时间:2023-03-25 10:43:52
导语:在大学物理实验论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
1完善规章制度,强化实验室建设
规章制度是大学物理实验中心运行的基本保障。为保证实验室各项工作安全、有序、高效的运行[3],大学物理实验室建立健全《实验室安全管理制度》《大学物理实验室应对突发安全事件处置预案》《大学物理实验室设备的监测、检测和维护制度》等一系列实验室制度,并利用教研会、班会、上课等时间对教师、学生进行全面培训,同时还增加了一些新的规章制度,比如在《实验室仪器借还制度》中,为突出强调实验室在教学、科研、服务社会等方面的作用,制度中说明了借还仪器的相关规定、程序及归还日期;在《实验室管理规章制度》中细化了在实验室管理上的一些具体操作流程及细则,包括实验教师、实验室技术人员、管理人员的职责。为充分调动实验技术人员的主观能动性和工作热情,营造一种积极的、和谐的、良性竞争的工作环境,更好地利用实验室资源,提升学生的实践动手能力,特别推出了《实验室环境卫生管理办法》,该办法的出台,使各实验室的使用人认真负责,各间实验室的面貌焕然一新。为了充分发挥实验室的资源共享优势,增设了开放实验室,同时出台了《大学物理实验室开放方案》和《实验室学生守则》满足不同学生的需求,为学生提供各种类型的实验,使学生自主选择时间和实验项目来做感兴趣的实验。
2完善实验教学体系、内容和方法
2.1减少验证性实验,增加开放性实验
对于无专业依托公共基础课的大学物理实验教学现状而言,开设的项目如果以基础类的验证性实验为主.不但学生觉得枯燥无趣,而且也不能发挥学生的主观能动性和创造性。因为这类实验虽然可以巩固所学的理论知识,但是学生通过查阅相关资料、简单地测量就能获得实验结果,学生认为实验课老套死板,同时也缺乏挑战性。为了使学生积极踊跃地进行动手实践,笔者学校大学物理实验教学实行开放式的管理模式,通过在教学内容上增加一些常用仪器的操作实验,学生可以在实验室与实践教学综合服务平台网上预约开放实验项目,通过实验过程管理,学生可以更好、更快地掌握相关仪器的原理和操作方法,逐渐提升学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。开放期间学生积极主动申请去实验室进行实验,同时根据学生的层次、特点、实验基础、兴趣爱好,选择相应的实验内容,学生主动通过教材、网络教学平台、网上查阅资料等参考资源来进行实验的预习,真正调动了学生学习的热情,提高了学习的主动性和积极性。采用开放式教学,实现了实验项目、实验时间、实验教师、实验资源等方面的开放,真正形成了以学生为主体、结合专业特点的教学模式。全面开放式的实验教学管理模式,从实验内容和实验时间上给予学生充分的自由选择,使学生的个性得到充分发展,学生可以按照自己的时间安排自主选择实验项目、预约实验时间,并按照所选择时间去做实验,有利于实现因材施教,培养了学生的自我管理能力。
2.2注重综合性、设计性实验教学
大学物理实验课程在实验项目的选择上更注重综合设计性实验教学的开展与研究,综合性、设计性实验不仅能够提升学生自我设计能力,也培养了学生综合应用实验仪器、选择实验方法等方面的综合能力,学生根据所选实验项目进行自我选材设计实验,并在教师的指导下进行改进完善实验,最终完成大学物理实验的设计与研究。学生通过实验知识的掌握进一步巩固大学物理理论知识,促进理论知识的掌握,与此同时,理论知识的理解也进一步提升了实验技能,形成理论实验相互促进的良性循环。
2.3注重学生学习过程和实践能力的考核
传统的考核方式较单一,我们的做法是结合学生自身的特点,改革了大学物理实验课程的授课组织形式和成绩考核办法,整个过程更加注重学生学习过程的考核,以学生的整个实验过程作为考核的原则,制定了以平时的各个教学环节为基础,以学生实验过程中的实际表现为第一手材料的实验成绩评定办法。平时成绩包括课堂出勤、课堂操作表现、实验报告、实践活动等多种模式相结合的方法,多元化的考核评价机制,科学全面地考核学生的实验能力。改革期末实验考试模式,实行操作考试,考查学生操作能力的同时,也考查学生的数据处理能力,全面考核学生的实验能力。平时成绩中实践活动这一项目的设计,体现在每个实践活动评分标准的设计都体现结合专业的特点,促使学生积极参与每一次实践活动。这样的考核方式不仅体现了服务学生成长的需要,也融入了服务学生专业学习的要素。操作考试的特点体现在:第一,时间的开放。学生可以在操作考试周的规定时间内预约进行考试,学生们积极踊跃地备考,并在规定的时间来参加考试。第二,内容的开放。将该学期所学习的所有实验项目设置为考试的内容,学生考试前10min抽签来决定所考的实验项目,这样的设计使学生考前认真复习每一个实验项目。第三,评分上的开放。根据学生的操作表现及数据处理过程,实验老师现场给出分值,学生能够在第一时间掌握自已的学习情况,为下一步学习做好铺垫。
一、大学物理实验教学模式改革的必要性
1.教学模式单一。处于当代教育发展环境下,新课程改革进一步深入,高校的教育理念也要进行相应的创新:转变以往单纯的对学生进行知识机械灌输的教学模式,把精力投入到提升学生知识能力的教育过程中。就大学物理实验教学而言,科学创新精神和实践动手能力是其不可或缺的内容。但是在以往的物理实验教学过程中,单纯机械的验证相关理论知识成为高校物理实验中的主要教学内容,大学物理实验教学模式过于机械和单调,学生的创新能力和实践动手能力难以得到有效提高。并且在实践教学过程中,往往是学生被动接受教师的实验安排,制定实验步骤、组织仪器设备等内容都是由教师来准备,实验方法和实验数据的记录也通常是由老师来完成,而学生只是对教师实验过程的一个机械模仿。这样机械化的教学模式严重阻碍了学生动手能力的培养,束缚了学生的创造性思维,不利于学生的科学素养的建立,基于此,改革现有的大学物理实验教学模式,提高学生的实践创新能力成为物理教学中的一项迫切任务。2.教学方法和教学内容落后。传统的物理实验教学方法是“教师统领实验过程,学生机械模仿”,在此过程中,学生只是被动的接受知识,没有充分发挥自身的主观能动性。久而久之,学生会对教师形成一种依赖心理,在具体的实验过程中“会看不会做”,并其怠于思考,使得学生形成一种模仿的思维定式,难以有所突破。学生学习的自觉性受挫,难以主动去发现问题并解决问题,不利于实践创新能力的提高。另外,物理实验教学内容比较落后,没有很好的体现学科之间的共融性。大学物理实验内容也基本是验证性和测量的,利用学生的创新思维,出于学生自己的创造能力来设定的带有研究性的内容相对匮乏。正是在此基础上,与国外培养的物理实验人才相比,中国物理知识方面的人才理论知识可以很丰富,但是具体到实践操作中,却难以有效的将理论知识与实践相结合,而创新精神和独立思考的能力更是缺乏。
二、大学物理实验教学模式改革的优化策略
(一)改革物理实验教学方法
传统的物理实验教学方法中,采取的是教师灌输,学生被动接受的方式。实验操作过程中,教师预先告知学生这次的实验目的,并且在此基础上,教师还会详细的为学生讲解实验原理、实验方法、实验步骤、实验过程中需要用到的仪器及其使用方法,并且还有相关的数据记录、数据处理等信息。更甚者,有的教师为了使学生更加明白本次实验的过程和步骤,在实验开始之前把整个实验过程在学生面前演示一遍。在此基础上,教师在进行物理实验教学之前就没有必要让学生对将要传授的内容进行预习,学生也不需思考,这样就对学生的学习造成了一定的负面影响。学生对教师的实验过程也产生一种依赖性,在教师做完相关的实验后,很多学生沉溺于教师的实验过程中,却难以理解其中涉及到的科学原理。也正是因为此,学生缺乏实践操作的机会,没有一定的实验操作经验,难以促进动手能力和创新能力的提升。即使是在具体的物理实验过程中,教师也是为学生准备好一切,学生也不需要深入思考,只要按照教师给定的步骤加以演示就可以了。这种机械的实验过程严重违背了学生的认知特点和认知发展规律,限制了学生学习的主动性和积极性,不利于提高学生的思维创新能力和实践应用能力。鉴于此,在具体的物理实验教学过程中,教师要充分尊重学生学习的主观能动性,适应现代课程改革的要求,把课堂还给学生。在此基础上,教师要改革物理实验教学方法,可以从以下三方面做起:1.打破传统的教学方式,以“学生预习,自主学习”为主,“教师引导”为辅。教师在物理实验过程中,需要对实验仪器和原理细致的介绍,牵涉到具体的实验步骤和测量方法,教师要利用学生的自主创新能力,激发学生的创新思维,让学生自行设计完;2.将物理实验课以选课的形式出现。物理实验课中会有学生必做的实验,除此之外,教师还可以以学生对实验课的实际需求为依据,结合学校对物理实验课程的安排,在实践发展的基础上为学生开设选做实验项目。既然是选作项目,那么学生就可以根据自身的实际学习情况和实验能力来自主安排,在自己动手的过程在提升动手能力和实践操作能力。教师通过这样的教学安排,一方面可以锻炼学生的基本实验技能,另一方面又可以最大限度的调动学生学习的主观能动性,同时,学生自觉发现和处理相关问题的能力也可以得到进一步提升。3.随着时代的进步,计算机信息技术的应用范围越来越广泛,紧跟时代脚步,高校物理实验教学中也应扩展计算机的应用范围。计算机在高校物理实验中有很高的应用价值,例如利用计算机来操控实验的过程,收集相关的物理量,快速的将实验数据记录下来等,另外,利用计算机实施拟合分析,制作图标等内容也是其应用表现。除此之外,教师利用计算机进行辅助教学,进行计算机管理,也属于计算机在物理实验教学过程中的应用范围。当然,计算机在物理实验中只是一种辅手段,它的应用可以方便物理实验的进行,促使学生加深对物理原理的理解以及对实验方法的掌握,在物理实践中的应用仍是十分必要的。
(二)创新物理实验教学内容
就现在很多大学开设的物理实验课程而言,验证性实验是其最主要的表现内容。而相对应的,以学生的实际发展需要为基础,集科学性和设计性为一体的实验内容则比较少。基于现代的经济发展环境,这样的设置体系会妨碍高校对实践应用型人才的培养,学生进行实践创新的发展空间也被缩小,而学生通过实验也难以提高自己分析问题和解决问题的能力。在一些高校中,受到学校生源条件的限制,在具体的物理实验过程中,学生和实验仪器一对一的现象并不少见。在此发展条件下,教师通过引导,使学生自己动手做实验,来进一步提高学生的动手能力和实践操作能力,同时也间接的加强了学生分析和解决实际问题的能力。但是在有些高校中,受到学生人数的限制,物理实验课基本上是两到三个学生共同做一个实验,这样的分配会在一定程度上激发少数学生的惰性思维。因此,他们在物理实验中只是机械的记录相关数据,而没有主动动手和主动思考的习惯,这样的话,这些学生就难以在具体的物理实验过程中得到锻炼,有些学生甚至对此感到厌烦。另外,如果高校设置的实验项目有限,而其中的学生人数却过多,那么物理实验就难以适应学生的发展需求,也不能有效做到与物理理论知识课的同步。鉴于此,高校在开设物理实验课的时候,要充分结合院校学生的实际水平和发展需要,以现有的物理实验仪器为载体,调动学院教师的力量,以本院校中的物理实验教学为基础,科学编写相关知识的物理实验讲义,其中涉及到的内容要充分体现物理实验的实用性,并且在其中详细阐明某项实验在某些专业中的应用。以此物理讲义为标准,学生在做某项实验时,就不会产生这项实验与所学专业有何关系的疑问。另外,为了适应社会对人才的需求,迎合现代科技发展的需要,同时也为了适应社会对实践应用型人才的需求,高校的物理实验课程中可适当融入一些富于实践操作性的实验项目,例如自行车及钟表的拆装等内容。社会在不断发展,高校中的物理实验也要与时俱进,为了进一步与社会科技发展接轨,高校要根据自身的实际发展情况和学生对自身能力的需求,适时改革物理实验讲义,使得物理实验讲义为学生提供实验参考的同时,也能跟上时展的步伐。高校为了加强物理实验教学的影响力,也可以迎合学生的对物理实验的兴趣,举办物理实验设计大赛,使得高校学生更好地适应现代科技的发展。
(三)定量考核与定性考核相结合
物理实验过程中,物理实验的考核体系对科学判断学生的实验能力和评价学生的实验成绩具有重要的影响。物理实验不同于理论知识学科,在它的评定过程中,物理实验成绩占据重要地位。正是鉴于这种学科的特殊性,其考核体系才更加需要完备。对物理实验成绩进行评定的过程中,教师往往以实验报告的形式来加强对学生的考察,但是在具体的操作过程中,这种考察形式具有一定的弊端,实验报告是以纸质的形式出现的,教师看到的只是学生实验的结果,而难以看到学生实验的整个过程。并且在这种考察形式中,即使学生不做实验,也可以提交一份完整的实验报告,因为学生可以抄袭其他学生的实验数据实验记录。鉴于实验的准确性和科学性,教师又很难发现实验报告中的这些弊端。因此,教师在实际的物理实验评定过程中,一定要创新实验考核机制。在此,笔者建议利用定量考核与定性考核相结合的方式。在具体的考核过程中,教师要充分考虑到学生各方面的能力,考察的内容不能过于单一化,学生对实验方法和技能的掌握,学生对待实验和相关实验问题的态度等内容都要纳入考核体系,教师都要加以科学化的考察。从一定程度上说,这种全方位的考察,也是对学生学习积极性和学习主观能动性的一种激发,让学生充分重视物理实验的过程,也让他们明白物理实验考察不只是一种简单的成绩判定,更是一种实践能力和动手能力的考察。同时,也充分体现了评定的科学性和公正性。此外,口试、笔试以及现场操作等方式也可以被应用到成绩考核中,为学生营造良好的实验考核氛围,加强学生对物理实验的兴趣,力争考核标准更加科学,能全方位、公正地对学生进行实验考核。
综合来说,高校物理实验不仅能提高学生的实践应用能力,考察学生对理论知识的运用能力,还能培养学生独立分析和解决问题的能力,强化学生创新思维能力。结合现代的经济发展环境,社会对人才的培养也提出了更高的要求,实践应用型人才受到社会的普遍关注。而高校中的物理实验则着重培养学生的动手能力和观察能力,迎合了社会对人才的需求趋势。在此基础上,高校要进一步适应现代经济社会的发展,明确大学物理实验教学中存在的问题,从物理实验教学方法、物理实验教学内容和物理成绩考核体系三方面来改革大学的物理实验教学模式,在此基础上有效促进大学物理实验教学效率的提高。
作者:薛禹 单位:北华大学物理学院
参考文献:
[1]朱婷,王春霞,韩财宝.独立院校大学物理实验教学模式改革初探[J].物理与工程,2014(S2).
关键词大学物理实验教学改革质量体会
一、引言
物理学是一门重要的基础学科,是整个自然科学的基础。而其中的物理实验在培养高水平的工程技术人才中具有不可替代的重要作用。特别是在当今的经济社会发展中,突出物理实验能力培养,卓有成效的实施教学改革,不断提高教学质量意义重大。通过教学实践,作者深刻的认识到,加强实验室建设是提高实验教学质量的重要条件保证,明确实验课程的定位与教学目标是教学实施的基本原则,深入开展教学改革是提高教学质量的有力推动,积极开展教学研究活动是提高教学质量的有效方式,严格实验成绩管理是保证教学质量的必要手段。做好上述工作,会给物理实验教学工作带来新的起色。
二、加强实验室建设是提高实验教学质量的重要条件保证
纵观千年来科学技术发展史,可以看出科学实验起着关键性作用。实验室的建设发展已经达到了高度繁荣阶段,它发挥着科学技术手段的巨大效能。这些效能体现为:在实验室里,人们可以排除一些次要因素或偶然因素的干扰,把研究对象固定在某种人为环境和条件下进行考察;实验室的科学研究,可以导致基础科学实现理论上的新突破;在实验室里,人们可以用模拟的方法重复某些现象;实验室能为开拓全新的生产领域打下基础;实验室是科学转变为直接生产力的中间环节;实验室可以缩短科研成果转化为生产技术的周期。总之在现代科学技术的条件下,实验室的科学地位日益突出,这个趋势是与实验室具备的多方面的效能分不开的。
对于大学物理实验课程肩负着培养学生的基础性实验的训练,实验室发挥应有的效能如何,与其实验室建设密切相关。我校非常重视实验室建设工作,2000年以来学校对大学物理实验室建设投入经费近300万元,实验的硬件条件得到了极大的改善。教学大纲规定的内容100%开出。每个实验课题实现1人1组独立地进行操作,充分锻炼学生的动手能力,为有效的提高实验教学质量提供了良好的条件保证。
三、明确实验课程的定位与教学目标是教学实施的基本原则
每门课程应有明确、客观、准确的定位和教学目标,它是教学实施中要遵守的基本原则,物理实验课程也是如此。物理实验课程及教学目标是:
1、物理实验课程的定位。实验是科学理论的源泉,由物理学倡导的用实验观测和定量探索自然,总结规律的科学方法,是一切现代科学工程技术的基础方法。大学物理实验是对理工科类各专业学生进行科学实验基本训练的一门必修的公共基础课。
2、物理实验课的教学目标。第一、帮助学生进一步掌握基础物理理论。学生通过自己动手实验,观察现象,可以获得比课堂上讲授更为深刻的感性认识;又通过对实验结果的分析、验证,使感性认识进一步深化上升为理性认识,从而达到深刻理解、正确掌握物理理论的目的。特别是有些实验把较为复杂的科学技术问题进行简化剖析,突出主要因素、找出主要因素的内在关系,这不仅有助于学生正确的掌握重要的基本物理理论,而且可以帮助他们扩大知识领域,灵活应用这些基本理论。
第二、培养学生具有科技工作者所必须的实验能力和素质。包括:让学生掌握常用科学仪器的基本原理和测试技术,熟悉基本实验方法和程序,养成实事求是的科学态度,理论联系实际的学风以及严肃认真、对学术负责的好品德。上述实验能力和素质实际上是一种综合能力的训练。它不仅表现为会做实验,更表现为对实验方案的设计,实验中的分析研究,实验后的总结与提高;同时也包括实验者的科学态度、求实精神和发现问题、分析解决问题的能力。
四、深入开展教学改革是提高教学质量的有力推动
我校大学物理实验课程组以“提高起点,精选题目,优化内容;注重个性,培养技能,提高质量”为教学改革的指导思想,结合学校特点,2003年以来课程组两次修订了“物理实验”课程教学大纲,在大学物理实验教学改革方面作了一系列扎扎实实的工作,对提高物理实验教学质量起到了强有力的促进作用。其中主要的教学改革工作为:
1、坚持实验内容的先进性和前沿性。确定实验教学内容时,坚持提高起点,精选题目,优化内容的指导是想,避免与中学实验的重复,避免较低层次的实验开设,精选、优化实验内容,坚持物理实验教学内容的先进性和前沿性。2000年以来,我校的大学物理实验条件得到了极大的改善,仪器设备得到了大幅度的更新,目前有60多个实验题目,其中更新率约为50%。开设的核磁共振实验、太阳能电池特性测量、温度传感器实验等充分体现了教学内容的先进性。此外,任课教师中70%的教师主持或参与科研课题,在主讲实验课程中结合自身的科研经历和有关前沿科学技术(如:纳米技术、光电技术等)有机地向学生渗透,让学生“既见树木,又见森林”。2、建立先进的实验教学模式。根据实验教学发展的需要,2003年以来,我校大学物理实验教学模式逐步实行层次化、模块化,并不断进行完善。按实验性质和实验方法将实验课题主要划分为三个层次,第一层次:验证性和训练性实验;第二层次:综合性实验;第三层次:设计性实验。此外,还开设了创新性实验、研究性实验等。尽可能地按照力、热、光、电及近代物理等体系开设出各种层次的实验,实现实验内容模块化,按照认识规律实施教学,有利于学生对教学内容的掌握和实验能力的培养。
3、坚持教学方法的先进性。物理实验教师努力钻研教学理论,依据教育学、心理学原理,遵从教育、教学规律。在讲清基本原理的基础上突出重点和难点(如不确定度概念、误差分析、杨氏弹性模量测量的技巧等),努力强化“三基”训练。结合不同教学内容,采用了灵活多样的教学方法。如:对于基础性实验(如:固体密度测量、示波器的使用等),采用启发式、引导式的教学方法,讲解与示范相结合;对于综合性实验(如:冲击法测螺线管磁场、声速测量),充分调动学生的积极性和主动性,采用讨论式、提案式的教学方法;对于设计性和研究性实验(如:太阳能电池特性测量、用电位差计校准电表),采用研究式、答辩式的教学方法,培养学生增强自我探索的心理意识和习惯。利用先进的教学方法,激发学生对自然科学现象的兴趣,促进学生对现象、模型、概念和原理的深入理解。
4、实现实验教学开放化。为适应实验教学发展的需要,大学物理实验从2005年9月起在校内率先实行开放式教学,学生自主在网上选择实验题目及上课时间,学生成绩实行计算机管理,建立了网上实验教学基本平台,为发挥学生积极性、加强个性培养提供了充分的自由空间,实践表明效果良好。物理实验在对学生时间和空间开放的同时,我们更重视的是教学内容、教学方法、教学手段的开放,教师不断树立以传授知识和能力培养并重的思想,将学习的主动权交给学生,激发学生学习的主动性和积极性,实现“教”和“学”的全面开放。教学实践表明,物理实验教学开放化受到了学生的普遍欢迎。
五、积极开展教学研究活动是提高教学质量的有效方式
大学物理实验课程组经常开展教学研究活动,推动了教学改革工作的不断深入,并取得了明显的成效。主要做法有:
1、课程建设群策群力。我校大学物理实验课是校及精品课程,大学物理实验课程组积极研讨实验室建设、课程建设等问题。如实验室建设规划,课程建设规划,教学大纲的制定,教学日历的制定,网上资源的扩展及内容的更新等,集中集体智慧,深入进行讨论和研究,使得制定的规划及文件即与时俱进又切实可行。
2、集体备课互相提高。教学中,坚持集体备课,对大纲中的内容做统一要求。鼓励每位教师参与课程内容的改革。根据教改立项要求,课程组对教学中的难点内容(如物理实验绪论等),由教学经验丰富的教师做专题讲授,共同研讨,互相提高,效果良好。
3、教学交流互相学习。教师间坚持开展教学交流活动,包括会议交流、同行听课检查交流,评价实事求是,互相促进,互相学习,形成了良好的教学交流气氛。
六、严格实验成绩管理是保证教学质量的必要手段
我校大学物理实验课程组十分重视对学生实验成绩的考核,有严格的学生成绩考核规定,考核规定在教学实践中得到全面的贯彻落实,对保证教学质量起到了重要的作用。成绩评定包括以下内容:
1、实验报告评分规范。各实验课题有统一的评分标准,实验报告成绩评定中,每份实验报告满分10分,其中预习1分,课堂操作4分,实验数据及数据处理、回答问题5分。指导教师评阅实验报告按照评分标准进行,评分规范。
2、总成绩评定公正严格。学期总成绩评定,按规定所做实验题目的得分之和除以应完成的实验题目数,所得的平均分数作为实验成绩的分数。按照不同分数段制定优、良、中、及格、不及格标准。如果旷课一次在上述评定成绩中降一档,如果旷课两次及以上其学期成绩按不及格记。成绩的确定公正严格。
3、实验成绩管理科学。学生实验成绩输入微机保存,总成绩由计算机处理,在保证成绩计算正确性的同时,提高了工作效率。主讲教师按时报送实验成绩单,提交给教务处和相关学院。成绩计算及管理科学化。
一、大学物理实验课程地位与作用
大学物理实验是理工类本科各专业的一门基础课。通过该课程的学习,学生对物理知识、物理思想、物理思路等方面的知识会有较全面的认识掌握,受到必要的实验技能训练,为学习专业知识以及从事工程技术工作和科学研究打下良好基础。大学物理实验教学应该以提高与培养学生的科学素养为目的。
二、大学物理实验课程教学面临的问题
1.学生对大学物理实验课程认识不足。
大学物理实验分别在电子系各本科专业、机电系各本科专业、计算机系各本科专业开设。学生的专业背景不同,对所做的物理实验兴趣也不同。不少学生认为大学物理实验和自己所学专业相差太远,学了也没有用,对大学物理实验不感兴趣。不可否认,目前一些学生实用主义思想较为严重,对大学物理实验教学的认识存在误区。但我们这种教学安排是否有值得改进的地方呢?本人认为可以尝试进行大平台课程模块设置的实验教学方式,结合不同专业开设一些跨学科的综合实验项目,在大学物理实验大平台下将所有的大学物理实验项目组成若干个实验模块,让不同学科的学生选择不同的实验模块,满足不同学科学生的学习需求,满足个性化教育,激发学生主动学习的热情。把大学物理实验与专业有机结合起来,相信能达到事半功倍的效果。
2.学生理论知识基础跟不上。
受高考模式的影响,相当一部分学生物理知识薄弱,理论知识基础跟不上,在预习过程中感觉难度较大,甚至有不少学生抱怨一些物理实验,做完实验后仍似懂非懂,不知学了些什么。为了解决这个问题,本人认为可以组织部分教师,对部分物理实验内容撰写有关实验背景、原理、方法的详细介绍,以网络课件的形式,提供给学生课前或课后浏览,使学生深入理解物理实验的思想、原理、方法和应用,激发他们的学习热情和积极性。
三、大学物理实验教学思考与改革
1.实施开放式的管理、创新性的实验教学。
传统的实验教学模式为:教师指定方式方法,演示实验过程,学生进行模拟操作。这样虽然能使学生规范操作,但同时也局限了学生的思维和方法,使学生感到实验枯燥呆板,缺乏学习激情。所以我们倡导进行创新性的实验教学。在创新性的实验教学中首先我们应该实行开放式的管理,充分利用现有的资源,把实验室和计算机全面开放。实验室开放不仅是时间空间上的开放,更重要的是教学内容、教学方法、教学手段的开放,是观念意识上的开放。实验室中应引进现代化的教学手段和管理手段,改变以知识传授为目标的价值取向,树立以传播知识和培养能力并重的原则。而在创新性的教学中,“教”应向“学”全面开放,将学习的主动权交给学生,激发学生学习的主动性和积极性。在实验教学网络化和学生创新能力的培养等方面应加大投入,以加快开放实验教学的进程,进一步提高物理实验教学的质量和教学效应,让学生在有限的时间里获取更多的知识。此外,在物理实验中引入计算机辅助是很有必要的。总之,通过开发式的管理及创新性的教学,能全面地发展学生的主观能力,全面培养学生的创新精神。
2.实行分层次教学。
基于学生认知能力和个人兴趣的不同,实验教学的改革要尊重学生的个体条件,要为学生学习科学实验方法和技能营造一个较为宽松的环境,让他们在时间、空间、实验内容和课题上都有较大的选择性和自由度。这样能力略低的学生在这里可得到实验技术的补充,部分爱好物理实验的学生会有发挥潜力的场所,并获得结合运用所学知识设计实验的能力和口头答辩能力。实行分层次教学,因材施教,有利于全面提升教育教学质量。
3.改革实验报告的写作。
传统的实验报告有利于进行规范化书写,但不利于学生科学论文写作能力的培养。我们尝试了这种做法:对于基础型实验,可以使用标准实验报告纸,上面有分项目提纲,使学生知道实验论文的大致框架,逐步进入规范论文的写作;对于综合型实验,要求学生把实验报告当作小论文来做,要求写成论文式实验报告;对于设计型实验,要求学生把报告当做科研立项报告来做,写成立项申请书和结题报告式的实验报告。通过这个过程把实验结果与理论分析结合起来,可以提高学生科学的归纳总结逻辑推导的能力。
四、深化课堂教学改革,提高实验教学质量
1.加强对全体学生的思想教育。
教师应提高学生对实验教学重要性的认识,克服“重理论,轻实践”的思想,让每一位学生都能上好每一节实验课,认真地进行操作和训练,独立地完成各项实验任务,不断在实践中提高自己的动手能力和操作技能。当然,思想教育不只是辅导员教师的工作,而是我们所有教师的职责,要贯穿于每一个学生和每一堂课中。
2.深化实验教学改革,创新实验教学模式。
大学物理实验教学的改革和创新,是为了适应大学现代教育快速发展的需要,有利于为社会培养更多的高技能应用型人才。要更新思想,改变观念,破除旧的不适应现代教学要求的教学模式。可以采取以下一些措施:
(1)重视学生的主体作用,以人为本,树立以学生为中心的教育观念和服务思想;在实验教学的过程中,尊重学生的自由发挥,鼓励学生自己选择项目,发挥各自的特长;重视培养学生的“探究”品质,为学生的创新提供广阔的平台;提倡讨论、兼收并蓄的精神。
(2)修正校内实验的内容及项目,除必修实验项目外,应增加选修实验项目和综合性、创新性实验项目。加大探索性、创意性实验,为创新能力的培养提供良好的环境。在保证基础实验项目的前提下,可化分层次,因材施教,强化开放性、设计性,按预备实验、基础实验、课程设计实验、现代专题实验等进行分层次教学,突出学生创新能力的培养。
(3)改革传统的“灌输式”、“以教师为主”的教学方法,提倡“启发式”、“讨论式”的教学方法。实验教学中,要营造一个民主、平等的氛围,力求创造一个轻松、活跃的课堂气氛,提高学生对实验的兴趣和热情,变被动为主动。实验教学中要大力提倡采用现代教育技术,如:多媒体技术、网络技术、仿真技术、计算机课件制作等,使实验教学生动活泼,效果逼真。
21世纪高等院校面临的一个重大的任务就是培养创新型人才,如何使目前高等院校的实验教学示范中心适应这一任务是一个重要的研究课题[1-2]。物理实验教学是理工科院校本科生的重要基础课程,是学生进入高校最早的必修课程之一。课程内容丰富、课程时间长,而且涉及所有理工科专业学生。所以如何培养学生科学实验素质、提高学生实验创新能力、满足不同层次、不同专业学生对物理实验课程内容的需求,是目前国内高校物理实验教学中心研究的主要课题[3-6]。在近几年的物理实验教学中我们提出并实践了“层次—递进—素质互联一体化的教学新模式”。新模式教学实施过程中包括了各种教学元素,例如课程体系、内容、教学方法、教材等。我们在实施过程中优化了多种教学元素[7],例如:教学模式结构一体化课程体系层次化实验知识递进化教学手段、方法多样化融入教材注重实验效率激发学生兴趣和拓展研究个性学生创新团队产生。实践表明,该模式是一种行之有效的物理实验教学新模式,取得了成效显著的多项标志性成果。1层次与递进互联教学新模式与实验中心建设有机结合所谓“层次、递进”,是指将课程体系内容的展开为“层次化”,使课程内容与教学方法的实施,按由浅入深、从基础到研究的秩序进行,使课程的实施逐步“递进化”。分层次、递进式教学模式突出了学生的主体地位,转变了教与学的关系。其特点与作用表现在:教学新模式转变了学生学习方式;加强学生自主性学习能力培养体现了课程教学对人才培养的新模式,重点突出学生科学素质的培养。针对本科生自主性学习和研究性学习的特点,我们将分层次、递进式教学模式与物理实验必修、选修课的教学有机结合,采用3个实验教学层次并依次展开[8]:基础性实验(大学物理实验课程,全校本科生必修)提高性实验(近代物理实验课程应用物理类、光信息类本科生必修)研究性与创新性实验(物理实验新技术进展与专题实验,全校本科生选修,重点培养优秀生)。
1.1基础性实验课程特点:①以基本实验方法、基本实验技能、基本实验思想训练为主的、基本物理量测量的普及性实验;②以逐步培养学生自主性学习为主题的开放性基础实验(包括预备性实验、网上实验及多媒体课件实验等);③内容丰富(力学、热学、电学、光学等)适应不同专业学生需求。基础性实验教学的要求:(1)对学生要求:①独立完成实验全过程,每个实验结果数据经教师签字认可,实验结果数据处理正确,能够撰写符合规范要求的实验报告;②通过基础性实验训练,基本掌握物理实验中常用的实验方法,例如比较法、放大法、转换法及传感器法、干涉法,补偿法等;③在基本实验训练中能够进行常用物理量的一般测量,如电阻、电压、电流、磁感应强度、长度及微小长度,温度(含热电偶测温)、折射率、液体浓度、光强度等物理测量;④了解常用实验仪器性能,并学会使用方法及操作技能,如测长仪器、电桥、测温仪器、计时仪器、分光计、共振仪、He-Ne激光器、半导体激光器、固体激光器、干涉仪。(2)对教师的要求:授课讲稿必须说明每个实验的目的、要求和实施细则、授课时间、拓展思维性的实验主题或能够启发学生既动手、又动脑的实验问题;注重学生实验过程中的实验灵感的培养,激发学生实验兴趣;对学生的实验结果进行讲评,批改全部实验报告,并指出实验报告中的问题和不足。(3)对实验人员要求:学生实验情况及时反馈,征求每位学生对实验仪器使用情况意见,每位学生实验完成后,按实验桌号(仪器号)填写实验仪器使用情况记录本,包括实验仪器使用的满意度(仪器完好率、性能、稳定性等)提出意见或建议,保证课堂教学仪器完好率达到100%。
1.2提高性实验课程特点:①在同一个实验中综合应用多种实验方法和技术的“综合性实验”;②由学生按课题的设计要求自行设计实验方案并独立完成全过程的“设计性实验”(完成方式:课内与课外相结合)。在实验类型与实验内容的安排上,将综合性实验与新技术实验有机结合(在实验训练中观摩现代技术测量仪器)。原则上每个实验大类配置1~2台反映现代技术水平和物理实验原理、方法紧密结合的实验仪器,例如在长度或微小量测量的物理实验中,配置了激光测距仪、电子水准仪等;在物理光学类实验中配置了光栅光谱仪、椭圆偏振测厚仪等;在电磁学物理实验中配置了B-H特性测试仪、磁光或电光效应实验仪等。通过综合性实验的训练与观摩现代技术实验仪相结合,有利于学生在实验过程中了解现代物理实验技术的发展及应用,有利于拓宽学生实验技术应用的知识面,引领学生站在新技术实验领域的高度去审视实验技术发展的过程,激发学生对实验的兴趣,培养学生的实验研究能力。
1.3研究与创新性实验研究与创新性实验的目的是在提高性实验基础上,通过对学生的科研基础训练,进一步提高其科学研究素质,锤炼其创新能力。训练的形式与内容主要有下述两类:①组织若干个围绕基础物理实验的研究课题,学生以个体或团队形式参与,采用科研方式,创新性地完成所研究实验项目;②结合教师科研项目,进行科研基础训练,在教师引导下,以学生个体或团队形式完成的研究与创新性实验项目。研究与创新性实验的步骤:创新性实验要求学生在教师指导下或自行提出某个实验原理、实验方法、实验条件、测量结果的数据处理方法等有创新的设想或一些新的构思,以书面形式提出初步方案送交创意性实验室或网上申请、登记,并约定实验时间。研究与创新性实验书面申请要求:①创新性实验题目。②要完成构思或设想的条件,是否要教师指导或自行完成。③重点要解决的问题,突出新构思或创新点。研究与创新性实验内容提示:①实验原理、方法及理论方面的创意性。②对提高或改进实验技能训练等方面的创意性。③基础实验原理、方法与小科技作品相结合的新思路、新方法。研究与创新性实验结果总结报告:①创新性实验技术报告(原理、方法、结果)。②创新性实验结果成败原因,提出下一步打算或设想。研究与创新性实验是激发学生创新意识、培养学生科研能力的重要途径,有利于学生在接受科研工作能力基本训练的同时,养成严肃认真、实事求是的科学作风,从而为培养高素质并具有创新精神的人才提供初步平台。
2教学新模式促进了实验教学手段、方法多样化
在“层次—递进—素质互联一体化的教学新模式”实施过程中,以6个结合为核心,培养学生科学实验素质,提高学生实验创新能力。(1)基础实验与网络技术、多媒体技术相结合。示范中心网站和国家精品课程网站上开辟了一个开放的、资源丰富的网络教学平台,丰富了课程资源,拓宽了教学的时间和空间,目前网上实验有68个。每个实验室都为多媒体实验室,所有实验都用PPT方式向学生进行实验前教学,内容丰富,效率高。此种结合方便学生实验过程中能察看课件内容去解决实验中遇到的问题。(2)基础实验与新技术、新方法相结合。原则上每个实验配置1~2台反映现代技术水平和物理实验原理、方法紧密结合的实验仪器。通过基础实验、综合实验的训练与现代技术实验的观摩和测试,有利于学生在基本训练实验过程中了解现代技术发展与应用,拓宽了实验技术知识面,引领学生站在新技术实验领域高度来审视实验技术发展的过程,激发了学生对实验的兴趣。(3)课堂教学中自主性学习与研究性学习有机结合。该结合促进学生在实验中逐步学会解决问题的能力。比如:通过热电偶测量温差实验,引导学生查阅资料,了解其他测温方法;在示波器基本实验中,出现了仪器故障或理论与实验不符合,通过启发和引导,鼓励学生自主排除故障或解决为什么理论与实验不符现象;对薄膜厚度测量的方法,在基本实验中学生掌握了劈尖干涉法,通过提高性实验又掌握了白光干涉法,通过研究性实验又掌握了椭圆偏振法,采用“递进式”学习法,有利于激发学生的求知热情,提高了学生的科学实验素质。(4)课堂教学与开放实验室相结合。物理实验中心所有仪器设备面向本科生开放,利用江苏省实验教学示范中心网站所有仪器设备名称、用途和图片等,有些仪器设备的介绍用展板挂在实验走廊,展板的内容为实验原理、用途、仪器主要性能及测试参数等。所有开设的物理实验必修和选修课程所涉及到的近百个实验向本科生开放,利用国家级精品课程网站,开辟了一个开放的、信息资源丰富的网络教学环境,丰富了课程资源,拓宽了教学的时间和空间。教师科研和学术思想面向本科生开放,在硬件(科研成果引入教学)和软件(提供一些研究性或创新实验项目,提示、建议研究的思路与方法等内容)上同步进行(5)“层次、递进”教学新模式与实验教材实时结合。实时组织编写了典型的实验教材[9],对实验原理、方法和实验过程进行透彻剖析,向学生提供了26个设计性实验案例、18个创新实验案例、17个专题实验仪器介绍,提高学生对实验方法和实验综合运用的能力,使其逐步积累在实验工程技术中广泛应用的现代物理技术,如激光技术、传感器技术、共振技术、微弱信号检测技术、纳米材料或薄膜制备技术等,激发了学生的求知热情,提高了学生的科学实验素质和创新能力。(6)课程考核内容层次化与合理性结合。该结合有利于激发学生实验兴趣和拓展研究个性。考核层次分为三部分:基础性实验(包括误差理论与数据处理方法考试)(50分)+提高性实验(50分)+研究与创新性实验(20分),满分为120分。评定等级:优≥90分,良≥80分,中≥70分,及格≥60分,不及格≤59分;凡超过100分的学生可优先安排创新实验和科研基础训练项目。