曹顯瑩,曲 陽(yáng)

(哈爾濱石油學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150000)

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)方法改革研究

曹顯瑩,曲 陽(yáng)

(哈爾濱石油學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150000)

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的分析與討論,指出了目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法的單一性、枯燥性,針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法進(jìn)行研究,從學(xué)生的預(yù)習(xí)方式、課堂教學(xué)模式以及成績(jī)考核形式三個(gè)方面對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行改革,此方法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性,注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神,從而提高了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)方法改革;創(chuàng)新思維

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是高等教育院校的一門(mén)重要的公共基礎(chǔ)課,它作為理工科專業(yè)必修課,是一個(gè)本科生進(jìn)入大學(xué)接受高等教育系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方法的開(kāi)端。它的目的是讓學(xué)生接受一個(gè)全面的,系統(tǒng)性的動(dòng)手實(shí)踐能力培訓(xùn),了解物理實(shí)驗(yàn)的基本設(shè)計(jì)原理和實(shí)驗(yàn)方法,讓學(xué)生在操作技能和數(shù)據(jù)處理能力上有一個(gè)大的提升,并且它能更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)嘏囵B(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力,創(chuàng)新性思維能力以及科學(xué)素養(yǎng)。然而目前大學(xué)物理的教學(xué)模式單一,課堂內(nèi)幾乎有一半的時(shí)間是教師用來(lái)講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,這基本上屬于“教”的模式,而另一半時(shí)間則為學(xué)生在為了獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而在“努力”的做實(shí)驗(yàn),這種“努力”做實(shí)驗(yàn)往往是在做一些簡(jiǎn)單的,重復(fù)性的,機(jī)械性的工作,不但沒(méi)有得到鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,反而是占用了大量時(shí)間,只有很少的時(shí)間留給學(xué)生進(jìn)行思考和討論,相比自主思考和熱烈討論這兩者更是獲得知識(shí)和提高能力的關(guān)鍵所在。而在國(guó)外,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課授課方式比較靈活,如中央倫敦學(xué)院,在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始時(shí),教師先讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)儀器,了解實(shí)驗(yàn)基本原理,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行獨(dú)立實(shí)驗(yàn)[1];而德國(guó)的“實(shí)驗(yàn)物理”是一門(mén)獨(dú)立的選修課[2],實(shí)驗(yàn)教材是把一堆問(wèn)題留給學(xué)生,讓學(xué)生自己去找答案,包括原理,步驟等,在教學(xué)方法上,學(xué)生需要主動(dòng)去尋求參考書(shū)籍解決教師留給的實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題,類似于課前預(yù)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)儀器都是學(xué)生自己動(dòng)手組裝,并按照組裝好的儀器進(jìn)行測(cè)量。因此,我們需要在對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)、科學(xué)思維意識(shí)的增強(qiáng)、自主學(xué)習(xí)能力的提高方面作為指導(dǎo)原則,對(duì)現(xiàn)有的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的授課模式進(jìn)行改革。本文針對(duì)現(xiàn)有的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式展開(kāi)研究,旨在縮短教師講解環(huán)節(jié)和機(jī)械式的重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,更多是引導(dǎo)學(xué)生思考和參與學(xué)生的討論,在保證學(xué)生掌握基礎(chǔ)性知識(shí)的同時(shí),加強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)層次深度發(fā)展,增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間實(shí)驗(yàn)原理的相關(guān)性和多學(xué)科交叉性,達(dá)到深化教學(xué)改革,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

以增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、提高學(xué)生科學(xué)思維意識(shí)為準(zhǔn)則,通過(guò)改善授課方式,縮短教師講解環(huán)節(jié)和機(jī)械式的重復(fù)過(guò)程,從而提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,本文改革的課堂教學(xué)路線如圖1所示:

圖1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案

1.1 預(yù)習(xí)方式改革

目前學(xué)生的預(yù)習(xí)方式為撰寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告單,包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等項(xiàng)目,學(xué)生一般通過(guò)指導(dǎo)書(shū),將這些內(nèi)容照抄到報(bào)告單上,預(yù)習(xí)報(bào)告貌似完美但對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)儀器的操作均不知道,通過(guò)這樣的工作學(xué)生并沒(méi)有達(dá)到真正的預(yù)習(xí)目的,學(xué)生往往都是應(yīng)付的心態(tài)。

改變預(yù)習(xí)方式,學(xué)生通過(guò)查閱資料這種方式改變?yōu)橛^看視頻。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)教師錄制的一段大約40分鐘的短視頻,上傳到學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),學(xué)生可以通過(guò)登錄平臺(tái),觀看到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的視頻錄像,視頻內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)背景介紹,此次實(shí)驗(yàn)的目的,實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)儀器的使用,以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示,最后為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)的內(nèi)容。

一、實(shí)驗(yàn)背景的介紹主要是本次實(shí)驗(yàn)的原創(chuàng)者及該實(shí)驗(yàn)最初被實(shí)現(xiàn)的時(shí)間和地點(diǎn),原創(chuàng)者設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的目的,當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件以及目前該實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用發(fā)展。通過(guò)介紹實(shí)驗(yàn)背景,一方面,能引起學(xué)生的興趣,了解物理學(xué)家的生平、所做的貢獻(xiàn)以及規(guī)律發(fā)現(xiàn)時(shí)的狀態(tài)和心態(tài),知道尚未解決的科學(xué)難題,把科學(xué)發(fā)明對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用傳授給學(xué)生。另一方面,讓學(xué)生懂得,任何物理知識(shí)的獲得都要經(jīng)過(guò)反復(fù)的、精密的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊话阒竿ㄟ^(guò)本次實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)W習(xí)到的相關(guān)知識(shí),能夠熟練掌握儀器的使用,通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驍U(kuò)展一些相關(guān)知識(shí)。

三、實(shí)驗(yàn)原理一般教師講解在本次實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的理論知識(shí),一般都是與大學(xué)物理相關(guān)的理論,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)一般是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),都是對(duì)大學(xué)物理的理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證,在教師講解的過(guò)程中,要充分體現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,在學(xué)生能夠熟練應(yīng)用實(shí)驗(yàn)知識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)理論知識(shí)能夠有更深刻的思考。

四、實(shí)驗(yàn)方案,包括其中的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法都由學(xué)生完成,這樣學(xué)生就會(huì)主動(dòng)查閱資料,解決自己的不懂之處。學(xué)生可通過(guò)學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)習(xí)有關(guān)本次實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí),這種方式充分實(shí)現(xiàn)了預(yù)習(xí)的目的并且也能夠節(jié)省課堂上的操作時(shí)間,增加課堂討論時(shí)間。

1.2 課堂教學(xué)模式改革

目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)課堂模式為教師教,學(xué)生學(xué)的模式,教師講解實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟,以及實(shí)驗(yàn)儀器的使用、數(shù)據(jù)處理方法,學(xué)生按照教師的講解內(nèi)容應(yīng)付性的做實(shí)驗(yàn),對(duì)于如何得到的數(shù)據(jù)并不是很關(guān)心,課堂內(nèi)容上的枯燥無(wú)味,學(xué)生失去了做實(shí)驗(yàn)的興趣,不在乎學(xué)到了什么,更在乎的是實(shí)驗(yàn)成績(jī),這種形式就完全失去了實(shí)驗(yàn)的意義。為改變這一現(xiàn)狀,我們對(duì)其進(jìn)行改革如下。

一、要求學(xué)生能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

為提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入分析,查閱文獻(xiàn)資料,制定多種可能的實(shí)驗(yàn)方案,以此對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式引導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)學(xué)生能夠自己設(shè)定實(shí)驗(yàn)方案,教師對(duì)于學(xué)生設(shè)定的實(shí)驗(yàn)方案加以修改,使得學(xué)生能夠順利完成實(shí)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的這一過(guò)程中,學(xué)生可以深入思考原創(chuàng)者的設(shè)計(jì)思想,跟隨原創(chuàng)者的思路進(jìn)行科學(xué)問(wèn)題探討。

二、學(xué)生獨(dú)立搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)備,完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生自己搭建實(shí)驗(yàn)裝置,了解實(shí)驗(yàn)儀器的使用說(shuō)明,在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)什么損壞,注意事項(xiàng)等,并完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量過(guò)程,處理數(shù)據(jù),進(jìn)行誤差分析,誤差概率的計(jì)算。

三、討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)完成后,進(jìn)行分組討論,教師參與其中,討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果,形成討論概要,以充實(shí)課堂討論環(huán)節(jié)的內(nèi)容,同時(shí)能夠在本課的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法。在討論的過(guò)程中,激發(fā)學(xué)生積極思考,提高主動(dòng)性,參與合作學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)解決問(wèn)題、探討與自身觀點(diǎn)矛盾的問(wèn)題,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。討論的幾個(gè)要點(diǎn):一是對(duì)學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)方案的做出初步的判斷,舍棄有明顯錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)方案以及對(duì)儀器的使用情況;二是每組確立適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案討論,確定正確的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),三是實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)大的錯(cuò)誤要對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論改進(jìn);四是分析問(wèn)題直至解決問(wèn)題整個(gè)過(guò)程中所需要的思想方法、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中所需要的基本操作方法。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,分析出現(xiàn)極大誤差的原因,如何減小誤差。同樣的實(shí)驗(yàn)方案還能夠測(cè)量什么物理量,拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1.3 成績(jī)考核制度改革

嚴(yán)格的考核制度是保證優(yōu)良教學(xué)質(zhì)量必不可少的前提條件之一,對(duì)于提高重視度比不可少[3]。目前,大學(xué)物理成績(jī)考核制度分為實(shí)驗(yàn)操作與筆試成績(jī),比例分配各占50%。為提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性,改變成績(jī)考核制度,除操作和筆試成績(jī)外,另有附加分?jǐn)?shù),教師可以設(shè)置一些科研題目供優(yōu)秀的學(xué)生選擇,學(xué)生可以在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室里改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置,重新制作實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,學(xué)生可以通過(guò)小論文的形式或者是小制作的形式交給任課教師,按數(shù)據(jù)的結(jié)果可以作為平時(shí)成績(jī)的一部分[4-6]。

2 結(jié) 論

以對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)、科學(xué)思維意識(shí)增強(qiáng)、自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)為指導(dǎo)原則,本文通過(guò)對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)以及課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革,從而縮短了教師講解環(huán)節(jié)和機(jī)械式的重復(fù)過(guò)程,留出大部分時(shí)間用于學(xué)生的思考和討論,有利于學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的主動(dòng)性,從而提高了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

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Research on Reform ing Teaching M ethod of Experiment of College Physics

CAO Xian-ying,QU Yang
(Harbin Institute of Petroleum,Heilongjiang Harbin 150000)

It points out unitary and boring about teachingmethod of experiment of college physics,through the analysis and discussion of the status of the traditional university physics experiment teaching.For problems in the traditional physics experimental teaching,this paper discusses reform of teachingmethods about of enhancing teaching quality of experiment of college physics,based upon preview mode and teachingmodel and performance appraisal form,this teaching methods is advantageous for students to improve scientific literacy and innovative spirit.

experiment of college physics;teachingmethods reform;creative thinking

G 642.423

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.006.033

1007-2934(2015)06-0111-03

2015-07-01