时间：2023-02-14 02:57:31
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇大学物理实验论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
（一）学生发散思维的培养
发散思维是创新思维的核心部分，解决问题的过程是发散——集合——发散的循环过程。大学物理实验教学是一种基于创新思维框架下的由发散到集合，再由集合到发散的循环过程，通过培养学生的发散思维，从而达到培养学生创新能力的目的。例如：学生在进行固体密度的测量实验时，就要考虑到该固体是否规则，在液体中的悬浮状况，是否溶于液体等，因此，在多种可能的情况下，学生就要探索不同的实验方法，调动发散思维，从而实现掌握知识，提升自身的创新思维能力。
(二)实验过程是学生发散思维的训练过程
物理实验是围绕一个既定的问题开展的，学生需要调动自身的多种思维能力，运用各种思维方法，例如：综合、分析等，只有这样，才能真正的实现实验目的。在这个过程中，学生的逻辑思维得到了训练。例如：在进行“偏振现象”研究实验时，要求学生设计出各种光路，使之产生不同的偏振光，进而观察不同条件下的实验现象，并进行相互对比。实验前，学生要根据自身掌握的知识，进行科学的假设，做好实验设计；实验过程中，一步步进行验证。类似的实验探究活动能够帮助学生有效的将逻辑思维融入其中，并提升学生的科学探究能力和创新思维能力。
（三）学生在物理实验中提出质疑，进而提升批判思维能力
传统的“一言堂”很大程度上抹杀了学生的批判思维能力，新课改中明确提出，要积极培养学生的创新能力，而批判思维的形成，恰恰是创新能力培养的关键环节。因此，教师在实验教学过程中，理应鼓励学生提出质疑，并带着质疑在实验中加以批判、验证。例如在进行钠光灯波长测量时，有些学生发现测量值与理论值不相符，在深入研究后，发现钠光是由双黄线构成的，即两种波长的混合值，并受到实验环境的影响。学生在物理实验中提出质疑，进而提升了批判思维能力。
（四）学生在物理现象分析过程中形成直觉思维能力
很多物理实验现象需要认真观察才能捕捉到，因此物理实验不仅要求学生掌握好时间，具备逻辑推理能力，还要具备一定的分析预见能力。例如伽利略首先直觉地判断“重物先落地”是错误的，然后通过一次次的实验，得出物体的落地速度不因重量而改变的结论，了亚里士多德“重物先落地”的说法。
二、大学物理实验教学存在的主要问题
(一)教学设备单一，实验仪器高度集成，学生的动手能力受到制约
物理实验仪器的技术含量越来越高，实验仪器高度集成，很多实验步骤都无需学生动手，这样会使学生的动手机会越来越少，动手能力提升缓慢。机械的实验操作，也很难让学生对各种实验原理和设计方法有所了解，更别说创新了。
(二)教学内容陈旧，内容较多
目前物理实验教学内容多是以验证性实验为主，而培养学生创新思维的综合性、设计性实验相对较少，并且在实验教材中，对实验的原理、方法甚至实验数据的处理方案都一一列出，学生做实验的任务就是机械操作，并得出已经知道的实验结果。这样的实验，对于学生巩固所学知识有很大帮助，但对分析能力、设计能力、创新能力的培养却是意义不大，甚至会使学生养成懒惰、不善于动脑的习惯。
(三)教学模式落后
一直以来，物理实验的教学模式多是沿袭传统教学模式。学生被动接受教师“无微不至”的讲解，然后按部就班地顺利完成实验。看似一片“和谐景象”，但是真正的教学目的却没有达到。随着教学改革的不断推进，这种教学模式已经显得落后。
(四)实验教学过程限制颇多
由于实验教科书的指导相当详细，教师只要监督学生一步步完成实验即可，因此在实验教学过程中，教师仅起到了“监工”的作用，而教师的引导作用却无从体现，学生也无法发挥创新能力，甚至还受到教师的诸多束缚，例如：当提出异议时，教师会认为学生不听话(书中已经写得清清楚楚，偏要提出不同意见)，并认为是故意找茬。另外，由于实验课时较少，教师力争在有限的时间内完成大量的实验教学工作，也有意压缩学生探究、验证质疑的时间，从而导致学生的实验效果看似显著，实则问题颇多。
（五）实验室缺乏创新环境
高校的实验室往往定时开放，并且很多实验内容也未能面向全体学生(主要指本科生)。学生的很多创新思想不是因缺少实验仪器，就是因仪器使用受限而被扼杀在摇篮里。另外，实验室在师资力量上，也存在严重不足，很多教师多年都未获得过继续深造的机会，自身的专业知识和教学理念仍停留在多年前。这样培养学生的创新能力便很难达到良好的效果。
三、大学物理实验教学改革
(一)改革实验课程体系，培养学生创新思维能力
根据物理实验自身的研究方法和规律，建立从易到难、由单一到综合，循序渐进、逐步提高的大学物理实验课程教学体系。在大学物理实验课程教学体系中，重视实验选修课的设置，满足人才培养的需要，给学生创设创新活动的空间。增加设计性、综合性实验的比例。鼓励学生灵活运用分析、归纳、判断等思维方法，在头脑中形成直觉和想象，构思实验方案,培养学生创新思维能力。
(二)开放物理教学实验室，提高实验经费投入
实验室要面向全体学生开放，时间也不局限于上课期间。从设备的安全及使用效率考虑，可指定专门教师指导和管理，但不能扼杀学生实验的积极性。学生如需动用贵重仪器，可征得管理教师同意后进行。随着物理实验要求的提高，高校应加大物理实验经费的投入，并做到专款专用，同时还要预留出更新设备的资金。另外，高校还应该注意仪器设备的科学使用，提高设备的使用效率，尤其是一些大型仪器设备。
(三)更新理念，增强创新意识
创新不是一时的凭空捏造，而是要具备创新意识和相关的知识储备。由于教师在培养学生的创新意识方面起着引领作用，因此作为教师，首先应具备创新教育的理念，并应用到教学中去，才能正确引导学生创新学习；其次应加强创新知识的学习，具备精深的专业知识和宽泛的综合知识，掌握社会文化、科技发展的新动向，注重对新理论、新技术和新信息的了解，并将这些知识融入到大学物理实验教学中去，才能引导学生把知识学活，有效地培养学生的创新能力。
(四)注重培养学生实验方法，促进学生创新潜力的发挥
要将科学发展史贯穿于大学物理实验教学中，注重科学思想发展史的教育。例如：在电磁感应实验中，介绍法拉第在仔细分析电流的磁效应基础上，认为电流既然能产生磁场，反过来磁场也应该能产生电流，因此提出了磁能生电的假说。尽管在实验中经历了无数次的失败，但他信念坚定，最终发现了电磁感应现象，让学生感受科学探索的艰辛历程，把学生融入到科学家的思维情境和发明创造的氛围中，促使学生将自身的学习和人类社会的发展有机结合起来，更加积极主动地吸收人类社会的先进思想。同时科学家的创新思维方法又可以从方法论上指导学生的学习，使学生主动地从不同视角创造性地思考问题，从而有利于培养学生的创新意识，挖掘学生的创新潜力，提高学生的创新能力。
(五)利用信息技术，开拓创新思维空间
大学物理实验目前按教学类型分有公共必修实验，仿真实验，开放实验，远程网络实验等。公共必修的实验按教学内容分针对不同类别也有所不同。一般像我校类的综合性大学，专业较多，学生来自全国各地，物理基础不太相同，各专业对物理的要求也不一样。普遍实行物理实验开课分类进行。各专业针对不同的需求选择不同类别。我校的物理实验课共两个类别，分别称为A,B类。A类48学时，B类30学时。B类相应对物理要求较低的专业，比如农业养殖类一般选择B类，其他理工科类选择A类。A类B类教学分层次也不同，A类分为三个教学改革视域下大学物理实验管理现状初探张鑫,李金玉（浙江海洋学院，浙江舟山316000）层次：基础、提高、设计。B类分为两个层次：基础、提高。这样的分类既避免了一刀切的问题，也符合了学生课业的需求。A,B类基础层实验相同以达到基本实验能力的锻炼，提高层，设计层实验要求逐步提高,B类涉及的实验相应减少和没有。对于每个层次我们也有明确的要求和目标。基础层要求规范实验操作、撰写合格实验报告、定性分析实验误差，提交合格实验报告。提高层目标设定为培养独立实验操作能力，能简单分析和处理实验中出现的问题，并能完整地定性和定量的分析实验误差，撰写合格实验报告。设计层要求自主选做，在自己查资料基础上以论文形式提交科学报告或者实物和专利。教学分类和各层次目标明确，既有利于学生的能力的培养和积极性又有利于实验的考核。避免了以往统一标准不重视学生创新性培养的状况。
2.实验预习内容和方式
每位同学进入实验室前，必须做好实验内容的预习，这一点毋庸质疑。有别于其他学科带上书本就可以去学习的模式，实验课是不同的。预习作为实验前的准备是对实验的必要的了解。只有做好预习才能保证实验的顺利进行。我们学校实验前要对预习检查，预习内容必须写在实验报告册上。预习不要求重复累赘的抄写书本上的内容，重点解决3个问题：做什么；根据什么去做；怎么做。基本内容包括：目的、原理、步骤、表格设计。也就是简要的反映实验前的准备。我校的预习报告可以参考书本和挂在网上的预习提纲。目前国内有些学校提出无纸化实验，比如浙江师范大学和浙江大学，学生直接登陆到网络服务器下载相关的实验预习即可。预习形式虽然不同但实践结果表明做好预习才能确保实验的效果。相比于传统的显得过于呆板预习方式，通过网络下载预习结合了现代计算机和网络技术，是不是确实更加有效率，值得我们探讨。
3.实验过程程序和要求
进行实验是大学实验课的中心环节。实验操作规范、独立完成是我们的目标也是实验的考核指标。经过一系列的变革我校实验室以逐渐更新了实验项目及提高了实验条件以适应社会的需要和利于的人才培养。目前我校大学物理实验室能保证每位学生单独操作一台仪器并对要求学生实验按如下程序进行：一是进入实验室后按编组找到对应的实验仪器。二是实验预习报告放在实验桌上，待老师抽查并认真熟悉、检查测量仪器、装置是否完好，记下主要测量仪器的型号和主要参数包括测量范围和精度，填写实验仪器使用登记本。三是根据仪器使用说明，正确安装和调试仪器，按实验步骤进行实验，记录数据，如有疑问可以及时向教师提出。四是实验完毕后要及时整理数据，如有问题，应该重测和补测。原始数据必须记录到实验报告上，老师签字后方可离开实验室。教师在原始数据上签字和以上其他程序要求一方面确保了学生抄袭篡改实验数据另一方面创造了良好的实验氛围。因为通过这样的方式进行实验可以让学生明白要获得合理的数据必须通过自己正确的操作才有的。目前有许多高校采取网上报告的形式，他们的实验数据由系统集中采集。这个方式可以通过系统自动处理并显示结果。实验操作还是由学生独立完成，仍然强调的是学生的动手创新能力和科学实验素养的培养。电脑化只是便于教师批阅实验报告，提高了批阅的效率和准确度推进了实验教学的信息化管理。基于层次不同老师的教学也是不同的，对于基础层老师要进行讲解和做简单的演示；而提高层的同学们有了一定的实验基础，教师作出简要的说明后重在学生自己实验。设计层只需要实验教师给出几个可选择的实验而没有具体资料，学生自行选择实验内容，实验时间也不作严格规定，可以在两周的时间完成实验室工作。实验重在培养学生的科学实验能力，强调提高学生的自主能动性及利于学生的创新能力发展。
4.实验报告的撰写和形式
这是对实验全过程的总结和深入理解的一个环节，应独立完成，严禁抄袭实验报告及修改原始数据。我校要求实验结束后一周必须上交详细的实验报告。一般实验报告采用统一册子，报告包括要点有六项：实验数据记录；合理的表格设计；实验数据填写完整；有完整的实验数据计算过程，有单位（包括作图等）；实验结果科学、正确的表达；有实验结果的讨论与误差分析，提高层要有定量的误差分析。其中实验结果讨论与误差分析要求结合观察到的现象进行结果分析，分析尽可能具体，定量或半定量，切忌空谈。内容可包括影响误差因素讨论，系统误差修正，结果的可靠性讨论和同公认值比较分析等等。我国各大高校的大学物理实验报告应时代的要求经过多方面的探索，不再是单一标准单一的形式，而是呈现多元化的特点。针对不同对象和阶段，报告形式和内容有所不同。比如我校基础层和提高层报告要求基本相识以报告形式提交，只是提高层要求做定量误差分析。设计层实验要求学生以科技小论文的形式报告实验结果，也可以以PPT形式展示成果。这种多元报告形式也与目前我国许多高校一致，具体的要求可能有所差异但在报告方面的改革趋势一致。
5.考核方式和标准
1.任课教师要有充分的思想准备
有一定上好该门课程的信心，这样才能更好地迎接挑战，工作起来才能有不竭的动力。
2.教材是知识和方法的载体
是学生学习的基本向导，也是教师进行教学的基本工具，在整个教学过程中起着非常重要的作用。目前国内没有完全适合某些专业留学生的成熟英文版实验教材，因此我们在借鉴了大学物理实验双语教程（邱春蓉、黄整主编）、大学物理实验（唐晋生主编）、辽宁工业大学（以下简称我校）物理实验室编的大学物理实验等实验教材的基础上，结合国外物理实验特点，参考大学物理教学大纲，编写了适合本校留学生实际的实验讲义。讲义初稿完成后，仍然需要教师在上课过程中及时地总结和完善。教师在选择实验项目时要充分考虑学生所学专业和实验室的现有设备，尽量开设一些与大学物理理论课知识、学生所学专业相关的实验项目。对于电子信息、计算机科学与技术等专业，开设了一些与传感器原理、示波器使用等有关的实验；对于土木工程等专业，开设了杨氏弹性模量的测定、转动惯量测定等实验项目。在实验项目选定后，最好针对实验中可能遇到的理论知识与理论课教师逐个实验进行沟通，做到教学有的放矢，加深学生对知识点的记忆，提高教学效果。
3.教师要充分准备好物理实验专业词汇。
物理实验课上涉及到的词汇超过理论课。一台实验仪器的每个部件的名称、功能以及如何调节都要做到熟记于心。大部分学生都来自非洲国家，口音重，发音不规范，在上课前应有几次师生见面沟通的过程，使得大家熟悉发音习惯，必要时需要借助文字，最大程度地消除交流中的障碍。实验室内没有针对留学生专用的实验器材，仪器上的铭牌、标识以汉语为主。因此，对于操作复杂，按键、旋钮、档位较多的仪器，教师最好在课前做一个实验仪器面板的中英对照说明，以减少学生在实验过程中因文字造成的不必要困难。例如在电位差计使用的实验中，做了两个操作面板的简易对照，学生对此方法普遍反应较好。
4.学生按照老师要求进行实验的预习，准备预习报告。
该预习报告不同于中文教材上所要求的预习实验原理、目的、步骤等内容并将其书写在预习报告纸上，而是根据自编讲义了解实验的原理，在互联网上找到一些讲义以外的相关知识，例如实验的意义，实验所需的仪器以及实验的实际应用有哪些等等，这些内容也不一定要求学生在预习报告纸上书写下来，但是在每个实验开始之前要求学生发表对实验的理解和看法，以防止学生照抄讲义内容，达不到预习的目的。
二、实验讲授指导及实验报告
学生动手做实验之前，教师需要将实验的原理、仪器、步骤清晰简要地写到黑板或课件上，用于讲解的同时也方便学生随时查看。如果实验中需要使用表格来记录测量值，教师还应该设计好表格，并标明各个测量值的单位，避免学生设计的表格不合理，增加教师评判实验报告的工作量。讲述实验步骤时，应采取边讲解边示范的方法，给学生一个直观的印象。讲解步骤过程中要时刻注意学生们的面部表情，如果发现他们有迷惑，一方面可能是教师英语表达所致，另一方面可能是实验内容没听懂，需要及时找到问题症结然后加以解除，确保每个学生都能听清、听懂。需要注意的是，留学生对实验的兴趣很浓，但是持久性不强，因此实验理论部分的讲解时间不宜过长，主要以基本原理和基础技能为主，尽量留给学生足够的时间进行实验的操作。我校留学生每个物理实验安排4学时，其中理论课占1学时，操作为3学时。在近几年的教学实践中，留学生基本都能在规定的时间内很好地完成实验。留学生们在做实验时活泼好动，喜欢同学间进行讨论，有时会两人共同完成实验，即使实验仪器充足。对于这一点，笔者认为，一方面要鼓励他们独立完成实验；另一方面，两人合作也不失为一种可行的实验形式，通过同学间的默契配合，能加深对实验原理的理解，还可以培养他们协同合作的素质。如果条件允许，有必要要求他们改变实验条件得到两组类似的实验结果，以完成互不相同的实验报告。在实验过程中，即使是两名留学生协同操作，他们也会有许多问题需要老师解答。大部分学生的操作很认真、规范，他们希望把实验做到最好，因此他们会不断地提出问题，甚至每做一步、每得到一个测量结果都会叫老师来检查是否正确。这个时候教师应该耐心地指导，不要表现出厌烦情绪。对于正常的实验现象，教师善于通过表扬来鼓励学生，使他们感觉到得到肯定与支持，从中收获信心；对于有问题的情况，教师也不要急于直接动手帮学生改正，而是用教师问、学生答的方式来一步步引导他们，使之明白为何会出错、如何去改正。实验完成后，留学生需要独立完成实验报告。此时需要他们整理总结实验的原理、步骤，并对所得数据进行处理，得到各自的实验结论。一份完整的实验报告应该还包含以学生对实验的理解和认识为主要内容的小结。由于留学生人数不多，教师须认真地逐一完成对实验报告的评判，对于报告中出现的问题，特别是数据处理中的有效数字、单位、图标的规范性等要一一为他们注明。因为书写习惯的原因，教师务必要求学生们在完成实验报告时认真书写，不能连笔。否则评判报告时可能只认识几个最简单的单词和阿拉伯数字，造成阅读上的困难。实验报告批改完成后要以分数的形式做结论，并及时返还给学生，尽可能地进行面对面的交流和探讨，使得他们在还有印象的时候做改正，以避免下次实验时出现类似的问题。教学实践证明，返还时间间隔越短，教学质量越好。需要指出的是，在大学物理实验开课之前，有必要对实验的基本概念及实验数据的处理方法进行专门的讲解，针对留学生特点及将要开设的实验项目，重点讲解直接测量量不确定度的计算及图表法处理数据两个方面，简要讲解对数学要求较高的间接测量量不确定度计算及最小二乘法拟合数据等方法。
三、成绩评定
成绩是判定学生实验结果的标准，也关系到留学生评定奖学金等的切身利益，因此合理的成绩评定办法是提高教学质量必不可少的因素。我校中国大学生的评分标准为预习报告、课堂操作、数据处理（这三部分组成了最后的实验报告）分别占10%，40%，50%。然而对于留学生而言不能生搬硬套。留学生的时间观念不如中国大学生强，时有迟到、旷课现象。因此有必要将出勤作为成绩评定的一个指标。实验完成后对于仪器的整理也需要占一定比重。上述两个方面可以有效提高留学生的自律性。另外对预习做得好、课堂表现积极的学生还可以有一定的额外奖励分数。最终，我们的评分标准为预习报告20%，课堂操作30%，数据处理20%，实验小结10%，出勤10%，仪器整理10%，额外的奖励分数不超过10%。这样的评分办法可以将不同层次的学生拉开差距。
四、结语
该实验所要到达的目的概括起来主要有5点：1）让学生观测乐音间的差异以及与噪音的本质差异；2）研究乐音间（频率或周期）的关系；3）探究乐音悦耳和谐的原理；4）感受古人之伟大（体验“三分损益”制管乐器，体验“十二平均率”）；5）让学生学会示波器的使用，了解虚拟仪器的应用．
声音是一种机械振动，它是一种可在特定媒介中传播的机械波．而乐音是一种有别于噪音的特殊声音，它经常是悦耳的，当然可作为一种信号被感知．它可发自一个腔体，这个腔体可以是动物的喉咙，也可以来自乐器，如管乐或弦乐器等．
要让学生看到不同声音的差别，包括不同乐器发出乐音的音色差异，了解乐音悦耳的原理，理解其组合在一起的和谐原理．感受分辨这些信息，需要借助声音探测器（如麦克）以及显示装置（如示波器）等．因此这个实验的核心目的之一就是让学生了解示波器的功能并有机会接触虚拟仪器．但仅仅了解示波器等装置是不够的，其目的之二是借助示波器通过观察和测量了解乐音和噪音的差异，了解乐音的构成要素，如响度、音色、音调高低、时长与观测声音信号的强度、波形、周期和频率与持续时间等量的对应性．目的三是研究不同乐音之间的关系．比如一个有八度差异的高低不同的同一个音的频率关系，如Do和高音Do，研究一个八度各音阶的频率关系．目的四是在时域分析之外引入频域（频谱）分析的概念，探究乐音悦耳的原理，以及多个特定乐音组合（如和弦）让人感到和谐动听的原因．最后让学生了解“三分损益”方法来制作发音排箫，以及验证“十二平均率”，进而让学生了解音乐与数学的科学关系，体会中国古人对世界音乐文明做出的了不起的贡献，以期增加学生们兴致及民族自豪感和自信心，这是相当重要的．
2大学文科实验仪器与装置
实验硬件将由发声部分、接收部分、显示分析部分组成．发声部分可以是真实乐器（笛箫、小提琴、二胡等），也可以是电子琴（可以模仿若干种类的音色）；还可以是自制发音腔管，其腔长可调控，如用试管注以不同水位吹响可发出音响，还可以是软管；可以是自制的带移动琴码的单弦琴，其弦可调控松紧控制发声频率．可用声频信号发生器将信号经功放后由音箱放出，信号可直接接入后续的接收单元，以显示与分析信号的特性．在接收部分，发出的声音可由麦克接收转变成电信号，可考虑使用计算机用的微型麦克接入带声卡的计算机．
显示和分析部分的功能可由示波器或计算机来实现．乐音信号可在时域和频域被展示出来，即可以得到如波形、强度、主周期或频率的时域信息，也可以得到频谱成分强弱分布的频域信息．用计算机编制的特殊界面，如LabVIEW界面（其实例见图1），可实现乐音的显示与分析．我们可以分析录制的波形文件，也可以直接分析采样接收即时的声音信号．总之实验需要乐器、模拟电子琴、琴弦、腔管、声频信号发生器、耳麦、有源音箱、示波器、计算机（配有声卡和LabVIEW软件）等硬件设备即可开设该课程．过去书本中枯燥的示波器的应用实验被巧妙地融到该实验之中［3］，同时先进的计算机虚拟仪器技术（用LabVIEW实现）也被学生接触到了．事实上学生在实验中不会再感到枯燥乏味了．
3实验内容
在教学课件的设计中，不同以往先给出原理，再列出实验步骤，给出实验要求和问题讨论等讲义写法，为了让学生感兴趣主动思考并查阅知识，在指导书上先预设了若干个引子，之后才提出了一些问题供学生思考，并在适当的位置给出提示和知识点讲解，或者先提出适当开放的问题鼓励学生预习时上网预先查询，或上课时利用实验室开放的Wifi环境即时上网，以期让学生养成了主动查阅知识掌握原理的好习惯，而不是被动地被灌输知识．
在指导材料的引子中谈到了“音乐之神奇”［4］：“提起音乐，大家都会感受到它的无穷魅力．有人说‘音乐是一种美妙的宇宙语言’，它能描述出世间万物传达出万种情感，它很容易让你‘感染’上喜怒悲伤，紧张和放松，让你体会到雄伟与悲壮，感受到缠绵和无奈，甜美和苦涩；‘它是一只神奇的魔笔’，它能给你以形象，描绘出一个场景，展示出一幅画卷，让你‘看到’事物美与丑，刚与柔，它能展示出气势的恢弘与凄凉，让你感受阳光的明媚以及黑暗的阴森和恐怖．它让人徘徊在梦幻与现实之间，可给人以压抑、或者引起亢奋、亦或是紧张感，它也会给人以无尽的向上力量……．音乐是个乐音的集合体，它发自不同乐器和我们喉咙，不同高低、不同强弱、不同时长的乐音按着一定顺序如诗一般的流淌．有时它可以是涓涓溪流，有时它可以是奔腾怒吼的大江．那音乐的魅力到底来自何处？……”．我们相信这样就叙述就比较适于引导学生以自然的非生硬有文彩的方式接触实验专题．在小知识点提示里，我们谈到了毕达哥拉斯，谈到了数学与音乐的和谐，谈到了信号的频谱理论，谈到傅里叶和亥姆霍兹在物理学和生物医学方面对音乐的贡献［5－6］，谈到了中国古人在音乐方面对世界文明的伟大贡献，谈到了“五度相生律”和“十二平均律”，谈到了《管子》和《吕氏春秋》中记载过的用“三分损益法”来生乐音制萧事情，我们也给出了特定音调的一个八度音程内各个音符的频率定义，进而为后续学生测量乐器发出音响的音准和比较各音的关系埋下伏笔．如谈及中国古代的“三分损益法”发明：“中国春秋战国时期的《管子》、《吕氏春秋》记载过古人研究过如何用此法制备竹管乐器［4，7］．他们以一根长约8寸的发音竹管为标准，记为‘黄钟’音（相当于Do），再截取长约为其2／3（长约5．2寸）的另一竹管，可以吹出另一个高五度的音，记为‘林钟’（相当于Sol），再将这5．2寸的竹管接上其1／3对应长度约7寸的竹管吹响可以得到比‘林钟’低四度‘太簇’音（相当于Re），如此循环操作，做1／3比例的‘损’和‘益’，便可以得到在一个八度内几乎所有乐音（Do，Re，Mi，Fa，……）”．上课时给出“三分损益法”示意图，从中可让学生总结出各个音的近小整数比关系，因为学生知道管长决定乐音频率的道理．从而引起学生对多乐音组合（如和弦）和谐动听的理解或猜想，并为指导学生后续自制排箫奠定原理基础
4大学文科教学过程控制
教学过程控制先学会示波器的使用，如通过了解已知频率的周期信号如何在示波器上正确显示的过程，让学生学会如何使信号稳定，并能得到如信号幅度、周期，进而得到频率等信息，并和信号源显示的信息（或已选好的频率值）对照，以期增加学生的自信心．让学生观察由乐器产生的乐音信号在示波器上的形态，首先了解到了乐音的（准）周期性，让学生看到不同乐器音色在波形上体现出的差别，让学生看到乐音的长短和时间上的稳定对显示难易的差别．学生很容易分辨出管乐（如长笛）与弦乐（如小提琴）的乐音信号波形的持续稳定性，以及键盘乐器（如钢琴）的声音的脉冲特性，同时看到了各种乐器波形（偏离正弦波）的非对称性或不规则性，进而适时引出频谱成分的概念．研究较单纯的（单一频率低的正弦波）声波（纯音）构成的一个八度音阶Do，Re，Me，Fa，Sol，La，Ti，Do（如C调的1，2，3，4，5，6，7，1·）的频率关系，可直接利用显示波形来得到周期和频率信息，总结出其间的小整数比关系，尤其是高低不同的同一音的频率关系，进而修正音阶频率等间隔的错误印象．也可以利用合成出来的李萨如图形将所研究乐音信号与已知信号源信号比较得出频率关系．针对管腔发音的结构，如可吹响的试管或竖笛，研究乐音的组成，让学生看到它实际是由一套纯音（单一频率正弦波）按比例组合而成的，一般被称之为主音（principal tone）与泛音（overtone）的组合，又被称为与倍频音（multiplied tones）或谐音（harmonic tones）的组合，了解主音和泛音之间的频率成倍关系，进而理解为何越“纯净”的音越好听的道理．也引申出傅里叶频谱分析与合成的原理，以及了解亥姆霍兹是怎样通过研究乐音的成分与相互作用开创性地研究乐音对人类生理与心理施加影响的．可让学生先用注水的方式得到有不同空气柱高度的试管，然后吹出八度音阶，分别比较其（主音）间的频率关系．适时引出自行设计的适宜频域分析的Lab－VIEW界面，对发出的声音观察频域上的频谱特征．可故意制造噪音，观察其频谱形态，然后可用试管发声比较前后信号的频谱变化，进而佐证为何纯音好听的说法．再观察单弦拉动和吹试管所发声音的频谱特点，进而总结出倍频关系，从而联想到固定长度的腔或弦共振时可支持多种可能频率波的驻波的物理原理解释．可让学生由塑料吸管制作发音簧片，研究其前端预留长度与可吹出音的高低关系；可研究笛子或箫的孔的排布位置，以及放开和按住哪些孔组合对发出声音高与低的影响；可研究和弦和谐原理，如Do，Me，Sol构成的大三和弦的和谐道理，让学生发现其单独各个音倍频之间周期性重叠的关系；由Do，Me和Re，Ti 4个音弹奏乐段，让学生感受贝多芬“命运交响曲”引起的从快乐到压抑的情绪产生的原理．
5教学效果与学生反馈
事实证明，此次教改是成功的，学生热情高涨，争抢着选择上“乐音研究”实验，甚至不顾有否成绩也要旁听．教学效果极好，学生受益颇多．从抽取的部分学生反馈意见中也能看到这些．
有学生在报告后写到：“我以前听音乐，只是出于对音乐的那种动人的感觉，并未意识到其背后与频率的关系，虽然小的时候，也会用药瓶子加些水吹出一些简单的音，但并未深入地了解过背后所蕴藏的科学原理．和谐之音其实就是在人耳可听到的范围内，几个单音的公共频率越多，那声音就更和谐．而噪音则是由太多频率不同的音，尤其是相位无规律的音合起来的音，这样无规律的组合使声音变得噪．音阶也是如此，音调的高度与频率跨度的关系，仿佛是种巧合却又是种必然，让人越发地感到科学的神秘力量和魅力．我们可以利用频率不同的单音，制造出更美妙的和弦，这一艺术与科学的结合是如此神奇，而又如此美妙……”
另一位学生写到：“今天我‘看见了’乐音！我一直很喜欢音乐，初中的时候也了解了乐音的本质是机械波，可它是书本上的知识，没有亲手实践过，这次实验对我的冲击很大．第一次使用示波器（以前只见过插图），在老师的指导下我看到了一列列的正弦波，它们就是能陶冶情操的音乐呀！和信号源的组合，我看到了一个个的李萨如图形在显示屏上变化，十分有趣．老师还以“命运交响曲”为例讲了和弦伴音的秘密，我听得很入神．不仅老师讲，我还亲自实践自己造琴，在同学的帮助下我完成了对琴的测量，很有成就感．发现实验原来也可以这样做，好奇什么就做什么，不懂什么就自己探索，十分开放、引人探索，只是一节课时间太短，关于乐音也只是了解了初步，音乐不仅是音乐，还是物理，还是数学，音乐的美使我看到了数理的美……”．
6结束语
物理实验不同于一般的科研，尤其是大学的物理实验需要学生自己进行实验的操作，得出数据，进行数据的处理，写出实验报告。学生进行物理实验锻炼的是操作实践能力，如果完全利用计算机进行操作无疑会降低学生的动手能力，所以计算机应该作为辅助手段，或者是发挥其在物理实验中的特殊作用。
2多媒体技术在大学物理实验中的应用
物理实验的计算机应用其一就是利用多媒体技术进行物理实验的教学。随着科学技术的高速发展，传统物理实验的教学已经无法适应现代社会的发展，势必要求改变物理实验的教学方法，而计算机尤其是多媒体技术的应用满足了现在物理实验的要求。
2.1利用多媒体技术进行教学
大学物理学承担着培养新型人才的重任。物理实验涉及面比较广，但是实验课时间有限，所以传统的物理实验往往无法让学生充分的学习和操作，老师的讲解也是“填鸭式”，完全按照课本的操作步骤让学习进修操作，得到的数据往往也是根据课本上的公式得出的。而对媒体技术的引入，能够让教师获得最先进、最前沿的物理实验知识，让学生的视野开阔，动手意愿更强，培养学生的创新意识和创新思维。能够丰富实验教材，方便学生进行学习，客服传统物理实验教学的弊端。利用多媒体技术制作物理实验教学的课件，能够大大提高教学效果。物理实验的操作过程往往不具体，有些抽象描述如果利用传统的教学模式无法直观的表达给学生，而多媒体技术能够利用计算机的模拟技术，将一些抽象的描述具体化为图像、表格等，让学生能够直观了解物理实验的信息。比如大学物理实验当中的“霍尔效应”中平衡态的建立过程，就需要利用多媒体技术，将实验中本来瞬间完成的动作放慢，让学生仔细的进行观察和理解。多媒体技术能够使用计算机技术当中的PowerPoint，Flash等制作物理实验课件，先让学生近距离、科学的接触物理实验，能够掌握模拟实验的基本步骤，这样在进行具体的物理实验过程当中就会得心应手，更好的巩固已经学习的理论知识。教师还可以利用网络将已经制作好的课件上传到网上，方便学生自行学习。
2.2利用多媒体技术进行教学管理
物理实验过程中，由于实验室的设备有限，所以一般上物理实验课都需要老师进行学生的登记，进行学生成绩的考察和记录。这些工作通常比较繁琐，浪费时间和精力。而多媒体技术的应用能够方便老师利用计算机技术进行学生登记。学生还可以利用计算机技术在网上提前进行选课。多媒体技术在教学管理上的应用应该侧重对管理系统软件的开发，按照物理实验的特殊教学管理模式开发相适应的系统软件。
3计算机仿真实验在物理实验中的应用
随着仿真技术的快速发展，计算机仿真实验也随之出现了。所谓的计算机仿真实验就是虚拟实验环境，能够节约实验室资源的利用和消耗，是利用现代科技的典型。
3.1计算机仿真技术在物理实验中的作用
目前计算机仿真技术应用于物理实验当中，大多数高校学生都称仿真物理实验仪器具有较高的仿真度、图像和文字一起能够增强学习的乐趣。其中，调节仿真仪器可以模拟真实的操作仪器，从而减少对真实仪器的损害，而且学生出现错误时候，能够智能的提供帮助。再次，仿真实验系统是利用计算机技术进行的，所以能够在网络上进行传播，实现资源的共享。
3.2仿真实验在物理实验中应用的现状
3.2.1仿真实验在我国的产生和优势
我国对物理实验中的仿真实验起步比西方发达国家晚，但是后来者居上，我国也开发了一些非常好的仿真软件，主要集中于一些技术较先进的单位，比如中国科技大学物理实验中的仿真实验，为物理实验的教学模式提供了新的借鉴，该仿真实验主要是充分发挥了计算机的功效，将教学内容和学习者的操作融为一体，方便了一些没有接触过实验的学生进行仿真模拟，对操作仪器和操作过程有了更加直观的认识。仿真实验在大学物理实验中有很多优势，第一，仿真仪器可以进行拆卸，从而更好地对仪器进行观察，让学生和老师对仪器有更进一步的了解和认识。第二，可以随意产生实验中待定的物理量，从而适应不同的学习阶段要求，满足不同学生的学习需求。第三，能够模拟实验的误差，从而对实验的质量进行综合的评价。第四，将学生所做的物理实验得出的数据进行存储，方便学生进行查阅，方便分析资料。
3.2.2仿真实验的具体案例
某大学的物理实验面临着资源不充足和设备不先进的局限，为了满足更多学生的需求，为了方便教师对物理实验的学生报告进行更准确的核实，该校利用计算机仿真技术开发了新的物理实验网络教学管理系统，这个系统的基础就是利用互联网而产生的。整个系统的设置采用了教学大纲的实验模式，包括实验仪器、实验原理等很多模块，主要分为基本模块和附加模块。
4总结
目前，大学物理实验课都是各个院校根据自己学校的实验条件安排自己的实验项目，各院校教师之间就实验项目，实验的方法的交流相对较少，造成对一些先进的实验趋势、实验模式和实验内容了解、跟踪和认识不够，这在相当大程度上造成大学物理实验课止步不前的局面［1］。
2改革的建议
2．1大学物理实验项目可选
对大学物理实验项目进行划分，分为必做部分和可选做部分。必做部分为测量误差和数据处理等基础知识。可选部分按基础、提高、综合把实验项目进行划分。学生可根据自身的情况在选做的部分实验里选择实验，教师根据学生的选课情况，遵照“强化基础，循序渐进，理工融合，突出应用”的原则，以学生能力的培养为主线建立物理实验教学体系［2］。
2．2教学模式的改进
把现在上实验课的模式由老师为主导改为学生为主导。把“教师是演员，学生是观众”的讲课模式改变为“教师是导演，学生是演员，培养学生的动手能力和解决问题的能力，在时间允许的条件下尽可能的让学生靠自己的能力独立完成实验内容，让学生体会到独立完成实验的成就感和实验的乐趣。同时可以为一些优秀的或喜欢学习的学生提供一些自由发展的空间，让学生自己设计实验方案，自己选择实验仪器，独立完成和撰写实验报告，从根本上改变传统教学模式中时间统一安排，内容统一规定，要求统一标准，不顾个人兴趣，不顾水平高低完全一刀切的弊端。
2．3实验项目与时俱进
当今科技的进步日新月异，最新的科技成果不断涌现。伴随着时代的发展和知识不断增加，要使大学物理实验跟上时代的进步。因此，大学物理的教学内容在一定程度上能够体现出现代科技技术的发展的特点，开设一些新颖性、设计性、综合性、能充分吸引学生学习兴趣的实验项目［3］。限于一些高校的特殊原因，可以增设一些新型科技成果的演示性实验，增加学生的实验兴趣，激发学生的学习热情，也利于提高教学效果。
2．4实验成绩的鉴定
在大学物理实验选做和必做的划分下，规定每个学生必须完成的实验数量和实验种类，使得每个学生都能有充分的实验动手能力又能全面的掌握各类实验的方法和技巧，但考核的形式不局限于提交实验报告为最终形式。规定每个学生必须完成的实验数量、提交实验报告占总成绩的50%，综合创新性实验占总成绩的30%，其他占总成绩的20%进行划分。既要学生能完成规定的实验项目，锻炼学生基本的实验动手能力，同时又鼓励学生以创新性实验形式完成最终的课程考核，培养学生综合思维和创新能力，增加课程的教学效果。
2．5各院校加强交流
加强各院校间先进的教学手段和成果的交流，共享一些最新的前沿的实验趋势、实验器材和实验方法，在一定范围内进行大学物理实验竞赛活动。各院校通过自己选题，自己组织实验，然后集中汇报的方式进行交流，以此促进高校物理及实验教学改革，深入开展创新人才的培养，增强学生实践能力和创新能力，提高学生的综合素质。同时定期召开大学物理实验座谈会，交流最新的实验项目，最新的实验方法，淘汰一些落后的实验项目等，促进大学物理实验的整体进步。
3结论
大学物理实验教学虽然重要，但当前发展现状并不值得乐观，在许多高校普遍存在以下方面的问题：一是实验内容陈旧，据有关统计，60%以上来源于经典物理，反映当代物理发展的新趋势、新方向的内容较少；二是实验项目类型缺乏新意，现行的大学物理实验开设的实验大多是一些验证性、仿效性的实验，设计型的、创新型的实验很少，这既不不利于激发学生做实验的兴趣，更难达到培养学生创新的能力；三是考试考核方式方法落后，目前大学物理实验考核办法基本上是沿袭传统方法——统一时间，让所有学生做同一个实验，在根据学生完成的实验报告给予评分，既不重视学生做实验的过程，也不看重学生在做实验过程中表现出来思想、能力，因此，考试难以做到客观准确；四是教学管理落后，多数高校的大学物理实验教学的管理仍停留在传统的教学管理模式和水平上，未能充分利用信息技术革新的优势，学生只能按照学校的课程计划一成不变地去做实验，导致大量的实验资源（仪器设备、师资）闲置，未能发挥应有效益，开放性实验形同虚设，致使许多有兴趣、有天赋潜能的学生的要求难以得到满足。凡此等等，我们必须认真思考并回答——当今大学物理实验教学向何处去？
2信息化是大学物理实验教学的发展趋势
大学物理实验教学信息化就是以计算机、互联网等信息化技术手段带动实验教学、管理的科学化、现代化，以提高实验教学质量和效益的过程；它是将现代信息技术与先进的管理理念相融合，转变大学物理实验教学的方式方法、师生教学互动模式、管理模式、成绩评定模式，重新整合大学实验教学资源，提高实验教学质量、提高大学生科学素质和科研能力的过程。大学物理实验教学信息化管理的精髓是信息集成，其核心依托计算机数据库及其网络平台，数据管理系统把实验教学项目的选择、方案的设计、时间地点的安排、仪器的配置与准备、指导老师的选择、实验报告的撰写与收集、实验成绩的评价等各个环节集成起来，形成师生及管理者共享资源、信息，实行最优化原则来提高现有实验仪器设备的利用效率，充分发挥教师的能动性和积极性，同时在尊重大学生的自主性的基础上，激发其学习的兴趣、发掘其学习潜能，从而使大学物理实验教学取得良好的教育、教学效果。相对于传统的教学模式，实验教学信息化具有二大特征：一是改变实验教学的传统管理模式，实行立体全方位管理，实现对教师、实验课堂、实验设备、学生全面管理的管理目标。就得要求对实验教学管理进行深化改革，在现有信息资源共享的基础上，使教师与学生、教师之间、实验教学部门与理论课教学部门之间以及负责实验教学的部门与学校相关部门之间交流和沟通更直接，从而大大提高管理效率，降低管理成本。二是运用信息技术对实验教学的各个流程和环节（如教师、学生、教学过程、作业批改、成绩评定等）实行有效控制和管理，实现各种要素配置最优化、各个环节紧密结合而达到最合理化，即能实现资源共享，又可以达到实时监控。是故，信息化是当代大学物理实验教学发展的趋势。
3加大教改力度，实现大学物理实验教学信息化
实现大学物理实验教学信息化是一项较为复杂的系统工程，至少应进行以下几方面：第一，实验项目开设选择信息化改革；现代科学技术（物理学更甚）发展日新月异，作为物理学的基础课程——大学物理实验，其内容的选择必须与时俱进，体现现代科技发展变化的时代风貌，反映其时代特征。要开设好大学物理实验项目、确定实验内容（既适合本校学生的实际，又要体现现代科技发展要求），就要充分利用互联网等信息技术，搜集国内外大学物理实验开设的情况，通过网上调查，确准了解、把握本校学生的学习基础等实际情况，确定开设实验项目，并随着情况变化而不断调整，以确保大学物理实验教学目的的有效贯彻。第二，实验教学管理的信息化改革；实验教学管理信息化可分为三个层次：最高层次是学校层次，中间是教学系部层次，最后是实验管理员和任课教师层次。传统意义上的实验教学管理仅仅集中或注重中间层次，学校很少掌握实验教学的有关数据、信息，对开设了些什么实验项目、是谁主讲、实验计划、进度等等很少过问，这往往导致实验项目开设缺少顶层设计与指导，降低该课程教学目的的全局性、前瞻性；传统的实验教学管理也不太重视最低层次的管理，导致管理难以做到具体化、精细化。[3]由于信息技术的进步，为实验教学管理实行全面化、三层次协同化提供的技术支持，充分利用计算机和互联网等信息技术平台，学校从宏观上进行设计、指导，系部进行具体规划管理，将学校的意图、指导思想传达给授课教师，并将教师反映的信息数据汇总存档保存，同时向学校有关部门报备；教师与实验管理员合作，收集授课对象——学生的有关信息数据，在此基础上开设具体的、切实可行的实验项目计划，制成电子文档，发送给系部管理者。如此，对实验教学管理既可宏观调控，又能具体、精细到人，甚至到每一节课、每一个实验。第三，实行教学计划、教学方案、教学内容等有关课堂教学信息化；[4]实验教学是以学生为主体、教师为主导的双边活动，教学能否取得预期效果（使学生掌握相关知识、发展能力等）其关键在于教师的所作所为。教师的基本能力素养是比较稳定的，难以短时间内得以提高，但课前准备工作（主要包括教学计划、教学方案）可以做得尽可能的完善完美。将实验教学的内容、教学计划、教学方案进行信息化，能产生两个方面的良好效果：其一，科学合理的教学计划、适用完善教学方案公诸于网上，可供同行学习、参考，提高学习者的教学水平；其二，教学新手或教学水平较差的将其教学计划、教学方案公诸于网上，可以得到同行或水平较高者的帮助指导，再改进自己的计划与方案，快速提高自己的教学能力和水平。第四，学生课堂学习、实验操作信息化改革；[5]现代教学理论研究指出，现代课堂教学方式正向大众化和个别化方向发展。利用计算机、视频监控和互联网技术，将学生的课堂学习、实验操作实行信息化，教师可以轻松地监控整个课堂或多个课堂（主要是开放性实验）情况，尽可能地实现教学大众化，克服传统实验教学受场地和人数限制的缺点；另一方面，学生通过计算机和视频设备与指导老师直接对话，接受一对一的个别帮助与指导，实现课堂教学的个别化。第五，实现实验教学效果评估、考核、总结信息化；评估、考核是检验教学效果的方法手段。对学生实验考核实现信息化，即学生在装备计算机和视频监控设备的实验室完成考试考核，教师既可以得到学生考试的结果如实验报告，又可以了解掌握学生实验操作的过程，综合二者的情况，给出的成绩会更加科学合理；同时，利用计算机对试卷进行评判，可以减少人为因素，使之更为客观、高效，使教师从繁重枯燥的阅卷工作中解脱出来。每个学期或每门实验课程结束，教师写好总结与心得，电子文稿存档汇总，既可做考评依据，又可与同行或他人进行相互交流，或提高自己，或帮助他人。信息化是大学物理实验教学的发展趋势和方向，是一项富有挑战性的工作。需要我们不断地研究、探索、尝试，不停地总结经验教训才能逐渐地走向成熟、完善。
作者:周文真 单位:湖南科技学院
参考文献：
[1]胡成华,史玲娜.大学物理实验教学创新模式的探索与实践[J].物理与工程,2012,(1):44-46.
[2]王素红.大学物理实验教学改革的尝试[J].工科物理,1998,(6):32-33.
[3]黄英群,王秀娥,赵佳,刘漪.大学物理实验计算机与网络辅助教学研究[J].中国地质教育,2007,(4):115-117.
全开放实验教学模式对教学时间、教学空间、及教学内容上有很高的要求，应注意以下几点要求：(1)从教学时间上看，教学时间的开放是指教师应给学生充足的实验时间，根据教学内容、教学条件的整体情况，合理利用实验系统，合理安排实验开放时间，交由学生自主选择，合理分配必做实验和选做实验时间，以全面掌握知识点为目标。(2)从教学空间上看，教学空间的开放是指教师应打破实验室操作的局限性，不断拓宽实验地点，可充分利用远程物理实验平台、物理实验教学网站及虚拟仿真实验等多种方式，让学生可通过现代化网络信息技术直接了解实验项目的内容，从而充分利用实验室外的资源。(3)从教学内容上看，教学内容的开放是指尽量提供较多选做实验项目的基础上，鼓励学生结合生活实际，充分利用实验器械和设备，自主完成实验项目。在选择实验仪器的过程中，应尽量少选择成熟的模块仪器，避免学生通过枯燥的结果来验证结果的现象，反而简化了试验中的动手操作。教师应选择开放式的实验器械，为学生提供相应的组件，加强学生自主设计实验的能力。
（二）实验项目设置
现阶段，我国部分院校管理人没有清晰认识到全开放实验教学模式的真正意义，在实践中，存在一定的局限性。已有的实验项目都是经由试验教学人员长期研究来编制的，具有覆盖面广、要求高的特点，部分学生在学习中有一定的困难，不利于学生试验素质的提高。针对这一现状，应根据教学实际情况，具有针对性的设置试验项目。(1)教师应保证学生在试验基本技能得到提升的基础上，选择试验项目，教育工作者应结合教学条件和教学内容来合理挑选试验项目，使其更加符合物理实验教学的要求；(2)教师应精心挑选出具有代表性的试验项目来培养学生的试验基本技能，从而在有限时间内增强学生汲取知识的能力；(3)教师应在保证实验室开放的基础上，要求学生及时完成必做试验，培养学生独立研究的能力，让学生自主学习。在这一过程中，为了杜绝因各班级人数差异造成的试验器械不足或限制情况的发生，教育工作者应建立健全试验预约体系，实现物理试验有序化进行。
（三）试验项目安排
实验项目的安排也应根据课程进度进行合理调整，大部分仪器集成化程度较高，导致需要学生自主动手的情况较少。根据这类试验的特征，可安排开放试验或演示实验，更加有效地锻炼学生的动手能力。
（四）试验教学评价
教育工作者在采用全开放试验教学模式中，应对学生平时的试验表现作出评价，其结果直接用来评价学生的技能水平，从而大大降低了期末考试的比重。完善学生评价体系，结合学生自主设计试验中的表现给出综合性评价。
（五）全开放试验教学模式对教师的要求
在实施全开放试验教学模式过程中，无论是试验项目安排、设置、组织、管理及设计都是建立在一直高要求的教师队伍之上的，这就对当代教师提出了很高的要求。教育工作者应积极建设网上教学资源，完善信息管理平台，通过不断的探索，总结不足和缺陷，使全开放试验教学模式得以顺利实施，从而提高学生的综合能力及物理教学的整体水平。
（六）结束语
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