验技术在特定专业方向的应用的思考题。

　　4结束语

　　在实验教程和实验指导中增加面向实验教学不同环节的思考题，有利于改善教学效果，引导学生养成勤于思考的习惯，实现创新能力培养的教学目标。

【文献】
  　　1 吕斯骅，段家 忄 氏 .基础物理实验.北京大学出版社，2002，3:1～2.

　　2 沈元华，陆申龙.基础物理实验.高等出版社，2003，12:122～125;343～351.

　　3 肖井华，蒋达娅，等.大学物理实验教程.北京邮电大学出版社，2005，8:1～2;250～251.