深化物理實驗教學(xué)改革的探索與思考

一、目前高校非物理專業(yè)物理實驗教學(xué)中存在的問題

1.教育觀念方面,仍然存在著重理論輕實踐、重理論教學(xué)輕視動手能力培養(yǎng)的錯誤觀念。

2.實驗內(nèi)容方面,聯(lián)系現(xiàn)代高科技的內(nèi)容較少,跟不上現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要求。

3.教學(xué)方法方面,多年來一直采用以班級為單位一次完成一個實驗內(nèi)容,教師以完成教學(xué)任務(wù)為目的按部就班地教,學(xué)生按照教師的講解和實驗指導(dǎo)書按部就班地做實驗,學(xué)生無法根據(jù)自己的水平和能力自由選擇實驗項目,教師也不能因材施教,這對培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗技能和創(chuàng)新能力十分不利。

4.教學(xué)手段方面,經(jīng)過多年的改革發(fā)展,教學(xué)手段有了很大的提高。實驗教學(xué)儀器與設(shè)備基本上都進(jìn)行了更新?lián)Q代,但實驗技術(shù)上的發(fā)展較緩慢,尤其是計算機技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用程度較低。

5.實驗室建設(shè)方面,由于教學(xué)改革和發(fā)展的需要,各高校都加強了實驗室的建設(shè),但部分高校特別是非物理專業(yè)的院校,只注重加強重點實驗室的建設(shè),對物理實驗室建設(shè)重視不夠,如實驗儀器設(shè)備、實驗場地不足,實驗課時少,師資隊伍嚴(yán)重薄弱,特別是在師資隊伍引進(jìn)上只注意引進(jìn)高水平的理論教師,對高水平的物理實驗教師和高級物理實驗技術(shù)人員的引進(jìn)很不重視,造成理論教師扎堆、人員超編.有的理論課教師為了完成課時,不管懂不懂、會不會物理實驗,都到實驗室來搶課時。這影響了物理實驗教學(xué)的質(zhì)量,阻礙了學(xué)生實踐能力的提高。

以上這些問題嚴(yán)重地阻礙了物理實驗教學(xué)質(zhì)量的提高,因此必須深化物理實驗教學(xué)改革,充分發(fā)揮物理實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)中的重要作用,真正實現(xiàn)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)代化。

二、深化高校非物理專業(yè)物理實驗教學(xué)改革的思考

1.樹立以人為本的教育觀念。以人為本是科學(xué)發(fā)展觀的核心內(nèi)容。高校非物理專業(yè)物理實驗教學(xué)應(yīng)堅持以人為本,樹立全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀,以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實驗素質(zhì)和創(chuàng)新意識作為改革的根本點和出發(fā)點,把創(chuàng)新教育貫穿在物理實驗教學(xué)中,建立以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力為宗旨的實驗教學(xué)觀。

2.建立適合高校非物理專業(yè)物理實驗教學(xué)模式。高校物理實驗改革應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo),建立適合非物理專業(yè)的物理實驗教學(xué)模式是關(guān)鍵。我認(rèn)為在改革中應(yīng)注意以下幾個方面:

(1)課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容方面。高校非物理專業(yè)物理實驗課程設(shè)置應(yīng)分為三個部分,它們分別是:基礎(chǔ)實驗、綜合型設(shè)計性試驗、研究性試驗。教學(xué)內(nèi)容可根據(jù)各專業(yè)的特點,按照課程設(shè)置的三個部分,建立從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從接受知識型到綜合能力型的實驗教學(xué)內(nèi)容體系。①基礎(chǔ)實驗?；A(chǔ)實驗主要是學(xué)習(xí)基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗方法和技術(shù)的訓(xùn)練等內(nèi)容。這些基本實驗內(nèi)容要涉及到力、熱、電、光以及近代物理的各個知識點。作為普及型實驗,基礎(chǔ)實驗要求學(xué)生在理解實驗原理的基礎(chǔ)上,不僅要學(xué)會基本實驗儀器的使用,而且還要掌握儀器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和與其相關(guān)的基礎(chǔ)知識以及運用實驗原理解決問題的方法。②綜合性設(shè)計性實驗。綜合性實驗所涉及到的物理知識面較廣,并且具有一定的綜合性和技術(shù)性,同時在實驗內(nèi)容上要適當(dāng)引入邊緣學(xué)科、前沿學(xué)科和交叉學(xué)科,拓展學(xué)生知識面的深度和廣度,培養(yǎng)學(xué)生對各種實驗方法的運用能力和動手能力。設(shè)計性實驗由學(xué)生自己根據(jù)實驗項目自己提出設(shè)計思想、實驗原理和自己擬訂設(shè)計方案。至于應(yīng)用什么實驗方法、選擇何種實驗儀器以及如何解決問題,完全由學(xué)生自己獨立實踐。通過綜合性設(shè)計性實驗,能夠激發(fā)學(xué)生強烈的學(xué)習(xí)熱情,變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí),在主動學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)造能力。同時使學(xué)生在實驗的失敗和成功中得到鍛煉,使他們的整體素質(zhì)得到提高。③研究性實驗。研究性實驗是以科研實踐為主題,以課題組為組織形式,選擇若干個物理實驗(如新實驗的設(shè)計、傳統(tǒng)實驗的更新改造等)作為課題,以科學(xué)研究的方式進(jìn)行實驗教學(xué)。通過選題、開題、初研實驗儀器的調(diào)試到課題的完成及總結(jié)答辯等訓(xùn)練,讓學(xué)生們了解科研的環(huán)節(jié)和方法,提高學(xué)生們的科研素質(zhì),使得學(xué)生們的科研能力得到鍛煉和提高。

(2)教學(xué)方法和手段方面。教學(xué)方法和手段是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的。因此,實驗教學(xué)的方法和手段要以“學(xué)生為本”,按照因材施教、講究實效的原則,滿足不同層次學(xué)生提出的要求,達(dá)到我們培養(yǎng)和提高學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。為了實現(xiàn)實驗教學(xué)的目標(biāo),我認(rèn)為應(yīng)采用以下的實驗教學(xué)方法和手段:①加強對學(xué)生實驗預(yù)習(xí)情況的檢查。要求學(xué)生實驗前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容,并根據(jù)自己預(yù)習(xí)的情況提出問題,寫出實驗預(yù)習(xí)報告。②在實驗教學(xué)過程中,教師要采用啟發(fā)式、討論式和開放式等多種教學(xué)方法和手段。教師要根據(jù)實驗內(nèi)容,有的實驗可以進(jìn)行實驗原理和操作要領(lǐng)的講解,如基礎(chǔ)實驗;有的實驗不進(jìn)行實驗原理和操作的講解,如綜合型設(shè)計性實驗。對于基礎(chǔ)實驗,我們要給學(xué)生留出足夠的時間,放手讓學(xué)生自己去研究、去摸索,發(fā)揮學(xué)生的個體作用。綜合性設(shè)計性實驗的教學(xué)中要引入科學(xué)研究的思維方式,遵循科學(xué)研究的思路,根據(jù)學(xué)生的具體情況提出適當(dāng)要求,給予恰當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)。如我們對一些綜合性設(shè)計性實驗,依據(jù)實驗內(nèi)容可采用兩種方法:一是給定實驗題目,由學(xué)生自己擬訂實驗方案,設(shè)計實驗線路,自己選擇實驗儀器;二是給定實驗儀器,由學(xué)生自己制定實驗題目,擬訂實驗方案等。在實驗過程中,學(xué)生們可以通過討論、研究,在教師的指導(dǎo)下完成實驗。對研究性實驗可采用導(dǎo)師制,學(xué)生可以自由選擇指導(dǎo)教師。指導(dǎo)教師在實驗教學(xué)中,要引導(dǎo)學(xué)生去研究、去聯(lián)想,將書本知識和已做過的各種物理實驗中的物理思想、研究方法、實驗技巧以及課外閱讀的知識聯(lián)系起來,形成一個牢固的知識網(wǎng)絡(luò),使學(xué)生對書本知識、物理思想、研究方法和實驗技巧等融會貫通,舉一反三,靈活應(yīng)用,并在實踐中探索創(chuàng)新,從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。③將計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到物理實驗教學(xué)中,提高實驗水平,強化學(xué)生的實驗興趣。采用多媒體和板書相結(jié)合的教學(xué)方法,充分利用演示實驗幫助學(xué)生觀察物理現(xiàn)象,增加感性認(rèn)識,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。利用計算機模擬開發(fā)與高科技相關(guān)的實驗,進(jìn)行仿真實驗教學(xué),使學(xué)生開闊眼界,在實驗教學(xué)中不斷提高學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

(3)加強物理實驗室建設(shè)。①建立一支高素質(zhì)的物理實驗隊伍。物理實驗隊伍包括物理實驗教師和專職實驗人員。要提高物理實驗水平,就必須努力建設(shè)一支人員穩(wěn)定、思想觀念新、實驗技能精湛、科研能力強、具有奉獻(xiàn)精神、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)相對合理的實驗隊伍。首先,實驗教師是實驗教學(xué)的主力軍,是關(guān)系到實驗教學(xué)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才的需要,要求實驗教師必須具有創(chuàng)新意識,自身具備創(chuàng)新能力并能夠運用創(chuàng)新手段去培養(yǎng)創(chuàng)新人才。因此,實驗教師要親自參加科學(xué)研究活動,關(guān)注世界變化發(fā)展的趨勢,尤其要注意教育科技與經(jīng)濟領(lǐng)域的發(fā)展變化,研究本學(xué)科及相關(guān)學(xué)科實驗科學(xué)的進(jìn)展,不斷吸收新知識,研究新問題,將新的實驗思想、方法、技術(shù)和成果引入到實驗教學(xué)中去。改變單純傳授知識的傳統(tǒng)教育觀念,突破傳統(tǒng)的教育方法,變革陳舊落后的實驗手段,采用形式多樣的實驗教學(xué)方法,引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生勇于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,啟發(fā)學(xué)生對影響實驗對象和實驗結(jié)果的各種因素進(jìn)行科學(xué)的分析研究,從而不斷地提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。其次,實驗專職人員是保證實驗教學(xué)高效、順利完成的專業(yè)實驗技術(shù)人員。實驗技術(shù)人員水平的高低,直接影響著實驗教學(xué)質(zhì)量的高低。因此,實驗技術(shù)人員不僅要有強烈的責(zé)任心和科學(xué)管理實驗室的能力,還必須具有扎實的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)知識,具備較高水平的實驗技能和豐富的實驗經(jīng)驗。為了提高實驗人員的素質(zhì),可以采取請進(jìn)來送出去的方法對實驗技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)和進(jìn)修,讓實驗技術(shù)人員了解、學(xué)習(xí)科學(xué)管理實驗室的先進(jìn)經(jīng)驗,掌握先進(jìn)的實驗技能,更新實驗技術(shù)人員的知識結(jié)構(gòu),不斷提高實驗技術(shù)人員的素質(zhì)。②科學(xué)管理實驗室,以適應(yīng)物理實驗教學(xué)發(fā)展的需要。物理實驗室要高效順利地運轉(zhuǎn),滿足物理實驗教學(xué)的需要,就必須科學(xué)管理實驗室,實行物理實驗室的全面開放。開放實驗室是指學(xué)生根據(jù)自己的情況,采用事先預(yù)約的方式,隨時進(jìn)入實驗室,利用實驗室的儀器設(shè)備完成實驗項目。開放物理實驗室為物理實驗教學(xué)提供了充分的時間和空間。物理實驗是大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)的第一門實驗課,由于大學(xué)生來自全國各地,而各地中學(xué)階段實驗教學(xué)發(fā)展不平衡,造成大學(xué)生們的動手能力也參差不齊,通過開放實驗室可以使不同層次的學(xué)生在充足的時間和空間里,逐步鍛煉和提高他們的動手能力。開放物理實驗室還可以解決計劃課時不足的問題。通過開放實驗室,學(xué)生們可以把在計劃課時內(nèi)沒有完成的實驗補做、重做、把沒有掌握牢的實驗去吃深、吃透,把不完善的綜合性、設(shè)計性和研究性實驗在實踐中不斷地完善。開放物理實驗室也為開放性實驗、創(chuàng)新性實驗提供了最有力的條件,學(xué)生們可在實驗室里,利用實驗室的儀器和充足的時間去探索、去研究,展示他們的聰明才智,不斷提高他們的實踐能力和創(chuàng)新能力。

物理實驗教學(xué)的改革是一個長期的系統(tǒng)的改革,我們要按照“科學(xué)發(fā)展觀”的要求,堅持“以學(xué)生為本”,以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo),不斷充實完善實驗教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)實驗教學(xué)方法和手段,運用科學(xué)的思維方式引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生,培養(yǎng)和提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力,為培養(yǎng)和造就一批具有高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才而努力。

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