一、設計性實驗的內容設置

在開設設計性實驗之前，要對學生進行大學物理實驗中的基礎實驗訓練,所做的實驗要以基本的實驗內容為本。例如使用基本實驗儀器、測量基本物理量、訓練基本實驗技能以及學會基本測量方法與誤差分析等。通過這一階段的訓練和學習，學生們會對物理實驗的基本要求和一些最基本的實驗測量原理和方法得到認知和了解，同時對實驗數據的處理、誤差分析和書寫實驗報告等相關知識基本掌握。通過針對大學物理實驗中的基礎實驗的學習和基本實驗技能的訓練，學生們會基本了解實驗原理，并基本掌握物理實驗常用的儀器及基本操作。學生們通過基本實驗階段的學習之后,老師可以啟發他們自己開展一些設計實驗，這樣不但會使以前所學的基本操作、實驗原理得到很好地鞏固，而且還可以進一步培養學生的創造性綜合實驗能力。

在設計性實驗中指導教師不再是課程的主導者，他的作用主要是幫助學生確定實驗目的，明確實驗原理，同時教師還可以以組員的身份與學生共同分析實驗中各個步驟的作用以及該步驟是否可行、合理、必要。最終在學生獨立思考和努力下針對不同的實驗條件對實驗設計進行不斷的調整、完善，設計出一個更為可行有效的實驗流程。由于設計性實驗的前提是學生們要在教師的指導下自己設計方案，準備儀器，并且完成實驗測量及數據處理、誤差分析，因此對于設計性大學物理實驗的內容安排應該具有一定的選擇性。為了使學生們的主動性和創造性得到充分發揮，在設計性大學物理實驗的開始階段設計性實驗內容不能過于復雜，其實驗涉及到的知識應該是學生們已經掌握或很容易接受的，所用的儀器應該是基本上較為熟悉的。然后再逐步地增加具有綜合性和研究性內容的設計性實驗,使得學生們通過對大學物理實驗中所需的各種測量原理和方法的綜合運用,分析和解決一些有一定難度的實際問題,從而培養學生們的設計實驗能力，提高學生們的創造力。

二、設計性實驗的實施過程

設計性大學物理實驗的開設目的不僅是讓學生們進一步理解和掌握相關理論知識，更重要的是使得學生們通過這種實踐活動進一步了解、體會前人的思想和方法，從而在已有的思想方法的基礎上學會自主研究問題和自行設計實驗的能力，這些能力會培養他們從事科學實驗的基本素質和開創性的科研能力，并使他們成為具有創新精神、挑戰能力、豐富知識結構及現代活力的人才，而不是只會模仿前人，照搬經驗的機械性人才。設計性實驗的選題是至關重要的，因而必須對實驗教學模式進行創新改革，采用“因材施教”的教育模式來培養人才是主要選擇。要以相互探討，學習啟發的教學方式去改變以教師為主要角色的教學方式，同時還要減少針對學生的強制要求，而增強實驗的選擇性和開放性。最終形成以學生為主體、教師為輔助指導，以學生自主創新學習過程為基礎的開放式大學物理實驗教學模式。在實際的課程實施過程中，可以打破學生在班級和專業上的限制，學生可以根據自己的需要在選課系統中自主選擇實驗題目和時間。對于實驗題目內容的難易上，教師要適當把握，過于簡單的實驗將無法調動學生的積極性，也就無法培養學生的創新能力；而如果實驗課程過于復雜，面對實驗束手無策的境遇又會打消他們的積極性，更無法激起他們的創新思維。所以，創新性實驗內容的難易程度是至關重要的，過于難和過于簡單都是不可取的，這可以通過綜合多個實驗來得以實現，單一的實驗可能不好判斷簡單與否，但將幾個常見實驗綜合在一起，再聯系到實際應用，這不但保證了能夠激起學生的興趣，又不失對學生綜合能力的一個挑戰，從而達到創新能力培養的需要。

設計性大學物理實驗在教學方式上可以分為兩種：一是實驗題目的提供，實驗內容和要求的提出，所需儀器的選擇，實驗注意事項和參考書，以及討論問題的給出都由指導教師完成。而根據實驗題目、實驗任務和要求，學生在課下時間里查找和閱讀相關參考資料，研究和分析其物理過程和實驗原理，最終設計出實驗方案，并擬定實驗步驟，然后在規定的時間內獨立進行實驗展示，包括測量實驗數據或得到實驗現象，完成實驗報告；二是教師只提供較多的實驗題目，而學生則自己選一個題目，在規定的期限內利用課下時間完成設計性實驗報告，并交由任課教師評判，而無需展示實驗操作過程。設計性大學物理實驗的評價也是關系培養學生創新能力的重要問題。設計性大學物理實驗目的在于使學生創新能力得到培養，所以簡單通過實驗結果來評價是不可取的，要通過他們對實驗的理解能力、對實驗內容的應對能力以及最后對實驗的綜合解決能力來評判。同時還要使學生的好奇心、求知欲得到愛護和培養，學生的探索精神、創新思維得到保護，從而使學生自身的潛能和特色得到充分開發,創造出一種寬松的環境。

為此，可以從這幾個方面對學生的創新性實驗的結果進行評價：首先，要看學生對實驗內容的理解能力，例如，對實驗的理解上是否清晰，是否更具科學性和創新性等；其次，要看學生對實驗內容的應對能力，例如，實驗過程中他們能否正確操作，遇到問題能否快速解決，解決的方式是否更具創新性等方面，這是對學生創新性能力培養的重要階段；另外，要看他們的綜合解決能力，其中包括能否規范書寫實驗報告，能否準確的對結果進行處理和分析，能否將整個實驗報告內容以題目研究成果的方式進行整合。這方面能力的培養對學生科技寫作是非常有幫助的，甚至對將來他們從事科研工作也是大有益處的。

三、設計性實驗的成績評價

首先，設計性大學物理實驗可以培養學生的逆向思維能力。在設計性大學物理實驗中，大學生能夠設計出多種實驗方案。這是一個由實踐到理論、又由理論到實踐的活動過程，這種過程能使學生牢固地而又透徹地掌握所學的理論知識。在設計性實驗的實踐過程中，引導并啟發學生應用因果關系的可逆性去解決實驗中的具體問題。通過觀察得到的結果或現象去找尋產生的原因，這是一種逆向思維過程。而逆向思維對學生的創造力的培養是非常有益的，因為逆向思維可以促進事物的變化和發展，它的思維品質要比順向思維更高。其次，設計性大學物理實驗能夠培養學生創新能力。設計性大學物理實驗不僅使學生消除了只會使用儀器的表象了解，認識到了儀器的測量原理，而且還啟發了學生們多思考、多動手的自主學習習慣，同時還激發了他們廣開思路、逆向思考，培養創新能力。因此，設計性大學物理實驗能夠使大學生不單掌握了知識，而且還將這些知識轉化成了創新的能力，因而對學生們在將來的畢業設計、科學研究都是有促進作用的。

幾年來的設計性實驗的教學實踐表明，在大學物理實驗中開設設計性實驗，拓展了實驗題目，優化了實驗內容，豐富了教學模式，改進了評價方式，構建了學生自主學習和創新性學習的平臺，進一步挖掘了學生的學習潛力，提高了實驗教學的質量和學生的創新能力。

作者：敬曉丹 李義 單位：遼寧工業大學理學院