一、利用大学物理实验培养学生创新能力
实验教学本身就是一种思想的尝试与探索，其主要目的是了解事物的本质和规律，并在此基础上，进行不断的创新。由此可见，大学物理实验对提升学生的创新意识和能力具有重要意义。
（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
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
之所以将大学物理实验课程作为理工科学生在大学期间接触到的首门实践性课程，就是希望以实验的形式加深学生对于物理学的理解，以培养学生具备进行实验物理学研究的能力和科学素质。多年的实践成果表明，大学物理实验的研究性教学具有较强的可操作性。
1.大学生普遍接受过良好的基础教育，已经掌握了较为系统和完备的基础知识。他们往往思维活跃，善于创新，对于新鲜事物抱有强烈的好奇心，是开展研究教学的不二人选。
2.研究性教学兼顾实践性与前瞻性，与高校的课程设置有着较高的契合度。同时，高校内的各种教学设施为探究教学提供了良好的硬件基础，图书馆和校园网络等设备也为探究学习的实现提供了丰富的信息资源保障。
3.高校以“双师型”教师居多，具备开展研究教学所必需的人才储备。这些高校教师通常同时肩负着教学任务和科研任务，承担着各类课题，有着丰富的科学研究理论和实践经验。因此，在亲自向学生传授研究方法的同时，也有利于他们积累自身的探究教学实践经验[3]。
二、霍尔实验中的研究性教学
霍尔效应一直以来都是大学物理的传统实验课程，它得名于1879年在金属中发现电压的美国物理学家霍尔。以下将以霍尔效应为例，对研究性教学在大学物理实验教学中的具体应用进行探究。
1.实验中对霍尔元件的电路改进和保护。早前的霍尔元件由金属制成，由于霍尔电压过低而不具有使用价值。直到半导体技术的突飞猛进，才使霍尔元件在电池测量和自动控制等装置中得到了广泛应用。霍尔元件体积较小，其整体结构为一般为1.50mm×1.74mm。较为频繁的使用次数和脆弱的自身构造，使霍尔元件极易损坏，因此，对霍尔元件的保护就显得极为重要，这也是为传统教学所忽略的。电路上的设计改进将会大大提升霍尔元件的耐用程度。其具体操作如下：选取霍尔元件工作电流输入端中的一端，添加两根带金属夹的导线，使两个金属夹分别夹住保险丝的两腿。其中，保险丝采用直径为0.32mm、额定电流为1.1A的常用电流保险丝即可。然后在霍尔元件的电压输出端也实施同样的步骤，这样就能有效地保护霍尔元件。当激励电流误接入霍尔元件时，保险丝会烧断，霍尔元件就得以保存。经过本人对该霍尔效应实验的改进和反复验证，当0.1A的励磁电流接入到该装置时，保险丝会立即烧毁，从而确保了霍尔元件的完好无损，说明该设计是具有一定可行性的。其实验原理图如图1所示。实验结果证明，该设计确实起到了保护霍尔元件的作用，从而有效地维护了霍尔效应实验器材，对霍尔效应的物理实验教学起到了良好的示范。在进一步保证大学物理实验教学顺利进行的同时，也激发了学生创造的热情，提高了他们灵活运用所学知识的能力。
2.霍尔效应在螺旋管轴线磁场测量中的运用。在研究长直螺线管轴线上的磁场分布时，常常需要利用霍尔效应。在工作电流和励磁电流都得到固定的情况下，通过变换霍尔片在长直螺线管轴线上的位置，逐点获取霍尔电压，最后求得磁场大小。而在对这些数值进行分析时，为了实现模拟的数值在不同学科的实验中具有广泛适用性，需要借助一种多物理场模拟软件。这时学生就可以小组为单位，利用软件充分发挥主观能动性，实现自主探究。这也是新时代下的科技优势。如图2显示的就是理论计算、实验测量和数值模拟3种不同方法在进行螺线管轴磁场测量实验时得出的分布曲线。图中可以明显地看出，实验结果与理论计算更加一致。虽然模拟计算偏差较大，但利用它可以更直观简便地得到整个磁力线的分布，这正是数值模拟的优势所在。而这几种方法结果间的差异，也为今后的物理实验提出了新的研究课题。
三、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
物理学是一门实验科学，物理实验是物理学发展的基础。也可以说是“系统工程”，它集力、热、声、光、电于一体。大学物理实验作为一门独立设制的课程，是学生动手、观察、创造思维、处理数据、总结写作等综合能力提高的过程，有着其他课程不可替代的作用。因此不能教条学习，只是简单地照猫画虎，测几组数据。应使知其然，还能举一反三，循序渐进。要在全学年实验中，致使综合能力有全面“质”的飞跃。只有这样才能真正起到锻炼实效，这就要求实验教师在每个实验过程中积极引导学生的学习欲望。
2利用物理学史激发学生的兴趣
光学是研究客观世界中有关光现象规律的一门学科，通过大量历史资料和出土文物的分析研究，充分证明我国古代光学在世界科学技术史中的重要贡献。当时物理学领域内成就最大的是墨家，它是由鲁国的墨翟(公元前480～39年)和他的弟子等所创立。《墨经》是墨家的集体创作成果，它比古希腊欧几里得(公元前330～275年)“光学”还早百余年，不仅是中国光学的先驱，在世界光学史中也占领先的地位。《墨经》对光的直进律，做出了精辟的记载，认为从物体上发出来的光线，好像箭矢一样(“光之人，照若射”)，通过精细的观察实验发现，当两个光源同时照一物，产生本影和半影，还给投影下了一个科学定义：光有所遮挡的地方就是影。墨家根据光的直进律，制成了世界上最早的针孔照相机。在十一、十二世纪间，我国科学家郭守敬根据光学原理制成了各种天文仪器，观测天象，取得了丰硕成果[4]。
在教学中我们感到，上实验课缺少足够的时间，应该将实验仪器的一些改进通过演示，使学生明了其实用与便捷。而我们只能见缝插针，简单叙述。例如：在薄透镜测焦距的实验中，以前成像的像屏用的是一个喷漆薄铁片。共轭法测焦距，要求同学们在观察到大小两个像，我们说这叫“大像追小像”，追的结果是看两像的中心是否重合，这一步是用成像的方法(细调)验证粗调是否调好了，是否“同轴等高”。为了对比，学生往往在屏上做记号(划一横线)，时间长了，白色屏被画得全是横线，面目全非，很难辨别。新仪器做了巧妙的改进，在一小张硬纸板上，印了坐标，然后用塑料薄膜扎制，既美观又实用。这一看似简单的改进，给使用者带来很大便利。让同学们知道，实验仪器的设计也不是完美的，需要不断改进、更新，这首先就需要认真观察，发现不足，提出建议或思路。
单摆测重力加速度实验，这是经典的物理实验。单摆不仅是准确测定时间的仪器，也可用来测量重力加速度的变化。第一个发现摆的振动等时性的科学家伽利略，他用实验求得单摆的周期随长度的二次方根而变化。惠更斯制成了第一个摆钟，而且第一次记录到一个耦合的振荡器观察。“惠更斯的同时代人天文学家J.里希尔曾将摆钟从巴黎带到南美洲法属圭亚那，发现每天慢2.5min，经过校准，回巴黎时又快2.5min。惠更斯就断定这是由于地球自转引起的重力减弱。英国科学家罗伯特•胡克发明了圆锥摆，是在两个方向上自由摆动的钟摆。通过分析摆锤圆周运动，他用它来分析行星的轨道运动。19世纪中叶傅科在巴黎的先贤祠证明了地球的自转。牛顿则用单摆证明物体的重量总是和质量成正比的。实验教师本身应该对所做实验从实验内容、历史背景、仪器结构、仪器调节、仪器维护各环节了如指掌，这样才能及时解决和解答实验中出现的种种难点、问题，并迅速应急处理。更重要的是要教会学生遇到问题应该如何面对、怎样解决。当然教师的知识也不是全方位的，在科学技术不断进步的过程中，有些问题也可能会出现瞬间“卡壳”的尴尬现象，这就敦促教师应大量查询资料，不断更新知识，在教学中学习，提高自己认知能力，从而保障教学质量。
3存在的问题
（1）对物理学史融入大学物理实验重视不够，且不重视学生的逻辑思维及动手能力的培养，形成单纯知识灌输。
（2）没有特定时间进行物理学史、物理思想的教学，从而导致在实验课中不系统、不全面，缺乏完整性。
（3）需进一步加强教师对教学的严谨态度、拓宽知识面、提升自身素质、提高实验教学水平。
4结论
【关键词】演示实验；物理实验；实验室建设
物理学是一门实验科学。所有物理定律的形成和发展都是建立在对客观自然现象的观察和研究的基础上，物理演示实验可以使学生加深对物理教学内容的理解、巩固记忆、激发兴趣、诱导思考、纠正错误观念，能使学生真实感地看到支配物理现象的规律如何起作用，通过对实验现象的观察分析，学习物理实验知识，从理论和实践的结合上加深对物理学原理的理解，进一步提高学生综合素质与创新能力与科学素养。华北理工大学物理实验中心作为河北省省级实验教学示范中心，一直在努力探索建立以工科为主、适用于各类别学生、具备创新和开拓特色的人才综合培养新体系。2012年12月，物理实验中心顺利通过省级实验教学示范中心验收。在此期间，物理实验中心通过一系列理论研究与实践探索，在大学物理实验课程在现有的三大平台：基础实验、综合实验、设计性实验基础上，将大学物理实验课程进行模块化。将“基础实验”作为“通用模块”，全体学生必修；将综合实验、设计性实验针对不同专业培养计划，细化成相应的“专业模块”，不同专业的学生可在相应的“专业模块”内根据自己的学习兴趣自主决定选修内容。初步形成了“大学物理模块化”的课程体系。同时为配合开放式实验教学模式，依托校园网建立了物理实验中心网站，可实现网上选课、网上预约、浏览电子教案及典型教学案例、在线预习及模拟实验。在省级实验教学示范中心建设过程中，在学校的重视以及教务处等各部门的大力支持下，物理实验教学中心成功建设了3间演示物理实验室，教学内容涉及力学、热学、电学、光学、近代物理各个物理学分支的，开设60多项演示实验项目。在为大学物理课程提供教学辅助的同时，每学年面向全校理、工、文、法学院各专业学生开设物理实验欣赏公共选修课程供学生选修。近年来，从大学物理演示实验教学的培养目标出发，结合我校教学实际对如何培养学生的创新思维、探索精神和实践能力等方面对大学物理演示实验教学体系进行了如下探索性改革工作。
1演示实验课程紧密结合理论课程教学
物理课程教学是离不开实验课程教学的，而演示实验做为实验教学中的重要一环，既能增强学生对物理知识、物理现象的感性认识，又能培养学生的观察能力、思维能力和逻辑分析能力，因此，物理演示实验的教学在物理学课程的教学中有着非常重要的作用。首先，通过物理演示实验的教学方式，原本枯燥、抽象的物理概念和公式，经过一个动态的物理过程，变得生动、具体。其次，我们尝试改变传统的由教师演示、学生观看的课堂教学模式，在教学过程中引入启发式教学模式，增强与学生的互动，不仅可以大大调动了学生参与课程的积极性，而且还可让学生在思考的过程中领略物理学思维方法的魅力，培养严谨求实的科学态度与精神。最后，在课堂演示教学后，我们往往将相关知识点进行拓展，广泛与生活与实际应用相联系，启发学生思考相关物理现象对科学技术以及人类社会进步的影响与作用，从而起到良好的教书育人效果。在课堂教学过程中，我们将一些比较便携的实验设备直接带入课堂，直观的演示给学生们观看，如我们针对角动量守恒这一知识点，将角动量守恒演示仪带入课堂演示给学生观看；针对单缝、光栅衍射等比较抽象的知识点，直接将半导体激光器以及单缝、双逢、光栅片代入课堂，在课堂讲授相关知识点的同时，直观演示给学生观看。对于体积较大，结构比较复杂，不便于运输的实验项目，我们采取了录像给学生观看的方式，如针对波动中驻波的气体火焰柱演示，针对磁学中超导的超导小火车演示，我们在课堂教学中都在讲授相关知识点的同时，同步播放视频录像给学生观看，使得知识点更加形象具体，学生学习兴趣浓厚，教学效果良好。此外，为了给学生自学提供方便，打破课堂教学时间、空间的限制，我们将演示实验项目的视频开放提供在物理实验中心网站上，全校学生可自由观看，随时随地对自己感兴趣的内容进行自学。
2开展演示实验探究性学习
我们将大学物理演示实验分为验证性实验和探究性实验两大类。验证性实验是对一些物理定律的直观展示，而探究性实验则包含更广泛的物理原理与更多值得讨论的物理内涵。相对与验证性实验，其更能使学生通过演示物理实验课程的学习而得到思维方法与创新能力层面的锻炼，也更有利于培养学生的科研能力，为学生向更高层次迈进打下良好基础。在每学期我们安排有兴趣的学生走进演示实验室，观看相关理论课程的实验演示。此外，在演示实验课程教学中，教师精心地为每个实验设计了探究性思考题，鼓励学生参与动手实践，引导学生通过查阅资料、理论探究、实验探究、改进性探究、拓展性探究和应用性探究等多方面开展实验的科学探究。实验室全天开放，相关实验室均配备专职实验教师，可以对学生感兴趣的实验的提供深入的指导。在开展探究性学习的过程中，我们广泛鼓励学生自由结组，以校级、省级大学生创新实验项目为依托，对自己感兴趣的问题，自主选题，在有教师指导下自由申报创新项目，开展相关课题研究工作。如针对电磁感应现象，学生在观看了相关演示实验后，提出能不能将电磁感应的原理用于为鼠标提供电能，在教师的鼓励下，几名学生组成研究团队，申报了校级创新实验项目，并成功获得资助，此后通过查阅资料，设计方案，反复试验等环节，成功设计完成了自供电鼠标原型，相关项目也顺利通过验收结题。学生们在完成研究工作后，反映通过对课题的系统研究，全面锻炼了自己的动手能力、创新能力，为自己进一步发展，向更高层次迈进打下了基础。再如，学生观看了傅科摆的演示后，提出能不能将太阳能供电与傅科摆演示相结合，做成太阳能驱动的环保演示实验，在教师的帮助支持下，相关几个学生组成的研究团队也成功申报了校级创新实验项目。
3构建大学生科技创新实验室
在教学改革中，我们构建大学生科技创新实验室，在整合物理实验室现有多余的实验仪器或旧仪器，收集旧设备、旧散件、旧材料的基础上，添置多功能温控焊台、教学实践用组合电动工具等，结合学校每年举办的创新设计大赛，建设创新实践基地，面向全校学生开展创新竞赛，对富有创新性的项目给予软硬件支持。学生可以自行安排时间到创新实验室进行创新实践并有实验室教师给予针对性的指导，好的获奖作品针对性的予以陈列展示，启发学生的思维，结合我校现有3个演示实验室和现有实验室，逐步建立科技演示室、创新实验室、作品展示陈列室等。最大限度发挥基地为学生提供充分发挥潜力和创造力的平台的作用。促进学生学习的积极性，也培养学生的科研能力和合作精神。学生参与创新活动，推动和促进基地的建设和发展。实施过程中师生合作共同参与项目研究的全过程，创建“项目探究式学习”模式。同时采用“学生负责制”的方式进行“，学生负责制”是指学生自己负责提出项目的研究内容与实施方案，然后由教师组织学生讨论，论证实验项目的可行性。如项目可行，学生及自己组成的研究团队将主导整个研究过程。在实践过程中，我们的指导教师在学生的创新项目中择优进行推荐，成功申报立项全国大学生创新创业训练计划项目一项、河北省大学生创新创业训练计划项目一项、校级大学生创新创业训练计划项目十余项。
4引入启发式教学模式
面对不同专业、不同学科层次组成的学生，物理实验欣赏课程中我们引入了启发式教学模式。传统的演示实验课程往往是通过教师机械的操作实验仪器，讲解实验原理，学生被动接受知识的过程来完成的。而我们所采取的启发式教学模式，首先由教师带领学生观察实验仪器，分析仪器设备构造，这使得对于机器设备没有相关操作经验和基础的文科类学生也能了解一些基本的仪器设备知识，为进一步自己动手操作演示实验设备打下基础，在此基础上由教师提出问题，学生们动手操作演示实验仪器观察实验现象，在师生互动讨论过程中总结实验现象，分析其中物理机制。通过演示实验课的教学实践与不断改进，不仅提高了学生的动手能力，培养了学生的参与意识，增强主观能动性，而且让学生能自主发挥想象力，不受实验教材中条条框框的限制，真正实现了理论联系实际。开课以来，学生兴趣浓厚，经常是下课后还在实验室流连忘返，不是在观看实验演示，就是在探讨实验中的现象，或者思考在实践中的应用。他们普遍反映，演示实验仪器种类多、内容新，既有古老的经典演示实验，又有新的融合多种现代科学技术的演示实验，通过演示实验课的学习，大学物理的理论知识不再那么抽象、枯燥、平淡难懂了，变得直观、生动、有趣，对培养学生的创新能力有很大的帮助，且与现实生活联系紧密。
5结语
总之，通过演示实验进课堂，开放大学物理演示实验室，构建创新实验室的手段，实现理论与实验课程的精确衔接，我们探索构建了一套具有工科院校学科特色的课程体系。籍此培养学生主动学习精神，分析问题、解决问题能力，加强学生创新思维能力，锻炼学生社会实践能力，提高学生的社会核心竞争力。对通识教育体系下创新应用型人才的培养具有重要意义，并可为其他基础学科与专业课程教学改革提供相关经验与参考，探索出一条适合工科为基础的综合性大学基础课程体系改革之路。
作者:薄惠丰 魏 环 张占新 王凤鸣 胡鸿奎 单位:华北理工大学理学院
【参考文献】
［1］兰明乾.大学物理演示实验教学研究[J].陕西师范大学学报(自然科学版),2007,S2:190-192.
［2］汪文明.大学物理演示实验教学研究[D].华中师范大学,2006.
［3］钟晓燕,刘文军.大学物理演示实验教学改革的实践和探索[J].中国科技信息,2010,04:238-239+247.
1大学物理实验双语教学的目标
大学物理实验双语教学，是一门非语言课程利用关语教学的一种方式。在教学过程中，使用关语教材、用关文讲授、关文板书、关文提问、采用关文布置作业和考试命题。开展双语教学，可使教师跟踪掌握国外先进的教学模式和最新课程内容，提高学生获取国外先进利技成就的能力和专业外语水平，培养学生的国际视野和国际交流能力.。将双语教学运用十物理实验教学之中，其宗旨是不仅要使学生掌握物理实验的基础知识、基木原理和基木方法;同时给予学生应用关语的机会，学会物理实验的专业关汉术语，提高自学能力。在此基础上，训练学生用双语思维能力获取知识，从血达到培养学生创新意识和创造力的目的。
2大学物理实验开展双语教学的可行性分析
2.1教学对象
我院大学物理实验课程选择在学生的第二学期和第二学期开设，这时的学生己基木适应了大学的课堂学习，有了一定的学习卞动性。但双语教学毕竟不同十母语教学，双语教学的开展和实施对学生提出了更高的要求，学生不但要听懂外语，还要同时理解语言背后的物理含义。由十学生木身存在着个体差异，学习能力和外语水平参差不齐。许多来自部队的学生，几乎没有接受过任何听力和曰语训练，突然接触专业关语教学，难免会觉得课程难度大。所以木课程不适宜而对全校所有木利生开展。为了达到较好的教学效果，我们选择关语起点水平较高、专业基础知识扎实井且学有余力的学生开设这门课，井让这部分学生自愿报名的方式进行。给自卞学习能力高、学习兴趣大的学生创造发展的空间和条件。
2.2教学实施而临的困难
虽然开展双语教学具有重要的意义，但教学实施起来仍具有一定的困难。
(1)缺乏相关教材。对十大学物理实验，国外的原版教材从内容到课程标准都和我们不一样;目前国内物理实验双语教学教材只有3木，由十各个院校实验课的项目不一致，即使有相同的实验项目，我们采用的实验方法以及仪器设备也不尽相同，所以教材匿乏成了教学实施的极大阻碍，教师需要自己编写适合木院实验课程的讲义，提前发给学生供学生学习。
(2)迫切需要一支关语水平较高的教师队伍。实验教学上，不仅要求教师精通专业知识，而且对教师和学生的关语听、说、读、写能力提出了极大的挑战。所以这也是导致木课程没有广泛开展的重要原因。
(3)可以借鉴的经验少。目前国内进行大学物理实验课程双语教学的高校比较少，可以借鉴的经验少。教师需要不断从物理实验的教学体系、教学内容、教学方式以及教学手段等方而不断地探索、实践来提高双语教学效果。
2.3教学实施的优势条件
虽然教学实施有一定的困难，但也具有以卜得大独厚的条件。
(1)师生互动便利条件
授课时师生共处一个小实验室，具有适度大小的空间和便十交流的实验小组，使得教师的表达可以清晰地被学生听见。可以而对而进行近距离的各种交流，会使交流双方印象深刻，实验教学效果是理论课堂所无法达到的。
(2)话题条件
实验课堂有具体的实验仪器、实验目的、原理、操作步骤，可以让学生正确地学习专业关语的表述。物理实验的双语教货有利十学生对物理实验的基础知识、基木技能和基木技巧的理解和掌握，可显著提高关语的实际应用能力。
(3)听说读写的自然条件
教师用关语讲解，可以给予学生听力上的训练;学生实验前回答教师提问，以及操作过程中遇到问题请教教师可以训练,学生说的能力;阅读实验讲义涉及一个“读”字;实验结束后，用关语书写实验报告，涉及一个“写”字;显然，学生会得到“听、说、读、写”四个技能的全能训练。因此学生有充裕的时间和良好的环境进行交流，可以通过“边听边看边交流边实践”的方式提高教学效果‘。大学物理实验双语教学比大学物理更容易提升学生的关语水平。该课程的开设为学生的创新实践活动提供了一个途径固。
3教学实施方案设计
目前双语教学普遍有二种模式:过度型、保持型、沉浸型。在性个课程的教学过程中我们可以按照以卜模式循序渐进开展教学。
(1)过度型教学模式
在性个课程的前二分之一阶段可采用过度型双语教货，教师上课之前发放词语表，课堂用语用关语知句，卞要让学生进行专业词7}的积累，让学生慢慢适应双语的教学形式。
(2)保持型教学模式
课程的中间阶段随着学生对专业关语词7}的熟悉，课堂知句听力能力的提高，教师再逐步加大关语授课的比重，实行保持型教学模式。货生使用关文讲义，上课教师基木上中关文各一半授课。课前发给学生顶习材料:讲义、专业词语，开始上课时对专业词语进行强化，减少学习的语言障碍。教师用关语讲解实验背景，使学生逐渐适应关语教学环境;实验原理用关文讲授，对于学生理解困难的部分，需要加入中文解释;实验设备部分涉及的专业词语较多，可根据实际情况采用设置中关文的使用比例;实验内容和要求，涉及实验的难点，讲授时以中文讲授为卞;注意事项和课后思考题用关语讲授;实验报告要求学生用关文撰写。学生实验或讲解中会出现一此疑问，鼓励学生用关语提问。对于多数学生在实验中普遍出现的问题，组织学生使用关语讨论，充分调动学生用关语学习的积极性。
(3)沉浸型教学模式
课程的第二货期，我们在综合性实验中，可以选出部分实验项目进行沉浸型教学，让学生进行分组双语讨论，根据讨论情况，撰写关文实验报告。实验课灵活性较大，我们坚持循序渐进的原则，在进行实验讲解中，中关文使用的比例要根据学生的实际情况来灵活变通。
3总结
