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        大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)模式探討

        2011-04-03 05:13:43陸培民
        大學(xué)物理實驗 2011年4期
        關(guān)鍵詞:開放式大學(xué)物理實驗室

        馬 靖,陸培民

        (福州大學(xué),福建 福州 350108)

        大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)模式探討

        馬 靖,陸培民

        (福州大學(xué),福建 福州 350108)

        提出與創(chuàng)新型教學(xué)方法相結(jié)合的大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)模式并進行了實踐,在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神方面取得了良好的效果。

        大學(xué)物理實驗;開放式教學(xué)模式;創(chuàng)新能力

        物理是一門重視實驗的科學(xué),物理學(xué)中的任何創(chuàng)新成果都必須經(jīng)過實驗的檢驗,物理學(xué)本身及理工科的發(fā)展都與物理實驗密切聯(lián)系,因此實驗教學(xué)在物理教學(xué)中占有極其重要的地位,它對于高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)有著不可替代的作用。高等教育法提出“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高等專門人才”的要求,大學(xué)物理實驗必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,強調(diào)探索與創(chuàng)新思維的訓(xùn)練,將大學(xué)物理實驗創(chuàng)新型教學(xué)方法和開放式實驗教學(xué)模式相結(jié)合,建立培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的新型實驗教學(xué)模式。

        1 大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)模式

        大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生進行科學(xué)基礎(chǔ)訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力,動手能力、創(chuàng)新精神及科學(xué)素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。在實驗教學(xué)中,著眼于每個環(huán)節(jié),探索符合新時代要求的教學(xué)模式,對培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新人才有著極其重要的意義。大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)模式即擺脫傳統(tǒng)封閉式實驗教學(xué)時空關(guān)聯(lián)的束縛,在運用開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)實驗教學(xué)時間和內(nèi)容的開放、實驗資源的開放、實驗教學(xué)方法及手段的開放及實驗教學(xué)評價體系的開放。開放式教學(xué)模式能發(fā)揮學(xué)生的主體地位,有效的培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、自學(xué)能力、動手能力及分析問題和解決問題的能力,有利于學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

        1.1 開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)

        目前高校網(wǎng)絡(luò)已非常普及,使用計算機網(wǎng)絡(luò)來進行實驗室管理成為了必然。學(xué)分制改革使學(xué)生有了更大的自由度和學(xué)習(xí)自主性、靈活性,學(xué)生可以更好地安排學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進程。開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為實驗教學(xué)提供了較好的輔助教學(xué)和管理平臺,為實驗教學(xué)改革提供了較好的技術(shù)支持。特別是實驗室開放選課給傳統(tǒng)的實驗室管理提出新的挑戰(zhàn)。開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)能實現(xiàn)實驗教學(xué)全過程的計算機管理,減輕實驗室管理人員的工作負擔(dān),提高了工作效率和服務(wù)水平。開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)由軟件和硬件兩個部分組成,以校園網(wǎng)(或局域網(wǎng))為平臺,將實驗教學(xué)的各環(huán)節(jié)進行計算機網(wǎng)絡(luò)化管理,使實驗課的選課、預(yù)約、上課簽到、實驗成績錄入、實驗成績查詢、實驗綜合成績生成等均在計算機上操作完成,從而實現(xiàn)實驗室資源優(yōu)化配置和共享。使實驗教學(xué)管理更加科學(xué)、規(guī)范,真正實現(xiàn)實驗教學(xué)管理的現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化。開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)軟件主要由“學(xué)生操作模塊”、“教師操作模塊”、“管理員操作模塊”及觸摸查詢一體機與服務(wù)器的“數(shù)據(jù)接口模塊”等操作功能模塊組成。開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)硬件主要由校園網(wǎng)(或局域網(wǎng))平臺、服務(wù)器、觸摸查詢一體機、LED電子綜合顯示屏等設(shè)備組成。開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的使用實現(xiàn)了實驗室管理的規(guī)范化、流程化和信息化,提高實驗室的教學(xué)質(zhì)量、管理水平和服務(wù)水平,為實驗室主管部門的宏觀管理和科學(xué)決策提供依據(jù),為實驗室評估提供詳實數(shù)據(jù),為實驗室全面開放提供有力保障。

        1.2 實驗教學(xué)時間和內(nèi)容的開放

        教學(xué)時間的開放是實驗室開放的基本形式和保障,是實驗室開放的基礎(chǔ),在開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)下,可以讓各專業(yè)學(xué)生根據(jù)各自的教學(xué)要求及排課情況,自主地選擇實驗項目、實驗時間、實驗指導(dǎo)教師,實現(xiàn)網(wǎng)上實驗預(yù)約。這樣,提高了學(xué)生做實驗的積極性和主動性。在時間的開放上,實驗時間開放又包括兩層含義:第一,學(xué)生進入實驗室的時間點開放。第二,學(xué)生做實驗的時間時數(shù)開放。也就是每項實驗在時間長短上沒有限制,每個學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況進行實驗,不同學(xué)生做實驗的時數(shù)不等。對于校綜合班和實驗成績優(yōu)秀的學(xué)生,試行實驗室“綠色通行卡”制度。這部分學(xué)生在實驗室開放的時間里,可根據(jù)實驗室儀器和座位情況,隨時進入實驗室進行實驗,并且實驗的內(nèi)容也可根據(jù)自身興趣或?qū)I(yè)情況自行選擇。

        但是僅有時間上的開放,沒有充實的內(nèi)容就會使實驗室開放的效果大打折扣。開放實驗的內(nèi)容,充分考慮了實驗教學(xué)改革的成果,通過改革傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)體系,以有利于對學(xué)生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高為目的,把實驗教學(xué)體系更加完美地建立在分階段和層次的新體系上。即,本科物理實驗教學(xué)分為三個階段:基本實驗階段;近現(xiàn)代、綜合與設(shè)計性實驗階段;以及科技實驗階段。對于不同層次的學(xué)生,按不同的目標(biāo)進行管理?;A(chǔ)層次的教學(xué)目標(biāo)定位在通過課程學(xué)習(xí),能獨立地完成一般實驗;提高層次的教學(xué)目標(biāo)定位在通過課程學(xué)習(xí),能獨立完成小型設(shè)計性實驗和綜合性實驗;創(chuàng)新層次的教學(xué)目標(biāo)定位在通過課程學(xué)習(xí),能有創(chuàng)造性地完成基本設(shè)計性實驗。具體地,基礎(chǔ)層次的學(xué)生教學(xué)管理的重點在于保證基本實驗和一般實驗;提高層次的學(xué)生教學(xué)管理的重點在于完成一定數(shù)量的設(shè)計性實驗;創(chuàng)新層次的學(xué)生教學(xué)管理的重點在于較好地完成全部設(shè)計性實驗。

        綜合與設(shè)計性實驗?zāi)苋媾囵B(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力、收集和處理信息的能力以及解決問題的能力,是一條培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑。綜合與設(shè)計性實驗要求學(xué)生自行設(shè)計實驗,靈活運用知識和技能進行創(chuàng)新性思維的實踐活動。在每次實驗前,教師要提出要求。學(xué)生根據(jù)題目和要求,去獨立查閱資料,制定實驗方案,在自己認真思考的基礎(chǔ)上,提出解決問題的設(shè)想,并列出所需實驗器材,在教師的指導(dǎo)下,進行操作,最后寫出實驗報告。這樣可以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動作用,最大限度地調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,變單向信息傳遞為雙向式、多向式信息傳遞與交流。在此過程中教師要發(fā)揮好主導(dǎo)作用.實踐證明,加強設(shè)計性實驗,能使學(xué)生的思路越來越廣,動手能力越來越強。學(xué)生每次成功后,總覺得有成就感,這樣就更加激發(fā)了學(xué)生設(shè)計實驗的積極性,而每次都會有一些較為新穎的設(shè)計方案,創(chuàng)新能力不斷提高。

        1.3 實驗資源及教學(xué)方法的開放

        實驗資源開放,不僅是指實驗室的所有實驗資源對學(xué)生全面開放,同時也是理工科院校共享的物理實驗教學(xué)基地。利用校園網(wǎng)的大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)管理系統(tǒng),保證了實驗資源開放的順利進行。實驗資源在網(wǎng)上全面展示介紹,為物理實驗的全面開放提供了物質(zhì)保證。實踐表明,實驗資源的開放,使學(xué)生能夠在實驗前充分了解各種儀器的功能、特點及使用方法,節(jié)約了實驗時間,提高了實驗效率,調(diào)動了學(xué)生的積極性,培養(yǎng)了學(xué)生對物理實驗的興趣。

        教師要以創(chuàng)新實踐激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情,應(yīng)設(shè)置較多的新的問題情景,以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題、解決新問題的能力,即對知識的應(yīng)用能力。創(chuàng)新意識能力與創(chuàng)新思維能力密切相關(guān),創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)應(yīng)該從培養(yǎng)學(xué)生的問題意識入手。在實驗中應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,可以讓學(xué)生在實驗室搞課外創(chuàng)新活動,做一些科技作品,維修儀器,設(shè)計實驗,遇到問題讓學(xué)生自己想為什么,自己回答怎么辦,一直探索下去,直到問題得到解決。通過解決問題,學(xué)生能夠明白自己哪些做法和想法是正確的,哪些是錯誤的。在與他人合作的過程中對自己和他人作出一分為二的評價,從而培養(yǎng)學(xué)生自我反思和正確的評價能力。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維可以考慮以經(jīng)驗為基礎(chǔ)逐步展開,同時引導(dǎo)學(xué)生對物理實驗現(xiàn)象像科學(xué)家一般進行創(chuàng)造性想像,促進創(chuàng)新思維能力的全面發(fā)展。

        學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),是通過創(chuàng)新的教育教學(xué)活動得以實現(xiàn)的。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生,讓學(xué)生多動手、多思考,引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生思考問題及實踐動手能力。通過指導(dǎo)學(xué)生研究問題和解決問題的實踐來訓(xùn)練和提高學(xué)生的創(chuàng)造能力,使學(xué)生有可能致力于某一知識的前沿,去探索未知領(lǐng)域,創(chuàng)造出更具有社會價值的新事物。為此,我們必須要提供一個良好的創(chuàng)新硬件環(huán)境,使學(xué)生通過實驗室這塊基地得以實現(xiàn)。此外,在具體的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,要注意提高學(xué)生的動手能力。根據(jù)形勢的發(fā)展和現(xiàn)代化教學(xué)的要求,優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容,改被動為主動實驗教學(xué),改變單調(diào)的演示、驗證性實驗,開放綜合型、設(shè)計型實驗,充分發(fā)揮學(xué)生自己的創(chuàng)新思維和想像能力,自己動手操作,獨立完成每一個實驗,從而提高其動手能力,拓寬知識面,改善知識結(jié)構(gòu),為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。

        在開放式實驗教學(xué)中,教師要從實驗現(xiàn)象、故障或異?,F(xiàn)象入手啟發(fā)學(xué)生積極思考,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)理論知識,獨立分析產(chǎn)生故障或異?,F(xiàn)象的原因,進而得出正確結(jié)論。要充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新意識,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。開放式實驗教學(xué)要真正做到“開放”,還必須改變傳統(tǒng)的“實驗一定操作”的觀念,善于在實驗教學(xué)中運用現(xiàn)代教育技術(shù)手段如多媒體教學(xué)、幻燈、錄像、CAI、計算機軟件、網(wǎng)絡(luò)等輔助實驗教學(xué),這樣既可以提高效率,又可以節(jié)省人力,如驗證性實驗運用計算機做模擬實驗,不僅能提高實驗結(jié)果的精確度,還可以緩解實驗設(shè)備緊張的問題。

        1.4 實驗教學(xué)評價的開放

        客觀公正地對學(xué)生開放性實驗的評價能促進開放性實驗教學(xué)的深入。因此實驗老師要對學(xué)生實驗成績的評定,要重視實驗的過程,特別是實驗過程中學(xué)生所表現(xiàn)的獨立分析問題的能力、解決問題的能力及創(chuàng)新意識等等。對于探究性、創(chuàng)新性和器材的替代性要給予高度的評價,積極地鼓勵,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué),探究科學(xué)的積極性。變知識考核為全面能力考核和綜合素質(zhì)考核,特別側(cè)重學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力的考核,對其實際能力進行全面的評價。全面考核學(xué)生的實驗?zāi)芰?包括學(xué)生的動手能力、思維能力、創(chuàng)造能力、設(shè)計能力、查閱資料的能力、提出問題的能力等等,即使學(xué)生在基礎(chǔ)常規(guī)實驗中完成情況一般,但在開放實驗中有獨特見解和創(chuàng)新的也應(yīng)給予較高的評價。通過實驗操作檢驗學(xué)生的動手能力和實踐能力;通過實驗報告考核學(xué)生綜合分析、處理數(shù)據(jù)和書面表達能力;通過創(chuàng)新設(shè)計實驗檢驗學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力。三者之和為實驗成績,總成績?yōu)楦鲗嶒灣煽兊募訖?quán)平均值。實驗成績的評定變知識考核為全面能力考核和綜合素質(zhì)考核,特別側(cè)重學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的考核,對其實際能力進行全面的評價。

        2 結(jié) 論

        以大力培養(yǎng)國家所需要的應(yīng)用型、研究型人才為指導(dǎo)思想,建立了一套與創(chuàng)新型教學(xué)方法相結(jié)合的大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)模式,讓學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,實現(xiàn)探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),開放式實驗教學(xué)就是在實驗的時間、空間、內(nèi)容、管理手段和評價上開放,分別從教學(xué)方法、教學(xué)管理、教學(xué)評價等方面進行了實踐探索并取得了良好的效果。

        [1]王月明,劉官元,董大明.網(wǎng)絡(luò)背景下大學(xué)物理實驗教學(xué)模式探討[J].大學(xué)物理實驗,2010,23(3):85-87.

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        The Exploration of Open Teaching Modelon College Physics Experiment

        MA Jing,LU Pei-min

        (Fuzhou University,Fujian,Fuzhou 350108)

        The open teaching model of college physics experiment and creative teaching methods werep roduced.The developments of students’creative spirit and cultivate p ractical ability for the app lica-tions of the new teaching model were introduced.

        college physics experiment;open teaching model;creative ability

        G642.41

        A

        1007-2934(2011)04-0102-03

        2011-02-08

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