正確認識現在物理教學的新應用發展制度以及現在物理教學的新發展方向有什么意義呢?同時我們應該怎樣來促使現在物理的新應用技巧呢?文章選自：《現代物理知識》,《現代物理知識》讀者對象頗為廣泛，有科學工作者、教育工作者、科學管理干部、大學生、中學生和其他物理學愛好者。該刊在傳播和普及科學技術知識時能以嚴肅認真的態度做到正確和準確。信息量較大，知識面較廣，所發表的文章具有很強的科學性、知識性和趣味性，在科技界和教育界有著普遍的感召力和廣泛的影響面。正如該刊刊歌所言：“她用物理的情趣，引我們科苑攬勝;她用知識的力量，助我們奮起攀登!”

　　摘要：綜合設計性實驗與大學生創新能力的培養不是幾個實驗就能完成的,是一個復雜的系統工程,只有每一個教育工作者都積極參與行動起來,從教學工作的一點一滴做起,才能真正達到培養學生創新能力的目的。此外,在以后的教學中還需要根據學生具體情況相應調整和改進教學方法。

　　關鍵詞：物理教學,教學模式,教學論文

　　1提高學生實驗預習的針對性

　　在以往與學生的交談中了解到,有一部分學生進實驗室之前根本就不進行預習;一部分同學雖說是提前預習了,但上課時會發現他們根本就沒明白實驗設計原理;還有一部分同學只預習明白了其中一部分,但仍然影響課上正常進行。為了督促學生很好地進行預習,我們在正式上課前一周把實驗卡片發給學生,實驗卡片包括以下內容:思考題、實驗內容及數據處理、注意事項、評分標準等。其中思考題的設置主要是為了提高學生預習的針對性,抓住實驗設計核心和實驗要點。同時,為了調動學生的積極性,要求學生進實驗室之前把這些思考題回答在預習報告上。為了避免部分同學完全不進行預習就來做實驗,在課堂上抄寫實驗預習報告,我們還要求學生一進實驗室就即刻提交實驗預習報告。對于雙光柵法測微弱振動位移量實驗,我們設計的思考題如下:

　　(1)微弱振動的振幅如何獲得?

　　(2)本實驗中如何得到拍頻波?其拍頻大小由什么決定?

　　(3)激光器射出的激光波長為635nm,由此可知其頻率為多少?能直接探測嗎?若不能,怎么解決?

　　(4)為什么要使用光拍?形成光拍的條件是什么?(理論上)

　　(5)如何判斷動光柵與靜光柵的刻痕已平行?

　　(6)作外力驅動音叉諧振曲線時,為什么要固定信號功率?測量時首先要找到音叉的什么頻率?如何找?

　　2圍繞思考題分小組討論

　　學生獨立進行實驗預習時,思路上總會有一定的局限。往往可能因搞不懂某些小知識點阻礙實驗預習的正常進行。所以,我們在正式上課時,首先將學生分成兩組(每組5名學生),思考題分成兩部分,每組負責一部分,討論20分鐘并給出思考題的答案。這樣做不僅發揮了學生的自主性,還增強了學生的團隊合作意識。同時,也可以使極少數沒有預習的同學也略學到一些。

　　3提問+提示引導的方式使學生明確實驗思路

　　有相當一部分同學為了完成實驗來做實驗,總是著急做實驗,一遇到問題就叫老師幫忙,而不去認真思考,不設法自己解決。還有,學生在實驗時總是不能將理論課中所學知識靈活地運用到實驗中來,這是一種普遍現象。所以在學生自己動手實驗前,我們采取了以下教學環節:明確理論上要達到什么目的,借助什么實驗器件可以達到此目的,理論和實驗器件的結合最終如何達到目的。下面仍以雙光柵法測微弱振動位移量實驗為例展現具體過程。從實驗題目來看的話,提問學生最終要得到哪個物理量?大部分學生可以回答出來:音叉振動的振幅。提示學生,要測量的是長度,有什么獲得辦法?學生會提出用刻度尺、游標卡尺等。再引導學生觀察音叉振動的特點。音叉振動的幅度很小,肉眼完全無法分辨,而且振動的位置時刻在變化,教師否定這種方法。那怎么辦呢?再提示學生我們是綜合設計實驗,可以考慮力學、光學、電學等方法。再看實驗題目,學生會說出利用雙光柵法。新的問題出現:什么是雙光柵法?這時要帶著學生一起復習光學中所學知識———光柵。首先回憶光柵的結構,從單縫衍射、雙縫干涉的衍射圖樣,猜想光柵的衍射圖樣。同時,利用教學器件激光筆演示激光通過一光柵后投影在墻上的衍射圖樣,與分析結果比對,直觀明了。學生清楚了光柵的概念后,說明雙光柵即是一動一靜兩光柵,其中動光柵貼在音叉上隨音叉一起振動。再緊接著提問:為什么要用雙光柵法?這時學生一般會不知所措,提示從光的頻率方面考慮。已知實驗激光波長,提問學生激光頻率大小在什么量級。提供給學生儀器價格信息,比如Agilent公司幾個GHz的示波器價格在百萬元左右,直接探測激光這么高頻率的光非常困難,而且儀器造價昂貴。此方法行不通。進一步提示學生,現在光頻率太高了,簡單的想法是降低頻率,這時再讓學生觀察我們實驗提供的示波器能探測的頻率,隨便告訴學生這個儀器只需要幾千元左右,實驗成本大幅降低。又一新問題出現:怎么降低?部分學生能說出光拍法。這個時候類比音拍的概念,來講解光拍。根據波的疊加原理,得出獲得強的光拍信號的理論及實驗條件:利用一動一靜兩光柵得到同方向傳播、且頻率相差很小的兩列光波的疊加。

　　數學推導得出動光柵的振動速度與光拍頻率的關系:ωd=2πvd,其中ωd是光拍圓頻率,v是動光柵振動速度(也即音叉振動速度。),d是光柵密度。即F拍=ωd2π=vd=v·n0,其中n0=1d為光柵密度。這樣力學量v和光學量F拍之間搭起了橋梁。學生熟知音叉振動的振幅與音叉振動速度的關系:A=12T/20v(t)dt=12T/20F拍(t)n0dt=12n0T/20F拍(t)dt。引導學生從頻率的基本定義出發分析積分結果所代表的物理意義:半個音叉振動周期內光拍拍頻波的個數(借助示波器!)。在學生清楚了音叉振幅的測量方法后,再來回顧振動的知識,即音叉振動的特點。提問學生音叉振動屬于簡諧振動、阻尼振動、受迫振動等中的哪一類振動?學生能夠正確回答:受迫振動。提問學生哪些因素影響受迫振動的振幅?如何影響?利用蕩秋千、共振引起橋梁斷裂等例子引導學生找到答案:策動力的大小和頻率,且固定策動力頻率時,策動力越大,振幅越大;固定策動力大小,改變策動力頻率,共振時,振幅最大,此時策動力頻率接近固有頻率,遠離固有頻率時,振幅迅速減小。所以在研究音叉振動的諧振曲線時,考慮的是策動力頻率對音叉振動振幅的影響,此時應固定策動力大小。但是前提是選擇好合適的策動力大小,若策動力太大,半個音叉振動周期內光拍拍頻波的個數太多,眼睛無法分辯。若策動力太小,振動太微弱,無法研究振動。要研究諧振曲線,最簡單的方法是找到共振點,提問學生怎么找?這時實驗儀器是打開的,讓學生靜下來注意聽音叉發出的聲音。引導學生說出音叉發出的聲音和音叉振幅的關系。學生明白了找共振點的方法是聽聲音。這時進一步提問我們人耳能準確地分辨出哪個聲音最大嗎?學生會說不能,那怎么辦?再回到計算振幅的公式,學生會恍然大悟,示波器上半個音叉振動周期內光拍拍頻波的個數最多時,對應的即是共振點。最后,和學生一起總結實驗思路:

　　(1)調整光路,經光電轉換器后在示波器上觀察到強的光拍信號;

　　(2)尋找音叉振動的諧振點,調整音叉功率和頻率,聽音叉聲音,并借助示波器。

　　(3)測量完整的諧振曲線,此時固定音叉功率。隨后學生自己整理思路,自己獨立動手完成實驗。

　　4對部分學生進行進一步指導

　　按步驟3討論完實驗思路后,由于學生個體的差異,相當一部分同學還是有很多不明白的地方。這時再單獨指導。了解學生的問題,搞清學生的問題出現在哪里。先讓學生從理論上找出答案,然后再讓學生尋找具體哪個或哪些實驗儀器部件可以達到目的。而不是直接告訴學生結果。這個環節學生起主導作用。

　　5實驗報告

　　中對實驗步驟的要求為了督促學生對實驗操作過程進行回顧,我們特別要求在實驗報告上詳細寫出實驗步驟。學生在完成這一部分的過程中有時會發現操作過程中的重大失誤。教師在批閱實驗報告時也能從這一部分及時發現學生的問題,引起學生對細節問題的關注,培養全面良好的實驗習慣和能力。同時這一要求還可以加深學生對實驗設計思路的認識。

　　6實驗報告中對實驗數據處理的要求

　　實驗報告中要求將實驗原始數據進行整理列表,反復要求學生標明物理量、單位及有效數字,培養良好習慣和嚴謹的科學態度,為以后教學和科研工作打基礎。要求利用Excel、Origin等軟件進行作圖,培養學生計算機處理數據的能力。這一教學方法是在對三屆學生的教學過程中逐漸摸索出來的,受到了較好的效果,具體體現在教學評估成績的提高:第一屆學生給教師的教學評估成績為92.03,第二屆學生給教師的教學評估成績為94.27,第三屆學生給教師的教學評估成績為94.41。