從單元法教學到專題法教學——淺談軍校《近代物理實驗》課程的教學改革

康冬麗,賈紅輝,張學驁

(國防科技大學理學院,湖南長沙 410073)

從單元法教學到專題法教學
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康冬麗,賈紅輝,張學驁

(國防科技大學理學院,湖南長沙 410073)

提出了一套軍校《近代物理實驗課程》的教學改革方案,其基本思想是:針對合訓類學員的基礎和培養(yǎng)特點,突出軍校特色,在不太偏離新的近代物理實驗教學大綱前提下,以專題教學形式重新“包裝”近代物理實驗課程,使得其更加系統(tǒng)化,同時增加軍事領域中研究較為廣泛的實驗技術內容,在確保“三性”基礎上,增添近代物理實驗的趣味性和前沿性。

近代物理實驗,專題教學法,三性,教學改革

目前,大多數(shù)近代物理實驗課程的教學基本上都已經從單個實驗教學法過渡到單元法教學。單元法教學[1]是針對“近代物理實驗知識的系統(tǒng)性、整體性與課堂教學的分散性”提出的一種新的教學方法,它根據(jù)教學內容的內在聯(lián)系把實驗內容分成若干知識塊,將結構嚴謹、自成系統(tǒng)且研究方法較類似的教材構成一個小教學單元。這是一種能抓住橫向(學生的認識過程)、縱向(這一小單元的邏輯發(fā)展)兩條線索進行教學,使學生通過整體—部分—整體的學習,有機地掌握相關知識的內在聯(lián)系、熟練掌握知識的教學方法。該教學方法自從上個世紀80年代后期提出至今,對近代物理實驗課程的教學發(fā)揮了很大的促進作用,然而,由于單元教學法對實驗內容與實驗實施過程的拓展空間較小,一定程度上無法滿足近代物理實驗課程對“三性”的要求。因此,探索近代物理實驗課程中新的教學方法[2-3],顯得尤其重要。

1 專題法教學內容設置

專題設置的基本指導思想:針對合訓類學生的基礎和培養(yǎng)特點,突出軍校特色,在不太偏離新的近代物理實驗教學大綱前提下,以專題教學形式重新“包裝”使得系統(tǒng)化,同時適當增加軍事領域較為廣泛的實驗技術研究,在確?！叭浴被A上,增添近代物理實驗系統(tǒng)性、趣味性和前沿性。具體設置有近代物理實驗基礎的“經典重現(xiàn)”專題,以軍事課題牽引的“微波雷達”和“軍用光電系統(tǒng)設計”專題,以現(xiàn)代先進光學表征技術為牽引的“成像光學”專題,以及以前沿課題為牽引的“納米物理”專題等。

1.1 “經典重現(xiàn)”專題——追尋諾貝爾物理學家的實驗

該專題實驗是近代物理實驗的基礎實驗,可結合實驗室設備,開展以下一系列的諾貝爾物理學家著名的實驗,不僅能讓學生了解相應的實驗原理,還能理解諾貝爾物理學家當時的實驗設計思想,拓展相應的知識背景。可開設:X射線的發(fā)現(xiàn)與應用(6位諾貝爾物理學家)、塞曼效應(1902年)、無線電傳輸(1909年)、黑體輻射定律(1911年)、量子理論黑體輻射(1918年)、光電效應(1921年)、弗蘭克和赫茲實驗(1925年)和拉曼散射(1930年)等實驗內容。

1.2 微波雷達專題

該專題是軍事牽引專題,以雷達目標探測和雷達突防為兩個方向,了解近代物理在軍事應用中的實驗實例,安排一系列的實驗內容,能使得學生在培養(yǎng)學習和實驗興趣的同時,注重了微波物理特性的提高。開設的實驗內容有:基于微波參數(shù)測量系統(tǒng)的微波特性與微波測量實驗;微波的目標探測;微波突防方法驗證:減少直角反射外形隱身、低反射率吸波材料的測試等。

1.3 軍用光電系統(tǒng)設計專題

該專題是軍事牽引專題,分為非相干檢測和相干檢測兩個方面。其中,非相干檢測部分以光電系統(tǒng)的基本構成出發(fā),安排了輻射源特性實驗;信號調制技術(幅度、頻率和相位調制等);濾光片的設計、制備與測量實驗;傳輸媒介(大氣、光纖和水)的光譜特性分析;探測器參數(shù)設計(時間響應和光譜響應)等。相干檢測方面設置激光器特性實驗;開設激光竊聽和激光測速等激光器應用的相干探測系統(tǒng)的實驗研究。

1.4 成像“光學”專題

該專題是以先進成像測量表征技術為牽引,通過光學成像更好地理解光波的振幅、位相和頻率基本參數(shù)。實驗內容設置記錄振幅成像的可見光和紅外熱像儀;設置記錄光波位相的全息成像實驗;設置電子掃描成像實驗單元內容,為認識微觀世界,理解由于光學衍射的影響而導致的傳統(tǒng)光學成像分辨率受到限制的基本物理規(guī)律。

1.5 納米物理專題

該專題以前沿課題為牽引,以“納米發(fā)電”、“納米計算”、“納米隱身”、“納米激光器”為背景知識,專題設置包括納米材料的制備;納米材料的表征(XRD、微觀觀察、紅外光譜、拉曼光譜和熒光光譜)等分析;材料與物理內在關系和規(guī)律等實驗內容。

除此之外,還可以根據(jù)實驗室設備和各學校的科研方向,開設系列實驗課程。如設置量子信息專題——量子計算和量子通信、光計算與信息光學專題等等。

2 專題法教學實施與考核

2.1 專題法教學實施

專題法教學對參與課堂教學的老師提出了很高的要求,最好由教學與相關科研相結合的教師承擔教學。課堂教學過程中,教師首先需要把整個專題的實驗目標介紹清楚,同時介紹專題中可能用到的實驗儀器的基本技術參數(shù)和操作方法;然后,學生通過自學、同學交流、與老師討論的形式對整個專題進行內容的設計;最后,由學生獨立完成相關的實驗內容。

2.2 專題法教學考核

專題法教學考核較為靈活,考核宗旨圍繞“三性”教學進行彈性考核。從實驗內容設計、實驗數(shù)據(jù)獲取對實驗目的支撐性和實驗系統(tǒng)的創(chuàng)新性等方面給予考核評價,鼓勵學生在國內期刊上發(fā)表論文,鼓勵學生基于近代物理實驗平臺參加“創(chuàng)新杯”、“挑戰(zhàn)杯”的競賽活動。

3 結 論

近代物理實驗是一門綜合性很強的實驗學科,它以物理學發(fā)展歷史上最有代表性、并對物理學發(fā)展起著重要作用的著名實驗,以及在實驗技術和實驗方法上具有顯著時代性的實驗為教學內容,具有綜合性、設計性和自主性等特點。為適應時代的需要、滿足軍隊對創(chuàng)新人才的需求,提出了一套從單元教學法到專題教學法的軍校近代物理實驗教學的改革方案:以專題教學形式將其重新“包裝”,使得其更加系統(tǒng)化,同時增加軍事領域較為廣泛的實驗技術研究,在確?！叭浴被A上,增添近代物理實驗的趣味性和前沿性。從而能使近代物理實驗課堂成為學生進行綜合訓練和能力培養(yǎng)的地方,使得近代物理實驗室成為創(chuàng)造性教學的場所,成為創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)基地。

[1]郭長勝.淺談數(shù)學教學中的單元教學法[J].中國校外教育:下旬,2008,(4):79.

[2]崔虹云.近代物理實驗教學改革與實踐[J].綏化學院學報,2008,28(4):167-168.

[3]侯娟,殷保祥,黃旭初,等.近代物理實驗教學改革與創(chuàng)新性人才培養(yǎng)[J].兵團教育學院學報,2008,18(3):71-72.

From Unit Teaching Approach tOTopic Teaching Approach——Briefly Discussion of Teaching Reformation in Model Physics Experiment Course of Military Academy

KANG Dong-li,J IA Hong-hui,ZHANG Xue-ao
(National University of Defense Technology,Changsha 410073)

There are high requests of model physics experiment course at present on the three properties“innovations,designability and autonomy”.As the usual unit teaching approach has not much expanding space tOthe experiment contents and experimental implementation,it restricts the embodiment of the three properties at certain extent.In this paper,a new reform program of modem physics experiment teaching course is put forward,its basic thought is:in view of joint training students’basic and training features,it highlights the military academy characteristic and under the premise of non deviating from model physics experiment course teaching program syllabus,re-parks model physics experiment course in the form of topic teaching approach and thus makes the course more systematized,and increases experimental technical contents which are researched in military field extensive.Being sure of the basic of the three properties,it increases the interesting and frontiers of the model physics experiment.

model physics experiment;topic teaching approach;three properties;teaching reform

G642

A

1007-2934(2010)06-0104-02

2010-06-22