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        大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革探究

        2018-03-07 02:40:22殷春英
        科技資訊 2018年28期
        關(guān)鍵詞:實驗教學(xué)探究實驗

        殷春英

        摘 要:大學(xué)物理實驗在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力上具有其他課程不可替代的作用。通過分析當(dāng)前大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題,提出了大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的設(shè)想,其目的就是培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計實驗的能力,提高學(xué)生科學(xué)探究的能力、創(chuàng)新的能力,以及主動研究的探索精神和團(tuán)結(jié)合作的意識。

        關(guān)健詞:物理實驗 教學(xué)改革 創(chuàng)新實驗

        中圖分類號:G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2018)10(a)-0166-02

        大學(xué)物理實驗課是面向全校理工科專業(yè)設(shè)置的學(xué)科基礎(chǔ)課,是大學(xué)物理教學(xué)中的一個重要組成部分。本實驗課程為理工科大學(xué)生入門的實踐性課程,是集動手、觀察、分析、判斷、演繹、歸納、推理、文字表達(dá)等一系列基礎(chǔ)能力訓(xùn)練為一體的綜合性課程,同時,它也是后繼專業(yè)實驗課程的基礎(chǔ),更有利于學(xué)生科學(xué)實驗素質(zhì)的培養(yǎng)。大學(xué)物理實驗課程,不僅能向?qū)W生系統(tǒng)地傳授科學(xué)實驗的理論知識、方法、技能,還能訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)實驗的能力,對以后學(xué)生的思維活動和良好工作作風(fēng)的形成也有很大的影響力。它在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力上具有其他課程不可替代的作用,是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后受到系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端,是對理工科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)。

        1 大學(xué)物理實驗課教學(xué)現(xiàn)狀及分析

        分析目前大學(xué)物理實驗課的現(xiàn)狀,確實存在著一些普遍的現(xiàn)象。

        比較普遍的方法是,實驗指導(dǎo)教師提前完成實驗步驟的制定和儀器設(shè)備的準(zhǔn)備和簡單的組裝等,學(xué)生只是被動地接受知識和實驗的方法步驟。即在每次做實驗之前,實驗教師在黑板上寫滿了實驗名稱、實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗步驟,并占用大量的時間講實驗原理、具體的實驗測量的方法、獲取實驗數(shù)據(jù)的方法和注意事項,隨后,學(xué)生照實驗步驟或著模仿教師進(jìn)行操作,讀取數(shù)據(jù),填寫講義上設(shè)計的表格,實驗結(jié)束。如此的實驗過程收獲甚微。

        另外,大多數(shù)高校的實驗課往往分組進(jìn)行,每組學(xué)生同時做一個實驗,實驗儀器、實驗的方法,甚至實驗的結(jié)論都相同,這樣往往導(dǎo)致部分學(xué)生依賴、抄襲的現(xiàn)象,特別是當(dāng)兩人合做時,容易造成部分學(xué)生不動手、不參與、不認(rèn)真觀察實驗,不認(rèn)真記錄相關(guān)數(shù)據(jù),更談不上去分析思考和探究,更不利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,也不利于學(xué)生突破思維定勢的障礙,更不利于學(xué)生創(chuàng)新思維方法的形成和智能的發(fā)展。

        造成此現(xiàn)象的原因分析如下。

        (1)大學(xué)物理實驗的課時太少。

        由于大學(xué)物理實驗總課時少,每個實驗的課時更少,以筆者學(xué)校為例,大學(xué)物理實驗共16學(xué)時,8個實驗,每個實驗2節(jié)課(1.5h)很容易造成走形式、走過場,完全已完成實驗為目的。

        (2)實驗的內(nèi)容設(shè)置有待改善。

        據(jù)統(tǒng)計,大學(xué)物理實驗的教學(xué)內(nèi)容一般分為驗證性實驗、綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗,由于實驗的課時減少,使得保留的實驗多數(shù)為驗證性實驗,缺少綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗,不利于學(xué)生的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

        目前部分院校大學(xué)物理理論課和實驗課同一學(xué)期開課,由于學(xué)生人數(shù)眾多和實驗儀器臺套數(shù)有限,使得實驗教學(xué)的先后秩序與理論課的順序不一致,忽視了由易到難的原則,所有實驗同時輪換,導(dǎo)至了有些學(xué)生先做實驗、后學(xué)理論課,尤其是顛倒基礎(chǔ)實驗和綜合性實驗的次序,使得實驗后對實驗知識是片斷凌亂的,缺乏知識的完整性、系統(tǒng)性。

        (3)教師的教學(xué)態(tài)度有待改進(jìn)。

        大學(xué)物理實驗教學(xué)中,實驗教師一般按照實驗?zāi)康?、原理、方法、步驟等進(jìn)行,忽視了對學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的督查;教學(xué)過程中忽略了啟發(fā)式教學(xué),不能引導(dǎo)學(xué)生去思考,不能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生探索問題、分析問題和解決問題的能力的目的;教學(xué)生“授人以魚”,而不是“授人以漁”;忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,不能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

        (4)大學(xué)物理實驗成績的評價方式有待改進(jìn)。

        據(jù)統(tǒng)計,目前的實驗評價方式有以下幾種形式:第一,憑實驗報告定成績。要求學(xué)生每次實驗都要寫實驗報告,實驗報告的格式相對固定,實驗報告依次寫出實驗名稱、實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)及實驗數(shù)據(jù)的處理、誤差分析及對實驗的建議、體會等。這種固定的格式,不易體現(xiàn)學(xué)生實驗的個性,同時,由于格式相似,很容易造成抄襲現(xiàn)象,難于反映出學(xué)生的實驗態(tài)度、付出的勞動,很難看到有創(chuàng)新性、有水平的實驗報告。第二,憑實驗報告和實驗的理論考試、操作考試定成績。這種評價方式看似比較全面,但是,由于實驗儀器組數(shù)、不同實驗的特點不同,評價方式很難實施。

        2 大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的實施方案

        2.1 制定確實可行的大學(xué)物理實驗的培養(yǎng)目標(biāo)

        大學(xué)物理實驗是面向理工科專業(yè)設(shè)置的學(xué)科基礎(chǔ)課,是大學(xué)物理教學(xué)的一個重要組成部分,是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后首次受到的系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的入門課程,是所有理工科專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)。

        其培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該包括:第一個層次,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的基本能力和素養(yǎng),即:(1)培養(yǎng)學(xué)生能夠通過閱讀實驗相關(guān)資料,自己設(shè)計基本實驗,做好實驗前的準(zhǔn)備工作;(2)學(xué)生能夠獨立地閱讀教材和儀器使用說明書,正確、熟練地使用常用儀器;(3)能夠運用所學(xué)的大學(xué)物理理論知識,對基本的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果現(xiàn)象進(jìn)行初步的分析判斷和預(yù)測;(4)能夠準(zhǔn)確記錄實驗數(shù)據(jù),正確處理實驗數(shù)據(jù),恰當(dāng)?shù)乇硎鰧嶒灲Y(jié)果,得出正確的結(jié)論,撰寫合格的實驗報告;(5)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和實事求是的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度、愛護(hù)公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德。第二個層次,在前面的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、主動研究、獨立設(shè)計實驗的能力、提高學(xué)生科學(xué)探究的能力和敢于設(shè)想、大膽創(chuàng)新的精神、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作意識。

        2.2 修改大學(xué)物理實驗的實驗內(nèi)容和時間

        大學(xué)物理實驗的實驗內(nèi)容有待改善,教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該涵蓋驗證性實驗、綜合性和設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗等所有內(nèi)容,不同性質(zhì)的實驗培養(yǎng)學(xué)生的能力的側(cè)重面不同,綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗,更有利于學(xué)生的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

        增加大學(xué)物理實驗的課時和實驗實施的時間,由于大學(xué)物理實驗總課時少,每個實驗的時間更少,使得學(xué)生沒有時間去思考、分析、探究實驗,常常造成流于形式、以完成任務(wù)為目標(biāo)。建議:驗證性實驗2h,綜合、設(shè)計性實驗至少3h,創(chuàng)新性實驗至少4h(甚至更多)。

        恰當(dāng)?shù)匕才糯髮W(xué)物理實驗的實驗時間,也是不容忽視的問題,實驗開出時間在理論課之后,更有利于學(xué)生實驗的理解、分析和探究,尤其是綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗,這樣更有利于培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。建議:前一學(xué)期開理論課,后一學(xué)期開實驗課。

        2.3 改進(jìn)大學(xué)物理實驗的教學(xué)方法

        這里引用愛因斯坦曾經(jīng)說過的話:如果一個人掌握了學(xué)科的基礎(chǔ)理論,并且學(xué)會了獨立思考和工作,他必定會找到他自己的道路,而且比起那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來,他一定會更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化。由此可見,掌握基礎(chǔ)、學(xué)會思考使學(xué)生有更好發(fā)展的前提,對此,我們要對實驗教學(xué)進(jìn)行改革?;A(chǔ)實驗訓(xùn)練是科學(xué)探究的準(zhǔn)備,綜合設(shè)計、創(chuàng)新性實驗則是科學(xué)探究的模擬。所有我們采用分層次教學(xué),把大學(xué)物理實驗分為基本理論實驗層次和分析探究實驗層次。

        (1)基本理論實驗層次。

        基本理論實驗層次即為驗證性實驗層次,在完成基本理論教學(xué)的前提下,提供給學(xué)生多種預(yù)習(xí)通道,可以通過實驗講義、網(wǎng)絡(luò)、虛擬實驗或?qū)嶒炰浵?,把實驗原理、實驗儀器、實驗注意事項展示給大家,提供感性的認(rèn)識,在自學(xué)的基礎(chǔ)上設(shè)計自己的實驗,注重實驗的過程和細(xì)節(jié),圓滿完成大學(xué)物理實驗教學(xué)目標(biāo)的第一層次。

        (2)分析探究實驗層次。

        眾所周知,科學(xué)探究的七大要素有:提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗與搜集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作。因此,我們在完成大學(xué)物理理論教學(xué)和基本理論實驗?zāi)K的基礎(chǔ)上完成分析探究實驗?zāi)K。

        探究的題目分為教師擬定和學(xué)生自擬兩部分,決定權(quán)交給學(xué)生,教師只是確定實驗的個數(shù),但要確保為綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗,要保證充分的學(xué)時,學(xué)時也可以分段實施,要注重學(xué)生帶著問題去探究的過程和態(tài)度,不要過度追求結(jié)果的準(zhǔn)確性,善于引導(dǎo)學(xué)生從問題中發(fā)現(xiàn)問題。愛因斯坦早就斷言:創(chuàng)造并非邏輯推理的結(jié)果。對待創(chuàng)新性實驗,我們不能急于求成、急功近利。教師在此階段主要起綜合、設(shè)計、創(chuàng)新性課題的審查、引導(dǎo)學(xué)生如何開展科學(xué)研究、科學(xué)探索,使學(xué)生初步具備獨立思考和工作的能力。達(dá)到大學(xué)物理實驗培養(yǎng)目標(biāo)的第二層次的要求。

        (3)在每個模塊滲透科學(xué)方法的教育。

        科學(xué)方法有許多,滲透方法教育會使學(xué)生受益無窮。例如,控制變量法是物理實驗研究中常用的一種研究方法,即在實驗研究的過程中,對影響事物變化規(guī)律的變量進(jìn)行分析,對其影響因素進(jìn)行人為控制,只使其中的某一變量按照特定的要求發(fā)生變化,最終得出所研究的問題的結(jié)論;模擬法是用一種容易實現(xiàn)、方便測量的物理狀態(tài)或過程模擬另一種不易實現(xiàn)、不便測量的物理狀態(tài)或過程,這種方法被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計之中,例如,我們常用電流場來模擬靜電場、溫度場、流體場等,我們的“靜電場的模擬與描繪”就是應(yīng)用的這種方法;假設(shè)法是創(chuàng)新實驗的前提,它需要先分析現(xiàn)象提出問題,大膽猜測,提出假說,假設(shè)的正確與否可用實驗來檢驗。當(dāng)然,具體的問題要具體分析,適當(dāng)?shù)臐B透方法教學(xué)是每位教師努力的方向,對學(xué)生未來的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

        2.4 改進(jìn)大學(xué)物理實驗的評價方式

        改變傳統(tǒng)的實驗評定方法,第一,減少些寫實驗報告的次數(shù)。第二,提高實驗報告的質(zhì)量,不要套用格式,實驗報告要求學(xué)生撰寫實驗的收獲,即實驗的相關(guān)資料、心得體會,既能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,又能讓教師更好地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)和過程。第三,采用科技小論文的形式,以及對本實驗過程的方法或者改進(jìn)意見加工整理,撰寫小論文,可以慢慢提高學(xué)生的科技論文寫作水平。

        總之,大學(xué)物理實驗要以學(xué)生為中心,以提高學(xué)生的綜合能力為最終目的,滲透科學(xué)研究的方法,使學(xué)生學(xué)會分析問題、解決問題的方法,有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),為進(jìn)一步學(xué)習(xí)科學(xué)知識打下良好的基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 鄧曉冉,楊帥.淺談大學(xué)物理實驗教學(xué)改革[J].大學(xué)物理實驗,2009,22(1):111-113.

        [2] 李宏榮,王小力,田蓬勃,等.以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)的大學(xué)物理教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué),2013(8):19-21.

        [3] 朱湘萍,熊文元,包本剛.用科研項目推進(jìn)大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的研究與探索[J].大學(xué)物理實驗,2011,24(3):110-113.

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