梁裕民
(陸軍軍事交通學院基礎(chǔ)部,天津 300161)
由教育部高等學校大學物理課程教學指導委員會、教育部高等學校物理學類專業(yè)教學指導委員會和中國物理學會物理教學委員會(簡稱三委員會)聯(lián)合舉辦的全國高等學校物理基礎(chǔ)課程青年教師講課比賽,從2014年起已經(jīng)連續(xù)舉辦了4次(包含大學物理理論課和大學物理實驗課兩大類,每類比賽隔年舉行)。該比賽作為全國大學物理教學類最高賽事,極大地激發(fā)了青年教師投身物理基礎(chǔ)課程教學的熱情,比賽的影響力逐年擴大,備受各院校的關(guān)注與重視。以比賽為牽引的一系列活動,對提高物理學科教師隊伍質(zhì)量,提升大學物理教學水平,進一步加強物理學科在人才培養(yǎng)中的基礎(chǔ)性起到了積極的作用。通過幾屆賽事活動,我們積累了一些經(jīng)驗做法,下面從對賽事的認識、理論講課比賽的關(guān)注點和處理、物理實驗講課比賽的關(guān)注點和處理、對比賽過程控制和結(jié)果應用4個方面進行交流。
三委員會在《全國高等學校物理基礎(chǔ)課程青年教師講課比賽實施方案(試行)》中明確提出比賽的目的為“激發(fā)和鼓勵青年教師投身物理基礎(chǔ)課程教學、提升教學水平、推動教學改革、交流教學經(jīng)驗,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量”[1]。上文明確闡述,比賽的目的不僅是為獲得比賽的結(jié)果,更重要的是通過組織比賽的系列活動,提升課堂教學水平,提高教師授課能力,帶動物理學科教學建設(shè),從根本上提高學生學習物理的質(zhì)量。
從比賽賽制的3個階段設(shè)計(省、地區(qū)和全國)、比賽內(nèi)容的全范圍隨機抽取(內(nèi)容范圍為《理工科類大學物理課程教學基本要求、理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》中的全部基本內(nèi)容)[2],以及省賽、地區(qū)賽實施方案的寬自由度(規(guī)定省賽、地區(qū)賽參考本方案,結(jié)合當?shù)靥攸c自行組織),充分體現(xiàn)了三委員會重視比賽的實踐效能、重視比賽的牽引效應、重視比賽的過程效果,我們認為比賽在組織的過程中,只有嚴格地遵守公平、交流和共贏的基本原則,才能貫徹三委員會的設(shè)計意圖。
1) 貫徹好比賽意圖,要使用好三委員會《關(guān)于預賽和復賽的指導性意見》賦予的權(quán)限,做好選拔與評獎的權(quán)衡
一方面通過省賽、地區(qū)賽組織形式上的屬地化,例如題目的設(shè)置、評分標準的細化等環(huán)節(jié),讓更多的不同類型的院校參加,加大比賽選手的覆蓋面,使選拔有得選;另一方面嚴格比賽的公平性,維護參賽單位和教師的參與熱情,權(quán)衡好選拔與評獎的關(guān)系,使真正優(yōu)秀的選手被選出。強調(diào)獲復賽的選手在下一階段比賽的代表性,舉全省、全地區(qū)的力量,提高選手的講課能力,保證比賽的高質(zhì)量和教學引領(lǐng)作用,提高比賽參與者的榮譽感。
2) 貫徹好比賽意圖,要設(shè)計好比賽流程,恪守回避制,為充分交流和共同提高提供展示平臺
天津市市賽兩段制、回避制在實際操作中取得了較好的效果。兩段制就是將比賽分為兩個階段,在第一階段要求選手從教學基本要求中自選一個授課題目進行教學展示,注重不同類型院校的融合度,提供教學展示平臺;在第二階段要求選手從組委會規(guī)定的若干題目中隨機抽取,強調(diào)教學基本功、知識點的寬泛度。兩段制不僅將不同特點選手的優(yōu)勢展示,以便交流提高,而且注意到教師教學基本素質(zhì)的要求,保證了比賽評比的全面性。同時天津市市賽恪守回避制,第一階段中分兩組進行,同一院校的評委與選手不同組;第一階段勝出選手院校的評委,不再承擔第二階段評委工作,并合理使用最高分、最低分的權(quán)重,保證了比賽的公平性。
3) 貫徹好比賽意圖,要有應對新問題的策略,漸進提高比賽水平,輻射提升教學質(zhì)量
隨著比賽屆數(shù)的增加,比賽的關(guān)注度越來越高,比賽規(guī)模越來越大,面臨的新問題也隨之增加,處理新問題的基本原則是“漸進提高比賽水平,輻射提升教學質(zhì)量”。天津市市賽第二階段的比賽題目由第一屆的10個提高到今年的16個,縱向與地區(qū)賽接軌,逐步增強到全國賽的水平;橫向與自身相比,通過逐年提高題目數(shù),加強對參賽校準備工作的引導,有效提升教學質(zhì)量。
1) 多對象交流,共同提高,包括評委與選手、選手與選手、舉辦校與參賽校、專業(yè)性院校和綜合性院校等
在評委與選手的交流中,要突出引導性和雙向性,評委有義務引導選手對物理教學方向性問題進行研究,有責任挖掘發(fā)現(xiàn)選手的教學亮點進行推廣;在選手與選手的交流中,要突出教學實踐中具體問題的處理,包括背景準備、方法提煉和教法實踐等;在舉辦校與參賽校的交流中,要突出以賽促建下的學科教學發(fā)展問題;在專業(yè)性院校和綜合性院校的交流中,要突出不同類別物理教學的取長補短,拓展物理教學理念。
2) 多時序交流,以賽促教,包括賽前擬定題目、課中旁聽、課后點評、賽后總結(jié)等,確立交流的多時全程
擬定題目不僅是“出題”,還肩負著“引導”作用,通過教學模塊的比重配比,貫徹基本要求;課中旁聽不僅是“選拔”,還肩負著“展示”作用,通過課程發(fā)現(xiàn)亮點,推廣教學經(jīng)驗;課后點評不僅是評委組長點評,還是評委和選手深入教點、教法討論的平臺,通過長于授課時間的討論,取得更深層次的收獲;賽后總結(jié)不僅有執(zhí)行主席對業(yè)務的點評,還有監(jiān)事會委員對整個賽事的小結(jié),通過多層面總結(jié),達到以賽促賽、以賽促教。
3) 多目的交流,共取所需,包括校際差異、知識點理解、教學方法、比賽制度及建設(shè)等,確立交流的普惠性
不同類別的院校關(guān)注點不同,不同教師對同一知識點的理解不同,不同的教學團隊對教學方法的運用不同,不同地區(qū)的屬地性引起的比賽制度和建設(shè)不同,比賽的組織工作,必須考慮到參與的不同需求,認真做到“眾口能調(diào)”,求同存異地處理好比賽中的交流細節(jié),從而達到共取所需的目的。
在公平、交流和共贏的工作原則中,公平是基礎(chǔ),交流是根本,共贏是活動的唯一結(jié)果。處理好選拔與評獎的關(guān)系,實現(xiàn)校際間的共贏;處理好準備過程與比賽進行的關(guān)系,實現(xiàn)比賽質(zhì)量和日常教學的共贏;處理好點評與交流的關(guān)系,實現(xiàn)評委與選手共同提高的共贏;處理好參賽選手與非參賽選手的關(guān)系,實現(xiàn)整體教學隊伍的共贏;處理好教務與院系部的關(guān)系,實現(xiàn)學校和學科的共贏。選手、評委和組織者都是比賽的參與者,我們的工作對比賽有益、對教學有益、對教師有益、對學科有益,但根本一定是對我們的學生有益。
作為組織者和評委,本節(jié)對物理理論講課比賽的關(guān)注點和處理方法與大家交流,希望組織者、評委和選手能有所借鑒。
數(shù)學、物理學、英語和計算機一般被定義為4門核心基礎(chǔ)課。它們的聯(lián)系與區(qū)別是,數(shù)學和物理是他知基礎(chǔ)課程(探究自然為基礎(chǔ))、英語和計算機為自知基礎(chǔ)(人類創(chuàng)造為基礎(chǔ))。數(shù)學、英語和計算機為語言,數(shù)學是自然的語言、英語與母語是交流的語言、計算機為信息的語言。物理學是應用方向的平臺,物理學中的力學、熱學、光學、電磁學、近代物理涵蓋了各個研究領(lǐng)域。物理學豐富的教學內(nèi)容是載體,系統(tǒng)的方法論的傳授是物理學的根本;物理學是本科教育中能淋漓盡致體會數(shù)學之美的首門課程,教師有義務教會教好學生用數(shù)學方法定量地解決應用問題。方法導向下普遍問題定量研究的物理教學,就是引導學生對不同研究對象應用恰當?shù)难芯糠椒ǎ轿坏貙ζ毡閱栴}進行學習,在建立完備方法體系的同時,以課程中豐富的物理模型為基礎(chǔ),培養(yǎng)學生將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型,進而進行定量分析,最終利用數(shù)學工具解決問題的能力,這種能力的培養(yǎng)對學生今后的實際工作具有深遠意義。
方法體系在教學進程中起著導向作用,引導著整個教學進程。物理課程中有隔離體法、能量法、守恒法、類比法、組合法、選系法、參考系變換法、演繹法、統(tǒng)計法、對稱法、力線法、特解法、旋轉(zhuǎn)矢量法、圖線法、波陣面法、波程差法、半波帶法、駐波方法、近似法及量綱法等20余種方法。物理學方法論有解釋原理、簡單性原理、統(tǒng)一原理、守恒原理、對稱原理、數(shù)學化原理、對應原理、互補原理、可觀察性原理、基元性原理等10大原理。以方法體系為綱,物理教學應該著眼于分析解決問題能力的培養(yǎng),結(jié)合內(nèi)容體系,構(gòu)建結(jié)構(gòu)科學、層次清晰、內(nèi)容充實的方法體系,并貫徹于一個知識點的教授。
物理課程的內(nèi)容體系具有很強的傳統(tǒng)性和經(jīng)典性,是教學的基礎(chǔ)。要強調(diào)內(nèi)容的瞻前顧后, 要注重方法的貫穿結(jié)合,切實將教學目標由“教會學生學會什么知識”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑W生掌握什么方法”。例如,質(zhì)點學、剛體學、振動與波、相對論4部分的教學內(nèi)容差異很大,但方法都是由運動學切入,進而進行動力學分析,再由時空積累效應過渡到守恒問題;數(shù)學工具維線又均為矢量、微積分和微分方程,根據(jù)其特點構(gòu)建主講質(zhì)點學、類比剛體學、分析振動與波、綜合相對論的教法,將方法和數(shù)學工具與內(nèi)容融合在一起,形成以內(nèi)容為中心的教學融匯點,突出每個教學點內(nèi)容特色和方法特點。
學生綜合數(shù)理能力是其今后處理科研和工程問題的關(guān)鍵。大學物理課程涉及數(shù)學分析、場論、概率論、復變函數(shù)、數(shù)理方程和線性代數(shù)6門課程中的矢量、微積分、微分方程、矩陣、數(shù)理統(tǒng)計、場論、偏微分方程等30多種數(shù)學工具。講授內(nèi)容需要明確,用什么樣的數(shù)學工具,解決什么樣的物理問題,達到什么樣的研究結(jié)果,是否在比較物理思維和數(shù)學思維異同的基礎(chǔ)上,將兩者高度融合,使教學更具有可操作性和實際意義。
例如,微積分的分析方法是大學物理中的基本數(shù)學工具,從質(zhì)點運動學到質(zhì)點動力學;從功和能到剛體轉(zhuǎn)動;從靜電場到穩(wěn)恒磁場,都有用微積分來解決的問題,將微積分這一數(shù)學工具作為一個教學融匯點,從微積分的思想去把握物理方法、解決物理問題,勢必會在課程內(nèi)容的展開與學生數(shù)理能力的培養(yǎng)方面收到良好的效果。
正確的教學媒體選擇對完善課程教學運行細節(jié)、提高教學質(zhì)量具有事半功倍的效果。反對將一切講解都形象化、簡單化,應著重培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。
物理學具有板書、投影片、錄像片、演示實驗和CAI等5種物理教學媒體,這5種教學媒體優(yōu)勢各異。邏輯層次性強的板書、結(jié)構(gòu)體系強的投影片、形象高效的視頻、實效形象的演示實驗和可控參數(shù)的精確數(shù)據(jù)處理下的CAI,媒體選擇應依托方法、內(nèi)容和數(shù)學工具,根據(jù)教學特點和媒體特色,以教學效果為根本,擇優(yōu)配比,使各種媒體相互配合、相互補充,形成物理學多媒體輔助教學方案,突出教學過程細化和發(fā)散思維宗旨,提高教學效益。
在一次課程一個知識點的講授中,不可能將方法、知識主體教學、數(shù)學工具和媒體工具全部重點使用,這就要突出主次配合,尤其是對課程整體體系前后的照應,從一個知識點體現(xiàn)知識體系的完備性。
以方法為主的教學重點在于其與內(nèi)容的融合。例如,在力學、熱力學、電場、磁場和量子物理中分別講授動量守恒、角動量守恒、機械能守恒、能量守恒、電量守恒、質(zhì)能伴隨守恒等內(nèi)容,雖然相關(guān)教學內(nèi)容貫穿課程前后,但它們具有一條共同的方法維線,以守恒法為教學融匯點。針對不同的守恒類型,分別選擇演示實驗、計算機模擬、理想實驗和板書為講授媒體,應用矢量、微積分、極坐標、坐標變換等數(shù)學工具,總結(jié)出守恒法中守恒量選取的規(guī)律、過程量與狀態(tài)量關(guān)聯(lián)性的確定、守恒形式的推導、守恒條件的判定四大原則,在深化教學內(nèi)容的同時,使學生切實掌握守恒法在不同問題中的實際應用。
以知識主體為主的教學適用于物理體系清晰,方法和數(shù)學工具類比性好,知識的對稱性和研究的順序性強的內(nèi)容。例如,動量和動能的講解,從物理體系上看,就是力分別對時間和空間的積累,對稱的過程量分別為沖量和功;從數(shù)學工具上講,兩量分別屬于矢量與標量,兩者即對稱又不同,矢量特性使動量定理具有方向的定義,標量的特性將勢能概念引入動能定理,進而引出功能原理。將動量和能量結(jié)為一個教學融匯點,對不同的研究對象,應用相似的分析方法、分析順序和數(shù)學工具,得出不同的結(jié)論,教學內(nèi)容清晰、分析過程具有普遍性和可推廣性。
強調(diào)數(shù)學工具的教學適用于物理學與數(shù)學結(jié)合緊密的教學點。例如,重力場、萬有引力場、溫度場、熵、電場、磁場等教學內(nèi)容,其數(shù)學工具均為場論,而保守力、非保守力、場強、勢能、高斯定理、環(huán)路定律、有源場、無源場、梯度、散度、旋度等概念屬數(shù)學和物理所共有。以數(shù)學工具維線為教學融匯點,將物理學的方法與數(shù)學的思想融會貫通,為數(shù)學場論提供6個不同類型的實際場模型,對有源無旋和無源有旋兩種場應用一種數(shù)學工具進行物理性質(zhì)分析,為抽象的數(shù)學方法賦予明確的物理意義,能極大地提高學生應用數(shù)學定量解決普遍問題的能力。
強調(diào)媒體工具的教學要貫徹立足內(nèi)容要求、結(jié)合方法特征、注重教學效果、充分發(fā)揮媒體優(yōu)勢的方針。這里的教學效果不是越直觀、越明了越好,教學的本質(zhì)應是思維訓練,要求學生不僅要知道結(jié)論還要清晰過程,不僅學會知識還要掌握方法。例如,在相對論時空觀內(nèi)容的講解中,我們就依據(jù)內(nèi)容和方法特征,以媒體維線為融匯點,選擇板書加思想實驗作為教學媒體。從經(jīng)典時空觀到伽利略相對性原理,從洛倫茲變換到時間膨脹和長度收縮,環(huán)環(huán)緊扣、過程抽象,沒有現(xiàn)實生活中的實驗可舉例。以理想的“投球?qū)嶒灋榍腥朦c,通過嚴謹?shù)臄?shù)學變換方法,逐步呈現(xiàn)經(jīng)典時空觀的困難,進而建立正確的相對論時空觀,“一筆筆”層層深入地逐步把握邏輯本質(zhì),實時處理學生每個邏輯點的問題,將教學難點消化在課堂上,其教學效果遠比實施其他媒體的跳躍性講解好。
物理實驗與理論課程作為同一學科的兩門課程,處理好實驗與理論的關(guān)系、物理實驗課程獨立性和功能性、強調(diào)腦手并重是物理實驗講課比賽的重點,實驗講課比賽還有以下關(guān)注點。
物理實驗和大學物理是同一學科的兩門課程,兩門課程目的相同,內(nèi)容銜接,形式不同,是一個學科下共同培養(yǎng)學生科研工作能力的必備課程。物理實驗是大學物理的后續(xù)課程,大學物理理論教學是物理實驗的前續(xù)基礎(chǔ),后者的教學不僅基于前者,更是教學進階,是理論向?qū)嵺`的進階,更是學生腦手能力并重素質(zhì)的進階。物理實驗有自身完整的實驗理論體系,是高層次實驗實踐的基礎(chǔ),作為本科階段首門實踐性課程,完備的實驗理論基礎(chǔ)和實踐實操能力,對學生后續(xù)諸多的其他實踐性課程意義重大。
三委會對物理實驗講課比賽的定位突出了實驗課程腦手并重的特征,《比賽實施方案》明確:實驗課比賽中,講課部分主要涉及實驗思想,基本方法、原理、概念,以及根據(jù)教學需要穿插的歷史背景或應用舉例等;提問部分主要涉及實驗現(xiàn)象與物理原理的聯(lián)系,或?qū)嶒灛F(xiàn)象與設(shè)備調(diào)整之間的關(guān)系、原則、思路,或誤差的分析與處理等,兩部分均不涉及具體設(shè)備。上述描述,意在提升實驗理論在實驗課程中的作用,貫徹實驗理論和實驗技能并重的教學理念,突出實驗課程腦手并重的特征,實驗講課比賽要平抑單純強調(diào)動手,向“腦手并重”轉(zhuǎn)變,強調(diào)實驗理論基礎(chǔ)和實踐實操能力綜合效能。
物理實驗課程具有完善的理論體系,主要包括誤差理論、數(shù)據(jù)處理方法、基本實驗方法、儀器設(shè)計原理、實驗設(shè)計理論、實操技能技巧等6大部分,其內(nèi)容豐富、應用廣泛,是物理實驗教學中的重要組成部分。搞好實驗理論教學,不僅可以彌補由于實驗項目選取不同、實驗數(shù)目有限所造成的學生知識方向性強、知識結(jié)構(gòu)不完整等不足,而且為貫徹實驗“腦手并重” 提供完善的理論工具, 可對進一步提高學員綜合能力起到極大的作用。不能單一強調(diào)物理實驗是一門實踐性課程,單一強調(diào)多給學員時間鍛練動手能力,而削弱實驗理論的教學,造成學員在實驗理論方面知識零散、欠準,使學員在操作中只注重 “如何去做”,忽視 “為什么這樣做”, 使 “動腦動手” 轉(zhuǎn)化為 “單純動手”, 而沒有達到綜合實踐能力提高的目的。系統(tǒng)的實驗理論教學不僅為學員具有較強操作能力打基礎(chǔ),而且對學員今后實驗能力的再提高起到重要作用。
教學中要注意物理理論內(nèi)容與實驗理論教學的處理,大學物理理論教學內(nèi)容作為前續(xù)課程已講授,可進行使用前的復習,但不再是實驗理論教學的重點,實驗理論的教學應基于大學物理理論教學,對自身的6大部分的理論體系進行構(gòu)建。例如,在分光計實驗中,折射率、三棱頂角和光柵常數(shù)等理論公式的推導不是實驗教學的重點,而作為儀器設(shè)計原理中雙游標結(jié)構(gòu)提高測量精度的基本原理,以及實操技能技巧中各半調(diào)節(jié)法的分析與應用才是實驗理論教學的重點。
物理實驗方法是物理學科教學的重要組成部分,導引著整個實踐環(huán)節(jié)的每一個過程,除了與理論教學共有的方法外,還有其特有的控制變量法、補償法、平衡法、示蹤法、干涉法、衍射法、比較法中的直接比較測量法,間接比較測量法、放大法中的累積放大法,機械放大法,電學放大法,光學放大法、轉(zhuǎn)換測量法中參量轉(zhuǎn)換測量,能量轉(zhuǎn)換測量法、模擬法中的幾何模擬,動力相似模擬,替代模擬,類比模擬等物理實驗常用方法。實驗教學要以實驗方法體系為教學根本,提高實驗方法在實踐實驗中的作用。
例如,對干涉法的介紹,需講清不論是何種干涉,相鄰干涉條紋的光程差的改變等于相干光的波長。得到光的波長雖然很小,但干涉條紋間的距離或干涉條紋的數(shù)目卻是可以計量的,通過對條紋數(shù)目或條紋的改變的計量,可以獲得以波長為單位的對光程差的計量。利用光的干涉現(xiàn)象可以精確測量微小長度或角度變化,測量微小的形變及其相關(guān)的其他物理量,干涉儀更是在近代物理實驗中發(fā)揮重要作用。
實驗類化的主要目的是加強實驗的體系性教學,完善實驗知識架構(gòu),讓學生在有限的實驗數(shù)目中獲取最多的知識量。實驗的類化可以從實驗方法、測量的物理量、儀器原理、實驗設(shè)計、操作技巧和數(shù)據(jù)處理等多角度實施。實驗的類化教學可實現(xiàn)課上大信息量的引入,加大類化實驗的介紹,適當留有空隙讓學員填充,實現(xiàn)高信時比的獲得。
例如,將“萬用表的使用”“開爾文電橋” “惠斯通電橋” “沖擊法測高阻”4個實驗類化到“電阻的測量” 中, 以“惠斯通電橋” 為重點,系統(tǒng)地介紹電阻從粗測到精測、從低阻到高阻的測量方法,使學員在做一個實驗的基礎(chǔ)上掌握電阻全部測量方法。對學生而言,這些實驗有高中已經(jīng)完成的,有后續(xù)需要進行的,有以后可能不做的,但完整的電阻測量體系和方法已經(jīng)建立,將零碎的知識串成一條線,進而架構(gòu)完整實驗體系。
加強根據(jù)誤差理論指導實驗測量設(shè)計的根本目的是培養(yǎng)學生實驗設(shè)計能力,使其在基本實驗中進行半設(shè)計實驗的訓練,體現(xiàn)在實驗儀器選擇和在現(xiàn)有儀器下實現(xiàn)最高精度測量兩方面能力的培養(yǎng)。比如長度的測量,實驗中就常用到直尺、游標卡尺、螺旋測微計、電感和電容式測微儀、線位移光柵、光學顯微鏡、阿貝比長儀和干涉儀等,這些儀器分布在分立的各個實驗中,每個實驗都要根據(jù)自己的有效數(shù)字和精度的要求,選擇不同的儀器。在單個實驗中,要突出并不斷實踐物理實驗的最根本的理念:用最簡單的儀器獲得最精確的測量。
例如,在“用落球法測定液體粘滯系數(shù)”的實驗中,要求學生自己確定小球下落距離的上下線位置,引導學員先粗測油料的粘滯系數(shù),根據(jù)理論值估算出小球收尾速度所需要的時間,自己確定出小球下落距離的上下位置,再根據(jù)時間的有效數(shù)字來選擇其他量的測量儀器,使各儀器間有效數(shù)字均衡,滿足最終測量達到最多有效位,提高測量精度,實現(xiàn)在最簡單的實驗中,培養(yǎng)學生最基本的實驗設(shè)計能力。
加強根據(jù)實驗原理指導實驗參數(shù)選擇的內(nèi)容,可以培養(yǎng)學生先動腦后動手, 有的放矢地解決遇到問題的能力,避免“猜數(shù)”“碰數(shù)”等現(xiàn)象的發(fā)生。實驗原理不僅僅是測量的基本公式,更是指導快速實驗、精確調(diào)整的根本,用好、用活基本實驗原理,抓住關(guān)鍵參量的調(diào)控,突出成功的實驗源于理論設(shè)計與實驗技能的完美結(jié)合,這樣不僅能使學生順利完成一次實驗,更能指導其觸類旁通、舉一反三。
例如,在“板式電位差計”的實驗中,不固定每米壓降,而是讓學員自己用萬用表測取電阻絲的線電阻值率,再根據(jù)工作電源范圍,自己選擇可能且精度最高的每米壓降參數(shù)進行測量,并要求在校準和測量前要計算出滑線變阻動頭位置、校準和測量分別對應的板線長度等粗略值。
加強根據(jù)數(shù)據(jù)處理方法定制實驗方法的講解,可以培養(yǎng)學生利用數(shù)據(jù)處理達到更高測量精度的能力。物理實驗數(shù)據(jù)處理的方法包括逐差法、最小二乘法、線性回歸法、參數(shù)擬合法、數(shù)值逼近法等10余種常見方法,其中不乏“曲改直”等經(jīng)典的數(shù)據(jù)處理思想,引導學生處理好自己的數(shù)據(jù),逐步建立精實驗、重分析的實驗習慣,通過實驗數(shù)據(jù)處理,完善提高實驗精確度。例如在“光電效應”和“牛頓環(huán)”等實驗中,實驗數(shù)據(jù)處理方法以最小二乘法、逐差法等為主,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)處理方法進行行抬頭點的確定、圓環(huán)半徑的確定等。圍繞實驗數(shù)據(jù)的處理,使學生理解整個實驗設(shè)計的精美與巧妙。
當然,在一次實驗課程講解中,不可能涉及上述關(guān)注點全部,這就需要根據(jù)本次實驗的內(nèi)容特點,有選擇性地側(cè)重,完整的實驗課程體系就是由諸多分立的實驗項目構(gòu)成,講課比賽需要對整體實驗架構(gòu)有所表征。
比賽的過程控制應體現(xiàn)在賽前、賽中和賽后的各個階段。選手注重過程控制,突出提高與展示,突出賽前準備的教學亮點,通過一次課、一個關(guān)注點,講出教師本人及其教學團隊的經(jīng)典課。評委注重過程控制,突出交流與公正,擴大交流受益面的廣度與深度,引導好教學發(fā)展方向,歸納挖掘好教學經(jīng)驗,以供更大范圍的借鑒。組辦方注重過程控制,突出內(nèi)規(guī)與外宣,做好比賽的內(nèi)功與外功,搭建好物理教學切磋交流的平臺,使比賽發(fā)展好,形成更大的影響力。
比賽的結(jié)果不僅能為青年教師的成長提供發(fā)展路徑,更重要的是,競賽可以達到引領(lǐng)物理教學、提高教學團隊水平和增強物理學科在整體高等教學架構(gòu)的地位的效果。比賽應注重引領(lǐng)物理常規(guī)教學,創(chuàng)造重視物理教學的環(huán)境,4門基礎(chǔ)課程中英語和計算機有等級考試,數(shù)學為考研的基本科目,物理不具有優(yōu)勢,組織好高水平學生的學科競賽和老師的教學比賽,可有效帶動物理學教學的整體工作,提高教與學的熱情與質(zhì)量。比賽應注重提高整體教學團隊水平,參賽教師應依托一支優(yōu)秀的教學隊伍,通過集體備課、團體攻堅和整體進步的形式,以點帶面地推進整體教學團隊的授課能力,得到比賽的最優(yōu)結(jié)果。比賽應注重增強物理學科在整體高等教學架構(gòu)的地位,通過省、地區(qū)和全國3個高水準的比賽過程,提高各院校對物理學科的認知、認可度,尤其是通過競賽的校際交流,向高水平院校取長補短,將物理學科建設(shè)推上一個新臺階。
全國高等學校物理基礎(chǔ)課程青年教師講課比賽,不僅僅是優(yōu)秀青年教師展示的舞臺,更是促進全國院校物理教學建設(shè)的平臺。正確地認識賽事,把握好比賽的關(guān)注點,做好過程控制和結(jié)果,組織者、評委、選手及每一個參與者以公心、恒心做好比賽的每個環(huán)節(jié),我們的工作必然會促進青年教師成長,促進教學提高,促進比賽發(fā)展,促進學科發(fā)展,但最根本的一定是讓我們的學生成為最終的受益人。