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摘要 从调查分析广西各高校热学实验的现状入手，结合我区各高校及其生源的特点，提出了以培养学生创新能力为出发点，从实验课时、内容模块、教师配备、实验教学方式等提出了改革措施。
关键词 广西高校《热学实验》创新能力
一、广西高等院校物理专业热学实验现状
进入21世纪，全国各高校加大了课程改革力度。大学物理各类实验课程改革方案也相继出台，许多学校大刀阔斧，在实验内容、实验教学方式、实验管理等方面进行了前所未有的探索实践，如西安电子科技大学、西安交大、西北轻工等一些“西北路军”及清华、北大等一些名校相继采用了一种被称为富有“生命力”的实验教学形式，收效显著。为了了解广西高校目前热学实验的一些情况，我们分别走访了广西师大、广西民大、广西师院、钦州学院4所高校了解物理专业开设的热学实验情况，现介绍如下：
1 实验课时安排情况
几所学校都把热学实验与力学实验开设在同一个学期，除了广西民大在第三学期开设外，其余均在第二学期开设，广西师院与钦州学院开设的热学实验课时是15学时，广西师大开设18学时，广西民大开设21学时。
2 实验内容的开设
各学校选择的热学实验教材均是杨述武主编的，高等教育出版社出版的普通物理实验(一、力学、热学部分)第三版，开设的热学实验大致相同，主要从以下的内容选做5至7个不等，每个实验用3学时的课时。
(1)混合法测定固体的比热容。(2)用拉脱法测定水的表面张力系数。(3)金属线胀系数的测量。(4)良导体导热系数的测定。(5)用毛细管法测定水的表面张力系数。(6)液体粘度的测定。(7)冰的比熔解热的测量。(8)泊肃叶公式的研究。
3 实验教师队伍情况
这几所学校在实验教师配备方面大致一样，完成一个实验需要两位教师配合，一位是专门负责实验室的管理，维修，并完成实验进行前的准备工作，另一位则是专门负责讲解和指导学生进行实验的教师。
4 实验教学方法情况
每周做一个实验，每个实验3学时；实验课一般采用2～3个实验为一轮小循环，每个实验开出6组不等，尽可能做到一人一组；学生需提前预习实验，教师利用约1学时讲授实验原理、仪器使用方法、实验内容；剩下的时间为学生自主实验时间，教师则进行指导纠正。教学形式换句话说就是教师先介绍，学生再操作，总共在3学时内完成一个实验，课后完成实验报告。
5 评价学生实验成绩情况
各学校对学生的实验成绩评定不尽相同，广西师范学院给学生的成绩由平时实验操作和实验报告两部分构成。钦州学院学期成绩结构为：平时成绩占60％，考试成绩占40％。平时成绩主要以平时实验表现和实验报告为依据；考试则采用笔试形式，考核内容为课程里做过的内容，主要包括实验原理、实验方法、数据处理、仪器使用、注意事项等。广西师大与广西民大学期成绩主要也是由平时成绩和操作考试两部分组成。
从以上4所学校的具体考查情况来分析，目前广西大部分的高校在实验课方面依然看到很多90年代的实验教学模式和管理模式，基本情况如下：(1)热学实验作为一门独立课程开设。(2)热学实验内容几乎是经典物理热学内容，属于验证性实验，实验内容的更新缓慢。(3)受课时限制，安排六个实验左右，每个实验3节时，提供给学生的实验学习与训练空间较小，实验教学层次梯度不明显。(4)实验过程学生机械地按讲义操作，主动思考设计较少，常常出现教师包办代替“抱着走”的现象。(5)实验手段、设备相对落后。
从对学生的走访中了解到，这样的实验教学方式和模式使学生的理解能力、动手能力等都得不到应有训练，相当一部分学生认为做热学实验没有意思，许多学生实验数据和实验报告相互抄袭，实验变成了重复的验证，失去了其如何创新的“做物理”的功能，这种情形很不利于学生的能力培养。
二、改革探索
对于广西各高校来说，热学实验是在第二学期开设，属于实验生活的开始阶段，而且学生多数来自农村和边远山区，学习基础、实验能力较差，因而多数学生对实验充满好奇但又带有些恐慌。因此在这一阶段，通过充分的基础实验仪器的操作训练，来增强他们的自信心；激发兴趣。同时通过实验，使学生意识到世界不是那么简单，真正懂得什么是真实的物理世界，懂得如何去研究物理问题。这是这一阶段我们开设热学实验的目的。
改革方案是：以服务学生为主，在时间空间上给予保证，实验指导上给予支持，设计合理的实验内容和恰当的教学方式让学生充分体验做物理的过程。具体如下：
1 增加课时，打开实验室是改革的前提
物理学是一门实验科学，没有足够的实验是很难真正领会物理思想的。美籍华人丁肇中在他获得诺贝尔奖的颁奖大会上说“我希望通过我得到诺贝尔奖能提高中国人对实验的认识”，他是在呼吁我们提高对物理实验的重视度，加强基础理论教育与加强基础实验教学并重。因此我们应该在课时上迈开改革的第一步，即增加课时。
以往的课时安排是与力学一起开设，如果以一学期18周计算，每周3学时，也就是共54学时，其中54学时分三个阶段，误差理论分析原理阶段(约用二周6学时)，力学实验阶段(约10周30学时)，热学实验阶段(约6周18学时)。这么分配下来，每一阶段的时间都很紧，实验是做了，但达不到目的。我们认为，这一阶段培养学生做实验的自信心和兴趣是很重要的，误差理论分析原理也很重要，它是力学，热学实验乃是后续各科实验共同的误差分析基础，因此要详细，至少要安排3周(9学时)的时间。在以后具体的实验中还要不断的提到。剩下的15周，力学实验与热学实验平行进行，各都有15周(45学时)的课时，由各科支配。 其次是打开实验室，提高实验室的利用率，调动学生的积极性。打破“仪器只见一面，房子只进一次”的旧实验教学模式，满足学生提出的有机会预习实验，补做重做实验，多做实验的要求。把实验室打开，鼓励、帮助和引导学生多做实验，为学生提供足够的条件，以便在实验过程中充分发挥他们的主观能动性，使学生置身于一种富有探索和创造性的学习环境中。积极主动地思考，分析问题，使他们受到一种类似于专业科研人员搞科研的那种训练，实验种类大幅度增加，调动了学生的主动性，强化了能力培养，提高了教学质量，推动了实验室建设。
2 实验内容模块化，逐层递进，部分内容动态变化
从调查的情况上看，目前广西各高校热学实验内容都选择了几个经典的验证性实验，主要目的是帮助学生理解物理理论，验证物理结论，了解基本的物理仪器。但在内容及能力培养上都没有体现层次性，加上课时的限制和保守的教 学观念和教学模式，往往使这一目的难以达到。
我们认为，这～阶段的主要目的是通过充分的基础实验仪器的操作训练，来增强学生的自信心；通过基本的经典实验的训练，来帮助他们对物理理论的理解及加强对一般的科学研究过程有些了解；通过丰富有趣，联系生活实际的设计性实验来激起学生对做实验的兴趣。因此实验内容应分三个模块：仪器原理及操作模块；基本经典实验模块；设计性实验模块。
仪器原理及操作模块(安排2周6学时)：这一阶段学生需要掌握第二阶段所使用仪器的原理、构造、调整及使用方法，并尝试进行一些简单的测量。如果经过这段时间的实物训练还认为不够熟练的学生，还可以向实验员预约到实验室多练习操作直至熟练。这样有利于使学生在进行基本实验教学时有同一起点，树立他们的自信心，为下一阶段的实验作好准备。
基本经典实验模块(安排5周，15学时，做5个实验)：在这阶段选择5个基本的经典实验进行基本实验技能和基本测量方法的系统训练，目的是让学生初步了解到物理实验的系统方法，了解科学研究过程的严谨性。基础实验与物理课堂联系在一起，主要配合物理课内容的讲授，通过学生亲自动手做实验加深对物理概念的理解。
选做设计性实验模块：(安排8周24学时)，这一阶段我们给出大量的联系实际的生活小实验，小设计分成几组，每一组4或5个小实验小设计供学生选做。这些实验与生产实际结合，注重引导学生独立去分析解决一些较为简单的实际问题，难度不高但内容丰富，而且每个实验后都提出些讨论题，要求学生认真研究，目的是激发学生用物理方法探索物理规律的热情，提高他们动手动脑能力，使课外创新、研究等类型的设计有了发展的空间，很适合大学低年级学生的能力培养。
3 教师配备
配合以上改革，在教师配备上也相应做些调整，主要配备三方面的人员：一个专职实验教师、一个实验室主要负责人、从高年级中选出几个优秀的学生当实验助教。
专职实验教师是实验课程的核心指导教师，有很好的理论和丰富的实践经验，负责与实验室负责人讨论设计实验，培训带实验的实验助教，并检查他们的工作。第一阶段与第二阶段的实验一般都是由实验助教带的，这些实验助教要经过约一星期的脱产培训，合格后方可上岗，设计实验则往往由专职实验教师亲自带实验，实验助教辅助专职实验教师与学生讨论实验设计方案。
实验室主要负责人一般不带实验，主要负责出主意，排实验，提供和维修实验仪器。负责按专职实验教师要求准备实验，设计配置新实验项目和实验室的管理。
实验助教负责和协助相应的实验任务外，还要协助开放实验室的管理，有了实验助教，实验室开放的时间得到增加，比如星期六、星期天，学生要做实验，可让实验助教代替教师管理教学，还可以将学生的问题意见等随时反馈给教师，使教学不断改进，师生间的关系亦更加密切。
4 实验教学方式的改革
教学活动的开展以“学生是主体”为教学原则，教学中注重应用启发式、讨论式、研究式教学方法，最大限度的激发学生做实验的热情，探索现实生活物理现象的热情，慢慢的培养学生做物理的兴趣。
(1)强调预习
通过实验前的预习使学生了解要测量什么物理量，达到什么目的。但是课外进行实验预习，仅限于理论上了解，效果又不理想，因此，做实验的学生在实验前一周来实验室做准备是很必要的。弄清楚本次实验的实验原理，步骤，测量的内容，并设计好测量表格，由实验助教检查过关才能进行实验。
(2)选择性开放实验室
在正常实验课的时间开放实验室外，在自习课或是周末由学生实验助教来打开实验室，给想来做实验或预习实验的学生创造条件。开放实验室，可以充分，有效地利用实验室资源以及现代实验技术和手段，进行多种模式，多种方法的教学探讨，从而搞活实验教学，是培养创新能力的重要环节。预习开放，学生在实验前看书预习不太明白时，可随时到实验室对照仪器预习或上机仿真预习，从而改变了学生实验前预习不足的状况。
(3)基础实验强调操作规范，注意细节，强调实验原理与测量内容的内在联系
在这一阶段，学生要严格按照操作规范进行测量和调整仪器，学习实验数据的显示和分析，建立对任何测量结果的不确定度的概念，用给定的仪器设备练习使测量结果最佳化的基础技术，练习撰写实验科学报告，讨论实验结果。学习掌握典型物理实验的基本思路，操作方法，实验技巧和研究方法。这些实验要做正式实验报告，期终要考试。
(4)设计性实验强调培养学生研究热物理兴趣，提高综合能力
设计性实验应成为师生互动过程，提高学生在实验过程中的能动性，整个实验学生是主角，实验室由学生支配，实验仪器，实验内容由学生选择，实验教师只是参与讨论，鼓励和要求学生去接触，摸索。学生可以发挥自己的独创性。这类实验注重从实际出发，注重实验内容的趣味性和联系实际，实行分层次，开放式的教学。学生通过讨论的方式交流各自对实验设想，介绍实验方案汇报实验测试和分析结果，让学生从知识运用技能训练，语言表达能力和归纳总结方面得到锻炼。
(5)设置实验室的资料库
实验室中应备有较齐全的参考文献和资料，以书写的形式存放于小资料室或以文档的形式存放于电脑中、网页上，学生做实验时可以随时查找自己需要的资料，所有的学生都可以很方便地在实验室的网页上查到自己所需的实验指导材料。
5 测评方式的改革
从调查的情况可知，大多数院校采取两部分来测评实验成绩：平时的实验报告+期末操作实验考试。我们认为，测评应注重学生实际的能力表现，测评方式应趋向“综合化”。主要包括仪器操作考试，实验基础理论，误差理论，设计能力，课堂讨论，实验报告，及口头报告等方面，由助教综合评定学生实验成绩。
(责编 覃柏生)
关键词 广西高校《热学实验》创新能力
一、广西高等院校物理专业热学实验现状
进入21世纪，全国各高校加大了课程改革力度。大学物理各类实验课程改革方案也相继出台，许多学校大刀阔斧，在实验内容、实验教学方式、实验管理等方面进行了前所未有的探索实践，如西安电子科技大学、西安交大、西北轻工等一些“西北路军”及清华、北大等一些名校相继采用了一种被称为富有“生命力”的实验教学形式，收效显著。为了了解广西高校目前热学实验的一些情况，我们分别走访了广西师大、广西民大、广西师院、钦州学院4所高校了解物理专业开设的热学实验情况，现介绍如下：
1 实验课时安排情况
几所学校都把热学实验与力学实验开设在同一个学期，除了广西民大在第三学期开设外，其余均在第二学期开设，广西师院与钦州学院开设的热学实验课时是15学时，广西师大开设18学时，广西民大开设21学时。
2 实验内容的开设
各学校选择的热学实验教材均是杨述武主编的，高等教育出版社出版的普通物理实验(一、力学、热学部分)第三版，开设的热学实验大致相同，主要从以下的内容选做5至7个不等，每个实验用3学时的课时。
(1)混合法测定固体的比热容。(2)用拉脱法测定水的表面张力系数。(3)金属线胀系数的测量。(4)良导体导热系数的测定。(5)用毛细管法测定水的表面张力系数。(6)液体粘度的测定。(7)冰的比熔解热的测量。(8)泊肃叶公式的研究。
3 实验教师队伍情况
这几所学校在实验教师配备方面大致一样，完成一个实验需要两位教师配合，一位是专门负责实验室的管理，维修，并完成实验进行前的准备工作，另一位则是专门负责讲解和指导学生进行实验的教师。
4 实验教学方法情况
每周做一个实验，每个实验3学时；实验课一般采用2～3个实验为一轮小循环，每个实验开出6组不等，尽可能做到一人一组；学生需提前预习实验，教师利用约1学时讲授实验原理、仪器使用方法、实验内容；剩下的时间为学生自主实验时间，教师则进行指导纠正。教学形式换句话说就是教师先介绍，学生再操作，总共在3学时内完成一个实验，课后完成实验报告。
5 评价学生实验成绩情况
各学校对学生的实验成绩评定不尽相同，广西师范学院给学生的成绩由平时实验操作和实验报告两部分构成。钦州学院学期成绩结构为：平时成绩占60％，考试成绩占40％。平时成绩主要以平时实验表现和实验报告为依据；考试则采用笔试形式，考核内容为课程里做过的内容，主要包括实验原理、实验方法、数据处理、仪器使用、注意事项等。广西师大与广西民大学期成绩主要也是由平时成绩和操作考试两部分组成。
从以上4所学校的具体考查情况来分析，目前广西大部分的高校在实验课方面依然看到很多90年代的实验教学模式和管理模式，基本情况如下：(1)热学实验作为一门独立课程开设。(2)热学实验内容几乎是经典物理热学内容，属于验证性实验，实验内容的更新缓慢。(3)受课时限制，安排六个实验左右，每个实验3节时，提供给学生的实验学习与训练空间较小，实验教学层次梯度不明显。(4)实验过程学生机械地按讲义操作，主动思考设计较少，常常出现教师包办代替“抱着走”的现象。(5)实验手段、设备相对落后。
从对学生的走访中了解到，这样的实验教学方式和模式使学生的理解能力、动手能力等都得不到应有训练，相当一部分学生认为做热学实验没有意思，许多学生实验数据和实验报告相互抄袭，实验变成了重复的验证，失去了其如何创新的“做物理”的功能，这种情形很不利于学生的能力培养。
二、改革探索
对于广西各高校来说，热学实验是在第二学期开设，属于实验生活的开始阶段，而且学生多数来自农村和边远山区，学习基础、实验能力较差，因而多数学生对实验充满好奇但又带有些恐慌。因此在这一阶段，通过充分的基础实验仪器的操作训练，来增强他们的自信心；激发兴趣。同时通过实验，使学生意识到世界不是那么简单，真正懂得什么是真实的物理世界，懂得如何去研究物理问题。这是这一阶段我们开设热学实验的目的。
改革方案是：以服务学生为主，在时间空间上给予保证，实验指导上给予支持，设计合理的实验内容和恰当的教学方式让学生充分体验做物理的过程。具体如下：
1 增加课时，打开实验室是改革的前提
物理学是一门实验科学，没有足够的实验是很难真正领会物理思想的。美籍华人丁肇中在他获得诺贝尔奖的颁奖大会上说“我希望通过我得到诺贝尔奖能提高中国人对实验的认识”，他是在呼吁我们提高对物理实验的重视度，加强基础理论教育与加强基础实验教学并重。因此我们应该在课时上迈开改革的第一步，即增加课时。
以往的课时安排是与力学一起开设，如果以一学期18周计算，每周3学时，也就是共54学时，其中54学时分三个阶段，误差理论分析原理阶段(约用二周6学时)，力学实验阶段(约10周30学时)，热学实验阶段(约6周18学时)。这么分配下来，每一阶段的时间都很紧，实验是做了，但达不到目的。我们认为，这一阶段培养学生做实验的自信心和兴趣是很重要的，误差理论分析原理也很重要，它是力学，热学实验乃是后续各科实验共同的误差分析基础，因此要详细，至少要安排3周(9学时)的时间。在以后具体的实验中还要不断的提到。剩下的15周，力学实验与热学实验平行进行，各都有15周(45学时)的课时，由各科支配。 其次是打开实验室，提高实验室的利用率，调动学生的积极性。打破“仪器只见一面，房子只进一次”的旧实验教学模式，满足学生提出的有机会预习实验，补做重做实验，多做实验的要求。把实验室打开，鼓励、帮助和引导学生多做实验，为学生提供足够的条件，以便在实验过程中充分发挥他们的主观能动性，使学生置身于一种富有探索和创造性的学习环境中。积极主动地思考，分析问题，使他们受到一种类似于专业科研人员搞科研的那种训练，实验种类大幅度增加，调动了学生的主动性，强化了能力培养，提高了教学质量，推动了实验室建设。
2 实验内容模块化，逐层递进，部分内容动态变化
从调查的情况上看，目前广西各高校热学实验内容都选择了几个经典的验证性实验，主要目的是帮助学生理解物理理论，验证物理结论，了解基本的物理仪器。但在内容及能力培养上都没有体现层次性，加上课时的限制和保守的教 学观念和教学模式，往往使这一目的难以达到。
我们认为，这～阶段的主要目的是通过充分的基础实验仪器的操作训练，来增强学生的自信心；通过基本的经典实验的训练，来帮助他们对物理理论的理解及加强对一般的科学研究过程有些了解；通过丰富有趣，联系生活实际的设计性实验来激起学生对做实验的兴趣。因此实验内容应分三个模块：仪器原理及操作模块；基本经典实验模块；设计性实验模块。
仪器原理及操作模块(安排2周6学时)：这一阶段学生需要掌握第二阶段所使用仪器的原理、构造、调整及使用方法，并尝试进行一些简单的测量。如果经过这段时间的实物训练还认为不够熟练的学生，还可以向实验员预约到实验室多练习操作直至熟练。这样有利于使学生在进行基本实验教学时有同一起点，树立他们的自信心，为下一阶段的实验作好准备。
基本经典实验模块(安排5周，15学时，做5个实验)：在这阶段选择5个基本的经典实验进行基本实验技能和基本测量方法的系统训练，目的是让学生初步了解到物理实验的系统方法，了解科学研究过程的严谨性。基础实验与物理课堂联系在一起，主要配合物理课内容的讲授，通过学生亲自动手做实验加深对物理概念的理解。
选做设计性实验模块：(安排8周24学时)，这一阶段我们给出大量的联系实际的生活小实验，小设计分成几组，每一组4或5个小实验小设计供学生选做。这些实验与生产实际结合，注重引导学生独立去分析解决一些较为简单的实际问题，难度不高但内容丰富，而且每个实验后都提出些讨论题，要求学生认真研究，目的是激发学生用物理方法探索物理规律的热情，提高他们动手动脑能力，使课外创新、研究等类型的设计有了发展的空间，很适合大学低年级学生的能力培养。
3 教师配备
配合以上改革，在教师配备上也相应做些调整，主要配备三方面的人员：一个专职实验教师、一个实验室主要负责人、从高年级中选出几个优秀的学生当实验助教。
专职实验教师是实验课程的核心指导教师，有很好的理论和丰富的实践经验，负责与实验室负责人讨论设计实验，培训带实验的实验助教，并检查他们的工作。第一阶段与第二阶段的实验一般都是由实验助教带的，这些实验助教要经过约一星期的脱产培训，合格后方可上岗，设计实验则往往由专职实验教师亲自带实验，实验助教辅助专职实验教师与学生讨论实验设计方案。
实验室主要负责人一般不带实验，主要负责出主意，排实验，提供和维修实验仪器。负责按专职实验教师要求准备实验，设计配置新实验项目和实验室的管理。
实验助教负责和协助相应的实验任务外，还要协助开放实验室的管理，有了实验助教，实验室开放的时间得到增加，比如星期六、星期天，学生要做实验，可让实验助教代替教师管理教学，还可以将学生的问题意见等随时反馈给教师，使教学不断改进，师生间的关系亦更加密切。
4 实验教学方式的改革
教学活动的开展以“学生是主体”为教学原则，教学中注重应用启发式、讨论式、研究式教学方法，最大限度的激发学生做实验的热情，探索现实生活物理现象的热情，慢慢的培养学生做物理的兴趣。
(1)强调预习
通过实验前的预习使学生了解要测量什么物理量，达到什么目的。但是课外进行实验预习，仅限于理论上了解，效果又不理想，因此，做实验的学生在实验前一周来实验室做准备是很必要的。弄清楚本次实验的实验原理，步骤，测量的内容，并设计好测量表格，由实验助教检查过关才能进行实验。
(2)选择性开放实验室
在正常实验课的时间开放实验室外，在自习课或是周末由学生实验助教来打开实验室，给想来做实验或预习实验的学生创造条件。开放实验室，可以充分，有效地利用实验室资源以及现代实验技术和手段，进行多种模式，多种方法的教学探讨，从而搞活实验教学，是培养创新能力的重要环节。预习开放，学生在实验前看书预习不太明白时，可随时到实验室对照仪器预习或上机仿真预习，从而改变了学生实验前预习不足的状况。
(3)基础实验强调操作规范，注意细节，强调实验原理与测量内容的内在联系
在这一阶段，学生要严格按照操作规范进行测量和调整仪器，学习实验数据的显示和分析，建立对任何测量结果的不确定度的概念，用给定的仪器设备练习使测量结果最佳化的基础技术，练习撰写实验科学报告，讨论实验结果。学习掌握典型物理实验的基本思路，操作方法，实验技巧和研究方法。这些实验要做正式实验报告，期终要考试。
(4)设计性实验强调培养学生研究热物理兴趣，提高综合能力
设计性实验应成为师生互动过程，提高学生在实验过程中的能动性，整个实验学生是主角，实验室由学生支配，实验仪器，实验内容由学生选择，实验教师只是参与讨论，鼓励和要求学生去接触，摸索。学生可以发挥自己的独创性。这类实验注重从实际出发，注重实验内容的趣味性和联系实际，实行分层次，开放式的教学。学生通过讨论的方式交流各自对实验设想，介绍实验方案汇报实验测试和分析结果，让学生从知识运用技能训练，语言表达能力和归纳总结方面得到锻炼。
(5)设置实验室的资料库
实验室中应备有较齐全的参考文献和资料，以书写的形式存放于小资料室或以文档的形式存放于电脑中、网页上，学生做实验时可以随时查找自己需要的资料，所有的学生都可以很方便地在实验室的网页上查到自己所需的实验指导材料。
5 测评方式的改革
从调查的情况可知，大多数院校采取两部分来测评实验成绩：平时的实验报告+期末操作实验考试。我们认为，测评应注重学生实际的能力表现，测评方式应趋向“综合化”。主要包括仪器操作考试，实验基础理论，误差理论，设计能力，课堂讨论，实验报告，及口头报告等方面，由助教综合评定学生实验成绩。
(责编 覃柏生)