【摘 要】演示實驗在大學物理實驗教學中占有非常重要的地位,本文對大學物理演示實驗課的教學模式做出介紹,該模式有利于提高學生的學習興趣,激發(fā)學生的探索熱情。
【關鍵詞】大學物理 演示實驗 創(chuàng)新能力
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)12-0042-02
大學物理是高等學校理工科各專業(yè)學生一門重要的通識性必修課。新形勢對大學物理教學提出了新要求:增加物理演示實驗,數(shù)量不少于40個,并且要逐年增加;演示內容要與科學技術接軌,使科學技術的進步成果滲透到傳統(tǒng)的經(jīng)典物理課程中。演示實驗區(qū)別于傳統(tǒng)物理實驗,它可讓學生直觀感受到物理現(xiàn)象,奇妙的物理現(xiàn)象可激發(fā)學生的興趣,由現(xiàn)象主動探求其原理,再在教師的積極引導下培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,適應社會對人才提出的新要求。
一 大學物理演示實驗的開設
我校于2012年開始籌建大學物理演示實驗室,2014年春季投入使用。演示實驗涵蓋力學、熱學、光學、電磁學及分子物理學6類近70個實驗,分6個學時開設,通過學生親身感受的方式,引發(fā)學生好奇心,了解其中的物理原理,對提高學生探索興趣,激發(fā)創(chuàng)新意識,活躍課堂氣氛有非常好的效果。教師們也在近一年的教學實踐過程中摸索,盡可能挖掘實驗室的潛能,優(yōu)化利用。
1.選擇的實驗儀器要模塊化
近年來高校選擇的實驗儀器越來越集裝化,將多個實驗安排在一個系統(tǒng)的一體化設備中,這樣的設備性價比高,并且易于維修,學生通過一套這樣的設備就可以完成多個實驗。但是這樣的設備只能通過改變數(shù)據(jù),得出相應的數(shù)據(jù)結果,學生由輸入輸出的數(shù)據(jù)總結其中的規(guī)律,對設備的內部結構、原理、運作過程等一概不知,使學生探索的積極性受挫。若要讓學生從實驗課中培養(yǎng)探索、創(chuàng)新、知識系統(tǒng)化的能力,就必須將實驗儀器盡可能地模塊化,了解每部分的結構、原理及模塊之間的協(xié)同工作,實在不能拆解的模塊也要通過教師講解,采用多媒體等多種手段使其直觀化,最好整個實驗由學生用這些模塊親手搭建而成,充分理解整個實驗的每一細節(jié)。在教學過程中我們看到這樣的儀器不僅能達到我們預想的效果,而且部分學生還能將實驗儀器靈活運用在其他實驗中,學生根據(jù)原理及目標設計實驗過程,眾多儀器任其搭配,若是結論與實際有所偏差,教師引導學生分析原因。這是對學生是否了解儀器、理解原理最好的考查,也對學生的學習、探索能力有較好的培養(yǎng)。
2.實驗內容要層次化
我校在建立大學物理實驗室時,根據(jù)實驗內容將實驗儀器分在三間不同的實驗室,代表三個層次:體驗性、操作性和創(chuàng)新性。(1)體驗性實驗室的開放面向全校大一新生,學生主要以參觀、體驗為主。與教材內容緊密相關的實驗,教師可申請將相關儀器帶到課堂進行講解,其余實驗可在學期末參觀,從教學結果看,學生對這些實驗現(xiàn)象表現(xiàn)出濃厚的興趣,能主動問及其原理,部分學生還能提出改善性想法,對培養(yǎng)學生的物理興趣有較大幫助。(2)操作性實驗室的開放面向理工科各專業(yè),是基于大學物理教學內容的探索性課程。學生通過現(xiàn)有的實驗條件自行探索,完成數(shù)據(jù)測試,并得出結論。教師在其過程中重點考查每個學生的動手操作能力,鼓勵學生動手完成實驗內容,給予積極的引導。(3)創(chuàng)新性實驗以PASCO物理實驗為主,是創(chuàng)新設計性課程,面向少部分學生開放,由教師根據(jù)學生情況挑選學生參與,有興趣的學生也可通過選修課形式參與。學生通過實驗儀器進行個性化設計,最后以結論或論文形式完成課程考核。
二 演示實驗室的有效利用
除用于課堂基本教學外,演示實驗室的功能還可根據(jù)學校情況加以利用,充分挖掘其潛能。
1.利用實驗室平臺,參與相關競賽
現(xiàn)在很多高校都在進行演示器材的自制和設計,一方面學生能使用自主設計的儀器實驗,他們內心產(chǎn)生的自豪感和成就感是極其強烈的;另一方面學校利用物理平臺參與相關競賽,可以帶動教師和學生共同參與研發(fā)新儀器,學生也能從中找到目標,可以有效地提高興趣和成就感。
2.建立廢舊儀器實驗室
學校每年都有不少儀器被淘汰,將這些廢舊的儀器集中起來,以公共選修課的方式面向全校學生開放,學生可以利用課余時間來實驗室進行儀器拆卸、探索、組裝、改進等活動,有助于培養(yǎng)學生的自學能力和動手能力。在這個過程中,學生能完善的不僅是大學物理知識,更是對后期多門專業(yè)課程的學習有較大幫助。不少學生不僅能將部分模塊加以利用,還能進行儀器重構,雖然技術不夠純熟,但是學生在這個動手、動腦的過程中收獲到的成功體驗將使他們終身受益。
三 完善考核制度
為了較好地評估教學效果需對學生進行考核。傳統(tǒng)考核方式是交實驗報告,但帶來的是學生對實驗過程不夠重視、抄襲等問題。為保證考核的科學性,要注重實驗過程考核,我校學生的實驗操作分占總成績的40%,除此以外,增加問答考核。問答考核的模式分口頭和書面兩種,為保證學生的積極性,所問問題不宜太難,但也要確保所提問題學生必須通過思考、討論、總結后才能得到答案。另外,由于學生現(xiàn)在獲取資料的方式很多,抄襲的可能性很大,因此問題的個性化非常重要,既要保證學生不會直接查閱到研究結果,也要讓每個學生的研究方向不同,避免同班同學之間的互相抄襲。
四 結束語
大學物理演示實驗相對于傳統(tǒng)實驗來說更具有直觀性、探索性和創(chuàng)造性,物理演示實驗不僅能將經(jīng)典物理現(xiàn)象重現(xiàn),更可引導學生充分發(fā)揮其主觀能動性,對培養(yǎng)學生的觀察能力、實踐能力和創(chuàng)造能力起著重要作用,為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的應用型人才打下堅實的基礎。
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