自制物理实验仪器在高校教学改革中的作用
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摘 要 针对目前高校实验设备与实验教学中存在的问题，文章结合本校情况，介绍了自制物理教学仪器在提高教学质量和培养创新人才中的作用。
关键词 自制仪器 创新能力 实验教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
The Role of Homemade Physics Experimental
Instrument in College Teaching Reform
ZHAO Yulian， ZUO Ying， ZHOU Changhong， Li Yang
（Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384）
Abstract For the problems existing in the experimental equipment and experimental teaching， combining with the school situation， this paper introduces the effect of improving the teaching quality and cultivating creative talents with the homemade physics teaching instrument.
Key words homemade instrument； innovation； experiment teaching
实验是物理学的基础，是检验物理理论的标准。由于实验手段的不断进步、实验设计思想的不断创新，使人们不断探索、发现，推动物理学向前发展。在物理教学中，实验对促进学生理解物理概念、掌握物理规律有十分重要的作用。其中，物理演示实验具有形象、生动、直观性强的特点，在理论课讲授中，教师可以利用仪器演示物理现象，或者利用多媒体技术，把实验在屏幕上显示出来，让学生观察物理现象，使难于理解的物理理论形象化，增强了学生的感性认识，激发了学生的积极性。另一方面，学生的动手能力也需要培养，在物理实验教学中，学生通过自己动手实验，加深了对概念的理解，掌握了基本实验技能，也培养了实践能力。因此，实验在教学中起重要作用。高校实验室承担着学生的实验教学工作，也给教师提供演示仪器，而实验室实验仪器状况是影响教学的重要因素。本文结合我院在自制物理实验仪器方面所做的工作，探讨自制仪器在实验室建设及对学生能力培养方面的作用。
1 自制仪器的必要性
目前，市场上的仪器集成化程度高，也比较昂贵。有的实验仪器，基本是封闭的，学生无须理解实验原理，只需按几个按钮，从显示屏上读出数据并记录就完成了。这样的实验，部分学生对原理没有完全理解，实验基本操作、读数等能力没有得到有效锻炼。这会使学生认为物理实验像物理理论一样难以理解，学生也不敢大胆操作，实验过程出现问题就束手无策，这对学生实验能力的提高很有限。另一方面，我校是农业院校，各专业对物理学教学要求各有侧重，对实验项目需求也有差异。有些常规实验各专业都做，也有一部分实验是根据专业特点设置的，而市场上现有的仪器设备一般是各专业通用的，不是根据专业特点设计的，不能满足不同专业的需要。自制仪器制作灵活，针对性强，更能满足教学的需求。
2 自制仪器的优势
2.1 自制仪器灵活性和适用性强
我们结合我校各专业特点，根据教学需要，设计并制作仪器。自制仪器不仅适用性强，而且操作直观，容易拆装。例如我们自制的“水流振荡”实验仪器，做实验时，老师只需要提供实验材料，学生自己从中选取所需材料自行组装。所提供实验材料中，塑料杯、固定支架、缝衣针等是用生活用品制作的，烧杯等是实验室常用器材。这样，学生做实验时会感觉物理实验不是那么陌生，而且贴近生活，不再认为物理实验那么深奥，就不会很紧张，激发了学生的学习兴趣。组装的过程加深了学生对原理的理解，实验也需要学生根据实验目的对实验进行设计，属于设计性实验。我们的教学实验中，验证性实验偏多，利用自制的仪器所做的实验一般是设计性、综合性实验，这样就提高了设计性、综合性实验的比例，提高了学生的实验能力。我们自制的逾渗实验仪是基于逾渗理论设计制作的，逾渗理论在二十世纪五十年代被提出，之后其理论不断完善和发展，在不同领域中的应用也越来越广泛，工业上，材料裂纹，电力电路网络，油气开采，农业上，植物病虫害的传播与防治，土壤中的缝隙与灌溉都可以运用逾渗理论，逾渗理论甚至在金融领域已有研究。因为我校是农业院校，以农科为主，还有部分工科专业，都涉及到逾渗理论，因此我们带领学生设计制作了逾渗实验仪，仪器操作简单，形象直观，使学生对现代科技不再感觉陌生、神秘。
2.2 自制仪器节约资金，容易修理
制作仪器所用材料，首先在实验室里找，有的是从报废仪器上拆下的，有的是长期闲置的，有的是生活用品，学生寻找材料的过程也是实践的一部分。这样做不仅节约经费，也锻炼了学生的实践能力。自制的仪器容易拆装，如果仪器集成化程度高，损坏了修理时间长，或难以修理，影响实验正常进行，所以学生只是按规定要求做，不敢尝试不同方法。而自制仪器损坏了容易修理，学生就可以大胆尝试，敢于创新。
3 自制仪器培养学生的实践和创新能力
仪器的制作过程不仅要运用理论知识，更是实践的过程。首先，学生了解理论知识并查阅相关资料，然后提出设计方案，有的仪器可参考的资料不多，这就需要大胆想象和设计、之后寻找合适的工具、材料，进行制作，遇到问题，要找到原因，提出解决的办法并修改设计方案，有时需要反复尝试，直至把问题解决。学生通过参与自制仪器，不仅巩固理论知识，掌握基本操作技能，更重要的是培养了分析解决实际问题的能力。有些自制仪器应用的是较先进的理论，市场上没有类似的仪器，具有超前性。学生需要自己设计，自己选取材料，制作中遇到的问题也是课堂上没有出现的，对学生来说，这具有很大挑战性，同时也激发了学生参与的积极性，在此过程中学生的实践创新能力得到明显提高。
4 自制仪器的不足
由于自制仪器基于节约的原则，对所选取的材料要求不高，仪器使用次数多了可能容易损坏，性能也不稳定。有的仪器制作出来，设计者的主要目的已经达到，但还需要不断完善，因此，自制仪器需要不断维护和完善。
5 结语
自制仪器在节约经费的同时增加了实验室的设备，自制的仪器因为更适合教学需求，提高了教学效果，而且自制仪器的过程对培养学生的实践和创新能力有积极作用。总之，自制仪器对实验室建设和教学改革有重要作用。
基金项目：天津农学院教学研究与改革项目，项目名称：物理演示实验仪器制作中培养学生实践创新能力的探索，项目编号：C-10-07
参考文献
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