郝杰
【摘 要】高职院校构建大学物理演示实验教学动感创新性平台，需要以创新教育为核心，合理配置教学内容，完善大学物理演示实验，建立保障体系措施，促进课堂教学、实验教学及科研一体化。
【关键词】大学物理教学；演示实验；动感创新平台
物理演示实验是通过对具体物理现象的展示，将抽象的理论形象化，引导学生分析和观察实验现象，增加感性认识，是提高学习兴趣和创新思维能力的教学路径。
近年来 ，一些高职院校开始“3+2”、“4+0”本科专业培养，各院校对物理实验室的经费投入明显加大，实验室仪器设备的数量与质量得到了一定的改善，这为提升大学物理教学质量、开展科研工作提供了重要保障。但同时由于历史原因，高职院类大学物理重视不够，物理实验处于停开或半开状态，物理实验室各方面的投入更是严重匮乏，特别是演示实验，演示实验的原理一般较为简单，故很多教师和学生对这些简单的演示实验重视不够，对演示实验的创新价值及实践价值认识不到位，演示实验没有起到应有的作用。我们借助 2013年南京科技职业学院科研北斗创新平台“物理实践技术创新研究中心”，以及“大学物理演示实验动感创新平台的构建”课题，力图建立一种演示实验动感创新平台，并试图将其推广到高职院校大学物理教学实践。
1 平台构建的思路和运行模式
1.1 平台构建的思路
在平台的探索实践中，逐步形成了“通过演示实验使课堂与实验教学无缝对接，以物理演示实验室和创新制作实验室为基地，提出培训、创作、交流相结合的模式，融入创新教育理念，对学生进行系统 、规范 、创新的演示实验教学，给学生一个发挥潜能和创造力的空间”的建设理念，加快演示实验项目的改进与创新。
以“测量粘滞系数实验”为例，在大学物理实验中，多管落球法是常用来测量液体粘滞系数的实验。这种测量方法理论较简单，测量思路也很清楚，但过程很繁杂，稍微的松懈就会对结果造成很大影响，导致最终数据完全失去线性关系。笔者在教学实践中，引导学生一起分析实验过程中的问题：（1）难以控制钢球释放的位置和速度。实验要求小钢球沿中心轴线下落，但实验中小钢球由人工釋放，无法准确实现将小球从管子中心轴线位置放入；（2） 落入液体中的钢球堆在管子底部，钢球难以取出；（3） 钢球下落时间测量误差较大。时间的测量是整个实验的关键。用秒表计时，要求实验者手眼一致，但实验中实验者反应很难达到完全准确，可能提前或延迟；且计时时，眼睛不一定完全平视液面；（4）实验受温度变化影响较大。蓖麻油温度随实验环境温度变化而发生变化，当实验环境不是恒温态时，对于多管法，不同管径的管子中待测液体温度不同，即便是单管法，同一根管子管内不同位置液体温度也不同，失去测量意义。根据这些存在问题，对传统的粘滞系数测定仪作了改进，装置设计的基本思路）：（1） 用有定位作用的量筒盖和软磁铁释放钢球，保证钢球能沿量筒中心轴线无初速度下落；（2）将平直或凹陷的量筒内底面做成斜面；（3）用激光光电计时器计时；（4）粘滞系数管用双层中空玻璃做成。通过分析问题，寻找解决问题突破口，到最终设计创新方案，这一系列过程加深了学生对本实验的理解体会，通过“光电法测量小球下落时间”、“用气垫导轨测液体的粘滞系数”、“组合式粘滞系数测量仪” 系列演示实验，锻炼学生将知识融会贯通，将电学、力学、光学与本实验结合起来。
1.2 演示实验创新制作实验室的运行
对于演示实验创新制作实验室，我们准备各种元器件、工具原材料以及实验室在物理实验课上不能成套利用的实验仪器，吸引同学走进实验室，开展科技创新活动。学生集思广益、讨论研究、自主设计，教师再加以适当的引导，使学生感到制作一件作品并没有想象中那么困难。
以学生创新作品“马吕斯定律演示仪”为例，光学马吕斯定律教学中，缺少直观、验证性演示实验，不利于教师教学和学生的学习与掌握。“马吕斯定律演示仪”所要解决的技术问题是提供一种光学马吕斯定律教学实验演示装置，利用光电影像和光电数字技术，并借助计算机应用技术直观演证马吕斯定律，从而帮助学生掌握和应用该定律。学生基于光电效应实验原理，在光源与光电管之间添加一对起偏、检偏片，通过旋转检偏片，改变检偏片的偏振化方向与起偏片的偏振化方向之间夹角，用数字微电流测量仪的示数变化反映透过检偏器的光强变化，同时采用光电影像技术经计算机处理，在计算机显示屏上展现像、数、图，直观、形象地验证光学马吕斯定律。作品在设计制作过程中，学生遇到了很多困难：如何将马吕斯定律与光电效应联系起来并有机结合，两块偏振片如合固定安放，摄像头的如何取景，数学模型如何建立，如何展示演示结果。为此学生查阅了大量资料，经过反复讨论实验，最后研制成功。“马吕斯定律演示仪”借助光电效应，满足了实验、理论一体化教学需求，在开发过程中激发学生创新欲，训练学生创新能力，适宜在实验室中推广使用。
2 平台构建的体系措施
2.1 发挥专业特色，实现教学、实验与科研一体化
为营造良好的探索、创造氛围与环境，应充分利用教师的科研项目和成果资源，让其转化成教学资源，使教学与科研紧密相结合，并体现学校自身的学科、专业、师资特色，使大学物理演示实验教学成为物理课堂、实验与科研整体中不可分割的一部分。
演示实验的开发应用过程，不仅是对学生实践能力、创新能力培养的过程，同时也是提升教师团队整体科研能力的过程。近五年，南京科技职业学院科研北斗创新平台“物理实践技术创新研究中心”教师团队已申报专利20余项，如“一种液体黏度测量仪的光电测试装置”、“一种用于液体黏度测量的光电接受转换部件”、”旋光实验演示装置”等，已取得授权的发明专利5项、实用新型专利10余项，并将专利结果实施到教学实践中，实现教学、实验与科研一体化。
2.2 平台全面开放
（1）全面开放演示实验室，学生参观过程中主要由实验员（可聘请学生）讲解，在讲解中注重与学生的讨论，鼓励学生说出自己的想法和问题，错误无责，创新有奖，突出对学生创新能力和科学素质的培养。学生根据自己的兴趣与特长自主选题，完成一项创意性演示仪器的设计制作，并投入到物理教学实践，学生从中得到创造精神和实践能力的全面的锻炼与提高。
（2）将教师的专利成果、科研项目与学生分享、讨论、研究，吸收有创新能力的学生与教师、实验技术人员一起共同完成演示实验项目。
3 结束语
大学物理演示实验动感创新平台运行高效，提高了学生创造能力和实践能力，提升了大学物理课程教学效果，实现课堂教学、实验教学及科研一体化。如何适应当下物理教学发展的要求，提高演示实验的教学效果，深化大学物理演示实验教学改革，值得我们不断研究探索。
【参考文献】
[1]卢荣德，等.大学物理演示实验动感创新教学平台的探索与实践.物理通报，2011年第1期：42-45.
[2]周风帆，王浩程.大学物理演示实验的价值重构.大学物理，2011年8月第3O卷第8期：46-50.
[3]郭涛，杨悦.物理演示实验室的建设与管理.产业与科技论坛，2013年第12卷第1期：169-170.endprint
