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[摘要]设计性、研究性实验是让学生独立自主地对实验方法及步骤进行设计并对实验结果进行研究的实验。与传统的测量性、验证性实验相比 ,它更有利于培养学生的科研能力和创新能力。
[关键词]设计性 研究性实验 科研能力 创新能力
一、设计性、研究性实验的重要性
几十年来,物理实验基本都是按照一种固定的模式进行,即给出实验的目的、原理、所用实验仪器，并列出详细的实验方法和步骤。学生通过预习，并结合老师的讲解，然后即可按部就班地进行和完成实验。实践表明，这种模式对学生掌握实验方法,验证和加深对理论的理解,起到了不可或缺的作用。但是随着学生对知识的积累掌握和对物理理论理解的逐渐加深，这种单纯的学习验证性实验已不能满足发展的要求。特别是随着时代的飞速发展，对大学生创新能力的要求越来越高，人才的需求也逐渐由过去的知识型向创造型发展。因此对实验教学提出了更高的要求，以夯实基础，达到提高综合素质、创新能力、科研能力和竞争力。设计性、研究性实验提供的内容广泛、类型齐全、综合性和设计性较强，相对于基础实验来说有一定难度的设计性、研究性物理实验，可由学生自由选择课题，这类实验就是通过实验的全过程，使学生积极、主动地去进行思考、探索，培养和锻炼学生把已经学到的知识综合、全面、灵活地加以运用与发挥，实验的每个环节都要学生自己想办法动脑筋解决问题，从而培养学生的科学研究能力、综合素质和创新能力。
二、设计性、研究性实验的特点
设计性、研究性实验的特点之一是内容的广泛性。它的选题应该既有经典的实验，近代著名的物理实验，还应该有在生活、生产、科研实践中比较典型，有一定代表性、综合性、应用性较好的实验。同时从教学的角度，也可考虑那些同一物理内容的多种实验方法，或者一种实验方法测量多个物理量的实验课题。比如测定材料杨氏模量的静态拉伸法、动态法；声速测量的驻波法、位相法；密立根油滴实验中的平衡法、非平衡法，还比如在光的干涉实验中，其中有非定域干涉、定域干涉、多光束和双光束干涉等，类似这些实验无论是物理思想还是实验技能，都包含了非常丰富的内容，能够是学生在实验中思考物理原理的不同、物理现象的不同、再现物理过程的方法不同等，能够使学生在对比中发现问题、思考问题、解决问题，从中学习到物理实验的思想、方法、技巧等，从而激发学生的创造思维，从实验中探索知识的艰辛和欢乐。
设计性、研究性实验的另外一个特点是内容的多样性、灵活性。它的选题可以多种多样，比较灵活，这样不仅使学生可以学到新知识，同时也从整体上提高了实验教学水平，给教学带来很大的好处，即一方面可以随时淘汰那些陈旧的、落后的实验，添加一些具有新思想、新技术的实验，可以对实验的内容进行不断的更新，使学生的学习能够跟上时代前进的步伐，比较快、比较早地接触一些新思想、新技术。而且在实验经费有限的条件下，可以减少每个实验装置的套数，而尽可能多地添加不同实验仪器，增加实验项目的个数，这样既丰富实验内容，增加了学生的知识面，又做到了少花钱多办事。另外一方面学生在做这类实验的时候，往往是做类型、内容不同的实验，所以必须开动脑筋，独立思考，不能有依赖思想，因此对各类学生都能起到比较好的促进作用，可以充分调动每一个学生学习上的主观能动性，培养了学生勇于探索的学习精神，提高学生的学习兴趣、动手能力、科研创新能力。
三、开设设计性、研究性实验的实践
设计性、研究性实验的课题可以是结合实际生活的问题，也可以是结合教学实际的问题，可以是其它相关学科的问题，但是内容必须具有科学性、探索性、创新性和可行性。选题是该实验的关键，对后续工作有着重要的作用。选题可以由学生根据自己的专业兴趣点、疑问点在教师知道下确定课题，也可以直接选择老师给定的研究课题，或者对给出的课题进行拓展深化，从而确定自己要研究的课题。
课题选定以后，教师指导学生进行复习、巩固、拓展已学的知识，查阅文献资料，确定应该在哪一方面有所研究、突破，要解决什么关键问题，如何解决等，还要熟练掌握实验的设备情况。学生将收集到的资料整理为书面的形式，形成实验的设计方案。根据实验设计方案，进行实际操作。操作过程要严密，观察要仔细，要尊重事实，正确记录数据，遇到特殊情况要善于发散思维，开拓思路，养成对数据误差进行分析的习惯，实验中遇到问题是可重新调整设计方案，必要时要进一步调查研究并完善设计方案。对实验数据进行整理、分析、得出客观的判断和解释，发现理论数据与实验数据偏离比较大时，要通过重新进行实验，培养严谨的、科学的工作作风，对于反复试验结果与理论偏差大的问题时要引起重视，多跟老师进行沟通，注意发现新问题。
实验完毕后，要写结题报告，需要进一步讨论资料是否具有科学性，实验数据是否准确，讨论是否逻辑清楚，结论是否恰当。同时老师要引导学生学会整理资料，加工处理实验数据，学会绘制表格，学会以科研论文的方式实事求是总结。学生把实验结果跟其他同学或老师进行讨论、交流，发现实验中出现的问题，培养解决问题的能力。
四、设计性、研究性实验的效果
学生经过参与实验，亲身感悟和熟悉了科研的环节和方法、团队协作的团队精神、善于积极思考问题的意识，是学生初步具备了科研能力。研究性、设计性实验培养了学生科研论文的写作能力。在传统的实验教学中，学生完成的实验报告大多是将实验指导书重抄一遍，而在设计研究性实验中，学生完成的结题报告，反映的是学生对收集资料整理的结果，对实验课题设计的方案，对实验中发现、解决问题的过程，对各种实际数据的记录，以实验结果的讨论分析，自己在实验中的一些体会等。
通过设计研究性实验极大地激发了学生的科研兴趣，活跃了学生的思维，开拓了学生的视野，促进了学生对所学知识的综合应用，进行跨学科、跨领域的研究性实验，达到了培养学生独立研究能力，提升了实验教学的整体质量和水平。在设计研究性实验中，注重培养学生学风的培养，要求学生诚信做人，诚信科学。培养学生一种科学的实验精神，一种科学的务实精神，一种科学的严谨与进取精神。
参考文献：
[1]劳令耳、黄英才.大学物理实验，贵阳：贵州科技出版社，2005.
[2]沈元华.改革实验教学培养创新人才.实验教学与创新能力，2000.
[3]詹静岚,李保成.改革实验教学方法 提高学生工程素质.实验教学与管理，1999.
（作者单位：贵州大学）
[关键词]设计性 研究性实验 科研能力 创新能力
一、设计性、研究性实验的重要性
几十年来,物理实验基本都是按照一种固定的模式进行,即给出实验的目的、原理、所用实验仪器，并列出详细的实验方法和步骤。学生通过预习，并结合老师的讲解，然后即可按部就班地进行和完成实验。实践表明，这种模式对学生掌握实验方法,验证和加深对理论的理解,起到了不可或缺的作用。但是随着学生对知识的积累掌握和对物理理论理解的逐渐加深，这种单纯的学习验证性实验已不能满足发展的要求。特别是随着时代的飞速发展，对大学生创新能力的要求越来越高，人才的需求也逐渐由过去的知识型向创造型发展。因此对实验教学提出了更高的要求，以夯实基础，达到提高综合素质、创新能力、科研能力和竞争力。设计性、研究性实验提供的内容广泛、类型齐全、综合性和设计性较强，相对于基础实验来说有一定难度的设计性、研究性物理实验，可由学生自由选择课题，这类实验就是通过实验的全过程，使学生积极、主动地去进行思考、探索，培养和锻炼学生把已经学到的知识综合、全面、灵活地加以运用与发挥，实验的每个环节都要学生自己想办法动脑筋解决问题，从而培养学生的科学研究能力、综合素质和创新能力。
二、设计性、研究性实验的特点
设计性、研究性实验的特点之一是内容的广泛性。它的选题应该既有经典的实验，近代著名的物理实验，还应该有在生活、生产、科研实践中比较典型，有一定代表性、综合性、应用性较好的实验。同时从教学的角度，也可考虑那些同一物理内容的多种实验方法，或者一种实验方法测量多个物理量的实验课题。比如测定材料杨氏模量的静态拉伸法、动态法；声速测量的驻波法、位相法；密立根油滴实验中的平衡法、非平衡法，还比如在光的干涉实验中，其中有非定域干涉、定域干涉、多光束和双光束干涉等，类似这些实验无论是物理思想还是实验技能，都包含了非常丰富的内容，能够是学生在实验中思考物理原理的不同、物理现象的不同、再现物理过程的方法不同等，能够使学生在对比中发现问题、思考问题、解决问题，从中学习到物理实验的思想、方法、技巧等，从而激发学生的创造思维，从实验中探索知识的艰辛和欢乐。
设计性、研究性实验的另外一个特点是内容的多样性、灵活性。它的选题可以多种多样，比较灵活，这样不仅使学生可以学到新知识，同时也从整体上提高了实验教学水平，给教学带来很大的好处，即一方面可以随时淘汰那些陈旧的、落后的实验，添加一些具有新思想、新技术的实验，可以对实验的内容进行不断的更新，使学生的学习能够跟上时代前进的步伐，比较快、比较早地接触一些新思想、新技术。而且在实验经费有限的条件下，可以减少每个实验装置的套数，而尽可能多地添加不同实验仪器，增加实验项目的个数，这样既丰富实验内容，增加了学生的知识面，又做到了少花钱多办事。另外一方面学生在做这类实验的时候，往往是做类型、内容不同的实验，所以必须开动脑筋，独立思考，不能有依赖思想，因此对各类学生都能起到比较好的促进作用，可以充分调动每一个学生学习上的主观能动性，培养了学生勇于探索的学习精神，提高学生的学习兴趣、动手能力、科研创新能力。
三、开设设计性、研究性实验的实践
设计性、研究性实验的课题可以是结合实际生活的问题，也可以是结合教学实际的问题，可以是其它相关学科的问题，但是内容必须具有科学性、探索性、创新性和可行性。选题是该实验的关键，对后续工作有着重要的作用。选题可以由学生根据自己的专业兴趣点、疑问点在教师知道下确定课题，也可以直接选择老师给定的研究课题，或者对给出的课题进行拓展深化，从而确定自己要研究的课题。
课题选定以后，教师指导学生进行复习、巩固、拓展已学的知识，查阅文献资料，确定应该在哪一方面有所研究、突破，要解决什么关键问题，如何解决等，还要熟练掌握实验的设备情况。学生将收集到的资料整理为书面的形式，形成实验的设计方案。根据实验设计方案，进行实际操作。操作过程要严密，观察要仔细，要尊重事实，正确记录数据，遇到特殊情况要善于发散思维，开拓思路，养成对数据误差进行分析的习惯，实验中遇到问题是可重新调整设计方案，必要时要进一步调查研究并完善设计方案。对实验数据进行整理、分析、得出客观的判断和解释，发现理论数据与实验数据偏离比较大时，要通过重新进行实验，培养严谨的、科学的工作作风，对于反复试验结果与理论偏差大的问题时要引起重视，多跟老师进行沟通，注意发现新问题。
实验完毕后，要写结题报告，需要进一步讨论资料是否具有科学性，实验数据是否准确，讨论是否逻辑清楚，结论是否恰当。同时老师要引导学生学会整理资料，加工处理实验数据，学会绘制表格，学会以科研论文的方式实事求是总结。学生把实验结果跟其他同学或老师进行讨论、交流，发现实验中出现的问题，培养解决问题的能力。
四、设计性、研究性实验的效果
学生经过参与实验，亲身感悟和熟悉了科研的环节和方法、团队协作的团队精神、善于积极思考问题的意识，是学生初步具备了科研能力。研究性、设计性实验培养了学生科研论文的写作能力。在传统的实验教学中，学生完成的实验报告大多是将实验指导书重抄一遍，而在设计研究性实验中，学生完成的结题报告，反映的是学生对收集资料整理的结果，对实验课题设计的方案，对实验中发现、解决问题的过程，对各种实际数据的记录，以实验结果的讨论分析，自己在实验中的一些体会等。
通过设计研究性实验极大地激发了学生的科研兴趣，活跃了学生的思维，开拓了学生的视野，促进了学生对所学知识的综合应用，进行跨学科、跨领域的研究性实验，达到了培养学生独立研究能力，提升了实验教学的整体质量和水平。在设计研究性实验中，注重培养学生学风的培养，要求学生诚信做人，诚信科学。培养学生一种科学的实验精神，一种科学的务实精神，一种科学的严谨与进取精神。
参考文献：
[1]劳令耳、黄英才.大学物理实验，贵阳：贵州科技出版社，2005.
[2]沈元华.改革实验教学培养创新人才.实验教学与创新能力，2000.
[3]詹静岚,李保成.改革实验教学方法 提高学生工程素质.实验教学与管理，1999.
（作者单位：贵州大学）