自制物理实验仪器在高校教学改革中的作用

　　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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