摘 要:大學物理實驗課程是理工科院校的一門公共基礎課程,其教學涉及與高中物理的銜接,同時也為后續(xù)專業(yè)課實驗打下基礎。作為一線教師,本文依據(jù)學校招生情況、學生物理基礎及教師上課情況,從分層教育、數(shù)據(jù)處理、實驗報告講解和學生獨立操作四點,簡單對大學物理實驗課程教學提出一些思考。
關鍵詞:大學物理實驗課程;數(shù)據(jù)處理;實驗報告
大學物理實驗課程是高等理工科院校對學生進行系列科學實驗基本訓練的公共基礎課程,也是學生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓練的開端。大學物理實驗教學的根本任務是:使學生在中學物理實驗的基礎上,按照循序漸進的原則,學習物理實驗的知識和方法,得到實驗技能的訓練,從而初步了解科學實驗的主要過程與基本方法,為今后的學習和工作奠定良好的實驗基礎。
我校可以開設二十多個大學物理實驗,包含基礎實驗、力學、聲學、熱學、電磁學、光學、近代物理以及綜合設計性實驗,每個實驗含22臺實驗設備,基本可以實現(xiàn)每個學生獨立操作。由于開設大學物理實驗的教室有限,學生人數(shù)較多,大學物理實驗教學是輪動進行的,造成各個選課班級教學進度不一致,同時也無法跟大學物理課程教學進度匹配。例如有些理論課內(nèi)相關知識還未覆蓋,實驗課內(nèi)已根據(jù)相關原理進行實驗操作。在大學物理實驗教學過程中,我們一般的流程是:1.第一次上大學物理實驗課時給學生講解上課的注意事項、大學物理實驗報告的書寫格式、實驗安排、大學物理實驗課程的發(fā)展歷程、相關名人及物理實驗、測量誤差與實驗數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容;2.根據(jù)大學物理實驗安排,組織學生完成實驗內(nèi)容(通常先由老師講解實驗原理、內(nèi)容、過程等,再示范整個實驗過程,最后由學生獨立完成實驗)。3.期末最后一次課上,老師會講解本學期實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題以及實驗報告上存在的問題(實驗報告一般要求學生實驗結束后兩到三周內(nèi)上交)。
此外,我校是面向全國招生的工科院校,學生的物理基礎層次不同。筆者曾經(jīng)在自己上課班級上做過調(diào)查,大約有一半同學在高中會考結束后就徹底放棄了物理。他們沒有想到高等院校理工科以及部分文科專業(yè)還需修讀大學物理和物理實驗兩門公共基礎課,所以這類學生物理基礎相對就不夠扎實。在教學過程中發(fā)現(xiàn)部分學生可能不會正確使用游標卡尺(螺旋測微器)對一個物體進行測量讀數(shù)、不會正確使用萬用表(例如,如何測量直流或者交流電壓、測量電流時對量程的考慮等),甚至有些學生對簡單的電路連接也不是很清楚。通常為讓學生了解數(shù)據(jù)記錄與真實數(shù)據(jù)之間的差距,實驗報告中會涉及誤差分析及數(shù)據(jù)處理部分。然而我校學生在大一下開始修大學物理實驗課程,而涉及誤差和統(tǒng)計分析內(nèi)容的概率論與統(tǒng)計這門課程卻是在大二修讀。盡管在大學物理實驗課程的第一次課中會就相關內(nèi)容跟學生進行講解,但畢竟課時短、內(nèi)容多,這就造成學生有誤差分析概念,但實際在實驗報告上關于數(shù)據(jù)處理部分又是一頭霧水的局面?;趯W校、學生以及教師上課基礎情況,筆者對大學物理實驗課程教學提出如下思考:
一、根據(jù)學生的物理基礎分成預修班和普通班。其中預修班學生在正式學習大學物理實驗課程時需要預修幾個基礎物理實驗(例如,物體密度和長度的測量、伏安法測電阻、薄透鏡焦距的測量等),來提高學生在數(shù)據(jù)記錄、電路連接、光學儀器調(diào)整方面的操作技能,通過考核后再和普通班的學生一起完成大學物理實驗課程的學習。在之前的教學過程中雖然沒有預修班這個形式,但是在教學過程中有基礎物理實驗的教學,當時的感受是沒有經(jīng)過分班的基礎實驗課程教學,課堂紀律不是很理想,會做的學生會說高中已經(jīng)做過了,不會的同學還在那里默默做實驗。后來隨著課程改革,這部分內(nèi)容被刪掉,直接的感受就是有些學生甚至連基本的實驗操作都有困難,所以分層次的教學是有必要的。
二、適時調(diào)整大學物理實驗課程中的理論課時,提高學生數(shù)據(jù)處理的能力。在實驗課上課過程中,第一次課教師需要給學生講解上課的注意事項、大學物理實驗報告的書寫格式、測量誤差與實驗數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。然而在實際過程中,這次課上老師是來不及詳細講解實驗數(shù)據(jù)處理、誤差分析等內(nèi)容的。而這一部分內(nèi)容數(shù)據(jù)多、公式多,學生本身數(shù)學知識儲備不足,導致不容易理解消化。考慮到學生還未接觸概率統(tǒng)計方面的內(nèi)容,適時調(diào)整理論課時,可以讓老師通過舉例詳細講解這部分知識的運用,在課堂中通過不同實驗數(shù)據(jù)的處理方式讓學生融會貫通。如若課時不足,老師也可在講解相應實驗項目時,根據(jù)實驗需求,適當講解該實驗項目中有關數(shù)據(jù)處理部分要注意的內(nèi)容以及數(shù)據(jù)該如何來處理,讓學生的學習有的放矢。當然這個課時增加了,相應的學生實驗操作的時間必然就會減少,所以要在兼顧學生實驗操作效果和內(nèi)容的前提下,提高學生數(shù)據(jù)處理的能力。
三、每次實驗課之前,針對上一個實驗的實驗報告情況,向學生做一個簡單的情況說明,以便學生了解自己在實驗過程中的不足之處。由于實驗報告存檔要求,目前我校學生上交實驗報告之后是不返還的,因而學生即便知道自己每個實驗報告的成績,也不知道自己不足的地方。這里首先要求學生一定要在規(guī)定的時間內(nèi)上交實驗報告,另外老師根據(jù)批改情況,在每次上課之前對存在的普遍問題要詳細講解,個別問題可在學生實驗操作過程中與學生單獨私聊。
四、提高學生實驗過程的自主性、創(chuàng)新性,而不是簡單重復老師的實驗操作過程,完成實驗報告的撰寫。每次實驗之前,學生都要完成相應實驗的預習工作,以此來了解實驗原理、方法、步驟、所要記錄的數(shù)據(jù)以及如何對數(shù)據(jù)進行處理。理論上,如果學生認真完成實驗預習的話,是可以獨立完成一個實驗和實驗報告的寫作的。所以若老師適當調(diào)整上課節(jié)奏,實驗課上課時如果先給一段二十分鐘左右的時間讓學生獨立操作實驗,讓其檢驗自學成果并正視存在的問題,然后再由老師來詳細講解實驗原理并演示實驗操作部分,最后再由學生來最終完成整個實驗的操作部分。這樣學生不僅對實驗原理、實驗操作有更深入的理解,同時也讓學生有更多的思考和動手操作機會,更好地理解實驗設計的初衷,培養(yǎng)學生初步設計實驗的能力。
參考文獻:
[1]鄧從杰.大學物理實驗學習與教學方法探討[J].大連理工大學,2013.
作者簡介:林星星(1984.08-),女,漢族,上海市人,博士研究生學歷,上海電機學院文理學院講師,主要研究方向:太陽電池制備。
(上海電機學院文理學院)