王世燕，袁順東，魏麗霞

(中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580)

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文科物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的調(diào)研與思考

王世燕，袁順東，魏麗霞

(中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580)

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是文科專業(yè)學(xué)生了解物理知識(shí)的重要途徑。通過問卷調(diào)查方式，了解了我校物理演示實(shí)驗(yàn)室在文科生中的使用情況，分析了其中所反映出的問題，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。最后針對(duì)文科大學(xué)物理教學(xué)，給出了基于物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議。

物理演示實(shí)驗(yàn)；文科教學(xué)；大學(xué)物理

物理演示實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的重要教學(xué)手段，通過對(duì)物理現(xiàn)象的實(shí)物展示，將抽象的物理原理、規(guī)律形象化和具體化，以幫助學(xué)生增加感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)物理的興趣，加深理解大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力[1-3]。同時(shí)，物理演示實(shí)驗(yàn)也是理論與實(shí)踐相結(jié)合，素質(zhì)教育與興趣愛好相依托的一門綜合性課程，是科學(xué)素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)。

根據(jù)教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2004年12月下發(fā)的《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中“大學(xué)物理課程的主要內(nèi)容都應(yīng)有演示實(shí)驗(yàn)”、“提倡建立開放性的物理演示實(shí)驗(yàn)室”、“有條件的學(xué)校可以開設(shè)選修課”的精神，中國(guó)石油大學(xué)(華東)以東營(yíng)校區(qū)原有的物理演示實(shí)驗(yàn)室和物理展示廳為基礎(chǔ)，在青島校區(qū)新建了目前的物理演示實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室功能定位為“服務(wù)課堂教學(xué)，展示物理前沿，傳播科學(xué)文化，培養(yǎng)創(chuàng)新能力”。從建設(shè)運(yùn)行至今，實(shí)驗(yàn)室致力于服務(wù)大學(xué)物理課堂教學(xué)與改革、對(duì)全校開放以及大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)等，取得了一系列顯著的成果。

隨著時(shí)代的發(fā)展和高等教育教學(xué)改革的深化，高校已充分認(rèn)識(shí)到提高文科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要性。鑒于此，許多高校針對(duì)文科專業(yè)開設(shè)了大學(xué)物理課，并探索出了一系列行之有效的做法[4-7]。通過為文科學(xué)生開設(shè)物理課，一方面可以提高他們的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和能力，樹立科學(xué)的世界觀；另一方面，也有利于人文教育與科學(xué)教育的融合以及復(fù)合型人才的培養(yǎng)[8]。我校自2004年開始在英語(yǔ)、俄語(yǔ)、法學(xué)等專業(yè)也開設(shè)了文科大學(xué)物理?？紤]到文科生的物理基礎(chǔ)、思維習(xí)慣和認(rèn)知特點(diǎn)，為了使學(xué)生對(duì)物理課感興趣，真正有所收獲，教學(xué)中除了授課內(nèi)容上區(qū)別于理工科學(xué)生，力求淺顯易懂以外，在教學(xué)形式上也應(yīng)該盡量多讓學(xué)生接觸觀察物理演示實(shí)驗(yàn)[4，9-11]。因此，物理演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也應(yīng)兼顧文科大學(xué)物理教學(xué)及開放參觀的需要。

為促進(jìn)物理演示實(shí)驗(yàn)在文科生中的普及與推廣，提高文科大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量和效果，我們通過問卷調(diào)查的方式，了解了廣大文科學(xué)生的看法和期望，總結(jié)了實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)中存在的不足并提出了若干解決對(duì)策。最后，根據(jù)當(dāng)前我校物理演示實(shí)驗(yàn)室在文科學(xué)生中的使用現(xiàn)狀，對(duì)文科大學(xué)物理的教學(xué)提出了一些建議。

1 物理演示實(shí)驗(yàn)室在文科生中的使用現(xiàn)狀調(diào)查分析

受學(xué)科發(fā)展影響，文科生對(duì)物理科學(xué)知識(shí)的掌握有待提高，而物理演示實(shí)驗(yàn)以直觀的演示現(xiàn)象可以成為他們掌握物理知識(shí)的重要途徑。因此，了解物理演示實(shí)驗(yàn)室在文科生中的使用現(xiàn)狀是非常有必要的。針對(duì)開放物理演示實(shí)驗(yàn)室這一問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一份較簡(jiǎn)單的調(diào)查問卷，共包含9個(gè)問題，對(duì)我校文學(xué)院部分文科生發(fā)放了150余份，其中回收有效問卷122份。調(diào)查內(nèi)容及結(jié)果見表1。

2 調(diào)查問卷所反映的問題及對(duì)策

2.1 調(diào)查問卷所反映的問題分析

從調(diào)查內(nèi)容1可以看出，幾乎所有同學(xué)都知道學(xué)校的物理演示實(shí)驗(yàn)室，其中對(duì)實(shí)驗(yàn)室了解的超過2/5，這部分同學(xué)應(yīng)該有進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，但只是局限于知道的學(xué)生超過了一半。對(duì)于調(diào)查內(nèi)容1中那些了解演示實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，根據(jù)調(diào)查內(nèi)容2的結(jié)果來看，學(xué)生的了解途徑主要還是靠老師及同學(xué)的介紹。可見，實(shí)驗(yàn)室還需要采取多種手段和措施加大宣傳力度。

從調(diào)查內(nèi)容3可以看出，超過一半的文科學(xué)生覺得物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)他們的學(xué)習(xí)是有幫助的，且小部分學(xué)生覺得幫助較大。這說明物理知識(shí)以及直觀的物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于文科專業(yè)的學(xué)習(xí)是可以起到促進(jìn)作用的，體現(xiàn)了文理融合的必要性。但也有為數(shù)不少的文科生認(rèn)為物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)他們的學(xué)習(xí)基本沒有幫助。這就需要我們重新整合物理演示實(shí)驗(yàn)針對(duì)文科學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容。一般來說，演示實(shí)驗(yàn)可以幫助文科生理解物理現(xiàn)象，同時(shí)也能培養(yǎng)他們的邏輯思維能力，對(duì)他們的學(xué)習(xí)應(yīng)該是有幫助的。該項(xiàng)調(diào)查也讓我們反思，演示實(shí)驗(yàn)針對(duì)文科生的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法還需進(jìn)一步提高與改善。

對(duì)于調(diào)查內(nèi)容4，學(xué)生認(rèn)為物理演示實(shí)驗(yàn)在提高動(dòng)手能力、拓寬知識(shí)面方面對(duì)自己最有幫助的比例。

表1 物理演示實(shí)驗(yàn)室文科生使用現(xiàn)狀調(diào)查表

續(xù)表

注：若問題1回答“沒聽說”，則后面各題不用作答。

相差不大，二者之和占到了3/4，而認(rèn)為對(duì)理解物理知識(shí)最有幫助的只占1/4。這說明文科學(xué)生更注重物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)自己能力的提高和視野的開拓，對(duì)單純的物理學(xué)習(xí)并不十分看重。

根據(jù)調(diào)查內(nèi)容5和6的結(jié)果，七成的文科同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間比較合適；近三成的同學(xué)覺得開放時(shí)間太短，滿足不了他們的參觀要求。而在參與調(diào)查的學(xué)生中，不少學(xué)生都希望通過物理演示實(shí)驗(yàn)自己動(dòng)手進(jìn)行相關(guān)制作，了解物理基本原理及相關(guān)應(yīng)用，這就需要我們根據(jù)文科生的特點(diǎn)，適當(dāng)設(shè)計(jì)擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

根據(jù)調(diào)查內(nèi)容7的結(jié)果，物理演示實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的趣味性方面是最吸引人的，這其實(shí)也是物理演示實(shí)驗(yàn)最顯著的特點(diǎn)之一。從表中8可以看出，絕大多數(shù)的文科生對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材感到滿足，認(rèn)為目前的演示實(shí)驗(yàn)室能基本或很好的滿足他們的需求；少部分人認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室里的設(shè)備有些少，不夠全面，希望能夠增加實(shí)驗(yàn)演示內(nèi)容。對(duì)于調(diào)查項(xiàng)目9希望增加的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，文科生對(duì)不同的物理分支表現(xiàn)出了不同的興趣。常言道：“興趣是最好的老師”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提高課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵。了解了學(xué)生的需求和興趣后，我們就可以有針對(duì)性的適當(dāng)增加某方面的內(nèi)容，吸引更多的文科生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)他們對(duì)物理知識(shí)的掌握學(xué)習(xí)。

2.2 針對(duì)調(diào)查問卷所反映問題的對(duì)策及建議

(1)學(xué)校應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)和支持物理演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，各文科類學(xué)院教學(xué)辦公室也應(yīng)該重視宣傳有關(guān)物理演示實(shí)驗(yàn)室開放的相關(guān)信息，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加。

(2)利用多種途徑進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)室的宣傳。例如，在物理課上穿插對(duì)實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)介，留出2個(gè)以上學(xué)時(shí)由老師帶隊(duì)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室參觀。我們已經(jīng)面向全校開設(shè)了《物理演示實(shí)驗(yàn)》公選課，還可以開設(shè)專門面向文科生的公選課[12-14]，以擴(kuò)大選課的文科生規(guī)模。在實(shí)驗(yàn)室門口放置宣傳板、安裝宣傳電子屏等。另外還可以通過建立網(wǎng)站和微信公眾平臺(tái)等多種網(wǎng)絡(luò)手段。目前，我們已經(jīng)創(chuàng)建了“中國(guó)石油大學(xué)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室微信公眾平臺(tái)”，通過該平臺(tái)的使用，加大了物理演示實(shí)驗(yàn)室的宣傳力度，并使學(xué)生及時(shí)了解關(guān)于實(shí)驗(yàn)開放的時(shí)間和內(nèi)容，使用效果良好。

(3)在教學(xué)方式上可以更加靈活一些。例如，在開放式教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生親身體驗(yàn)一番，讓他們自己預(yù)習(xí)好后，講給他人聽，也可以做成電子版的視頻，在開放的時(shí)間公映，效果也會(huì)不錯(cuò)。教師還可以在每次課結(jié)束后設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)題，讓學(xué)生自己帶著問題，回去思考實(shí)驗(yàn)方案，然后到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證自己的想法。這樣既調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，又鍛煉了他們的動(dòng)手實(shí)踐能力。

3 基于物理演示實(shí)驗(yàn)的文科大學(xué)物理教學(xué)

文科大學(xué)物理教學(xué)有別于工科大學(xué)物理，在教學(xué)中必須采取合適的方式、方法。以物理演示實(shí)驗(yàn)為教學(xué)手段，針對(duì)文科大學(xué)物理教學(xué)，我們提出以下建議：

(1)發(fā)掘現(xiàn)有教學(xué)資源，建立一種“以現(xiàn)象演示與精講討論相結(jié)合”的教學(xué)模式。在該教學(xué)模式下，通過建立演示實(shí)驗(yàn)與文科大學(xué)物理的一體化教學(xué)方案，對(duì)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理、有機(jī)的整合，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。文科學(xué)生由于物理的理論基礎(chǔ)薄弱，如果一開始就講述理論，學(xué)生會(huì)覺得枯燥、不好接受，難以調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)氣氛。教師可以先演示物理現(xiàn)象，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后再一步一步由淺入深地講授原理。這要求教師能善用、巧用實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)演示到知識(shí)的講解水到渠成。例如在講解電磁感應(yīng)時(shí)，可以“電磁炮”的演示為切入點(diǎn)。電磁炮裝置是通過炮筒線圈通電后，使線圈中炮彈產(chǎn)生感生電流而將炮彈從炮筒中推出的現(xiàn)象。教師同時(shí)還可以與學(xué)生一起上網(wǎng)查詢有關(guān)電磁炮的信息和視頻，例如美國(guó)為“星球大戰(zhàn)”研制的電磁炮武器，以及關(guān)于自制簡(jiǎn)易電磁炮的視頻等，引導(dǎo)學(xué)生討論，進(jìn)而展開電磁感應(yīng)的講解。這樣可極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并幫助他們更好的理解掌握電磁感應(yīng)理論。

(2)將探究性實(shí)驗(yàn)引入到文科物理課程教學(xué)中[15]。為了適應(yīng)研究性教學(xué)改革的要求，針對(duì)部分授課內(nèi)容可以引入探究性實(shí)驗(yàn)。一方面可以讓文科生有機(jī)會(huì)親自感受物理實(shí)驗(yàn)的過程和美妙之處，另一方面可以鍛煉他們提出問題、分析問題、解決問題的能力，以及自學(xué)能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力等。教師挑選若干合適的題目，提供實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)所，給定幾周的時(shí)間，協(xié)助提供某些實(shí)驗(yàn)材料，由學(xué)生完成選定的實(shí)驗(yàn)。已有的實(shí)踐證實(shí)，這種文科大學(xué)物理中的探究性實(shí)驗(yàn)可以取得良好的效果[15]。

(3)精心設(shè)計(jì)教學(xué)方式及教學(xué)內(nèi)容。文科大學(xué)物理不應(yīng)是理工科物理的壓縮，它的教學(xué)體系應(yīng)力求顯示出物理學(xué)的整個(gè)全貌及物理學(xué)與技術(shù)科學(xué)、人類社會(huì)發(fā)展的關(guān)系[16]。多數(shù)演示實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原理直觀，但卻是很多高新技術(shù)和工程應(yīng)用的縮影[17]。因此，可以充分結(jié)合日常生活中的實(shí)際問題進(jìn)行理論講解，小到身邊的物理現(xiàn)象，大到現(xiàn)代科技，比如避雷針、加濕器及靜電除塵設(shè)備等，它們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中都有直觀有趣的演示儀器。這些常見的物理應(yīng)用有利于創(chuàng)造學(xué)習(xí)物理的環(huán)境，能增進(jìn)文科生對(duì)物理科學(xué)的認(rèn)識(shí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)概念、原理的理解[18]。這不但可以彌補(bǔ)文科學(xué)生物理知識(shí)的不足，也能有效地提高文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

(4)加強(qiáng)教師業(yè)務(wù)能力的培養(yǎng)。教師作為課堂教學(xué)的組織者和學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)者，應(yīng)充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，豐富物理知識(shí)的儲(chǔ)備，加深對(duì)內(nèi)容的理解，努力挖掘物理演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，也即我們常說的：“要給學(xué)生一杯水，教師應(yīng)有一桶水?！弊鳛槲目拼髮W(xué)物理的教師，除了需具備豐富的物理專業(yè)知識(shí)外，還應(yīng)有較高的人文素養(yǎng)及豐富的人文知識(shí)，才能開展“充滿人文色彩”的物理教學(xué)[5,19]。因此需要教師投入更多的時(shí)間與精力，真正把教學(xué)擺在重要位置，這樣才能使課堂變得豐富多彩，吸引更多文科學(xué)生參與到物理的學(xué)習(xí)中去。

4 結(jié) 語(yǔ)

物理學(xué)對(duì)培養(yǎng)文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用。物理演示實(shí)驗(yàn)室作為傳播物理知識(shí)的重要場(chǎng)所及途徑，它的建設(shè)與推廣不僅能使文科學(xué)生掌握物理知識(shí)的內(nèi)容、規(guī)律，更能學(xué)習(xí)物理學(xué)發(fā)展中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思想和方法，使學(xué)生朝著文理結(jié)合的方向全面發(fā)展，因此具有重要意義。

根據(jù)對(duì)調(diào)查結(jié)果的分析總結(jié)，我校的物理演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在針對(duì)文科教學(xué)上還存在一些不足。相信經(jīng)過不懈的探索和努力，實(shí)驗(yàn)室會(huì)日趨完善，從而吸引更多文科學(xué)生走入奇妙的物理學(xué)世界。同時(shí)多多借鑒其他高校的成功經(jīng)驗(yàn)，使我校物理演示實(shí)驗(yàn)室在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和科學(xué)素質(zhì)等方面發(fā)揮更大的作用。

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Investigation and Reflection on the Teaching Mode of Physics Demonstration Experiment for the Students of Liberal Arts

WANG Shi-yan,YUAN Shun-dong,WEI Li-xia

(China University of Petroleum,Shandong Qingdao 266580)

The demonstration experiment of college physics is an important way for liberal arts students to understand the physics knowledge.The usage situation of our physics demonstration laboratory in the liberal arts college students is examined through a questionnaire survey.The existing problems from the questionnaire result are analyzed and the corresponding solutions are proposed.Finally,the teaching suggestions based on physical demonstration experiments are given for college physics teaching in liberal arts specialties.

physics demonstration experiment；liberal arts teaching；college physics

2016-05-24

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(15CX02077A)；中國(guó)石油大學(xué)(華東)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目(JYA2014 02)

1007-2934(2016)05-0141-04

G 642

A DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.005.036