大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式探討

馬 靖,陸培民

(福州大學(xué),福建 福州 350108)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式探討

馬 靖,陸培民

(福州大學(xué),福建 福州 350108)

提出與創(chuàng)新型教學(xué)方法相結(jié)合的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式并進(jìn)行了實(shí)踐,在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神方面取得了良好的效果。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);開放式教學(xué)模式;創(chuàng)新能力

物理是一門重視實(shí)驗(yàn)的科學(xué),物理學(xué)中的任何創(chuàng)新成果都必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),物理學(xué)本身及理工科的發(fā)展都與物理實(shí)驗(yàn)密切聯(lián)系,因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理教學(xué)中占有極其重要的地位,它對(duì)于高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)有著不可替代的作用。高等教育法提出“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高等專門人才”的要求,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,強(qiáng)調(diào)探索與創(chuàng)新思維的訓(xùn)練,將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新型教學(xué)方法和開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相結(jié)合,建立培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科學(xué)生進(jìn)行科學(xué)基礎(chǔ)訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,動(dòng)手能力、創(chuàng)新精神及科學(xué)素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,著眼于每個(gè)環(huán)節(jié),探索符合新時(shí)代要求的教學(xué)模式,對(duì)培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新人才有著極其重要的意義。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式即擺脫傳統(tǒng)封閉式實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)空關(guān)聯(lián)的束縛,在運(yùn)用開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和內(nèi)容的開放、實(shí)驗(yàn)資源的開放、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及手段的開放及實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系的開放。開放式教學(xué)模式能發(fā)揮學(xué)生的主體地位,有效的培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、自學(xué)能力、動(dòng)手能力及分析問題和解決問題的能力,有利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

1.1 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)

目前高校網(wǎng)絡(luò)已非常普及,使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室管理成為了必然。學(xué)分制改革使學(xué)生有了更大的自由度和學(xué)習(xí)自主性、靈活性,學(xué)生可以更好地安排學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進(jìn)程。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了較好的輔助教學(xué)和管理平臺(tái),為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了較好的技術(shù)支持。特別是實(shí)驗(yàn)室開放選課給傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理提出新的挑戰(zhàn)。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程的計(jì)算機(jī)管理,減輕實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān),提高了工作效率和服務(wù)水平。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)由軟件和硬件兩個(gè)部分組成,以校園網(wǎng)(或局域網(wǎng))為平臺(tái),將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理,使實(shí)驗(yàn)課的選課、預(yù)約、上課簽到、實(shí)驗(yàn)成績(jī)錄入、實(shí)驗(yàn)成績(jī)查詢、實(shí)驗(yàn)綜合成績(jī)生成等均在計(jì)算機(jī)上操作完成,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源優(yōu)化配置和共享。使實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理更加科學(xué)、規(guī)范,真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)軟件主要由“學(xué)生操作模塊”、“教師操作模塊”、“管理員操作模塊”及觸摸查詢一體機(jī)與服務(wù)器的“數(shù)據(jù)接口模塊”等操作功能模塊組成。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)硬件主要由校園網(wǎng)(或局域網(wǎng))平臺(tái)、服務(wù)器、觸摸查詢一體機(jī)、LED電子綜合顯示屏等設(shè)備組成。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的使用實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)范化、流程化和信息化,提高實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)質(zhì)量、管理水平和服務(wù)水平,為實(shí)驗(yàn)室主管部門的宏觀管理和科學(xué)決策提供依據(jù),為實(shí)驗(yàn)室評(píng)估提供詳實(shí)數(shù)據(jù),為實(shí)驗(yàn)室全面開放提供有力保障。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和內(nèi)容的開放

教學(xué)時(shí)間的開放是實(shí)驗(yàn)室開放的基本形式和保障,是實(shí)驗(yàn)室開放的基礎(chǔ),在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)下,可以讓各專業(yè)學(xué)生根據(jù)各自的教學(xué)要求及排課情況,自主地選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約。這樣,提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性。在時(shí)間的開放上,實(shí)驗(yàn)時(shí)間開放又包括兩層含義:第一,學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間點(diǎn)開放。第二,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間時(shí)數(shù)開放。也就是每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在時(shí)間長(zhǎng)短上沒有限制,每個(gè)學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不同學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)數(shù)不等。對(duì)于校綜合班和實(shí)驗(yàn)成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生,試行實(shí)驗(yàn)室“綠色通行卡”制度。這部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間里,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器和座位情況,隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容也可根據(jù)自身興趣或?qū)I(yè)情況自行選擇。

但是僅有時(shí)間上的開放,沒有充實(shí)的內(nèi)容就會(huì)使實(shí)驗(yàn)室開放的效果大打折扣。開放實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,充分考慮了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成果,通過改革傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,以有利于對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高為目的,把實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系更加完美地建立在分階段和層次的新體系上。即,本科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為三個(gè)階段:基本實(shí)驗(yàn)階段;近現(xiàn)代、綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段;以及科技實(shí)驗(yàn)階段。對(duì)于不同層次的學(xué)生,按不同的目標(biāo)進(jìn)行管理?；A(chǔ)層次的教學(xué)目標(biāo)定位在通過課程學(xué)習(xí),能獨(dú)立地完成一般實(shí)驗(yàn);提高層次的教學(xué)目標(biāo)定位在通過課程學(xué)習(xí),能獨(dú)立完成小型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新層次的教學(xué)目標(biāo)定位在通過課程學(xué)習(xí),能有創(chuàng)造性地完成基本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。具體地,基礎(chǔ)層次的學(xué)生教學(xué)管理的重點(diǎn)在于保證基本實(shí)驗(yàn)和一般實(shí)驗(yàn);提高層次的學(xué)生教學(xué)管理的重點(diǎn)在于完成一定數(shù)量的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新層次的學(xué)生教學(xué)管理的重點(diǎn)在于較好地完成全部設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)苋媾囵B(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力、收集和處理信息的能力以及解決問題的能力,是一條培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑。綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),靈活運(yùn)用知識(shí)和技能進(jìn)行創(chuàng)新性思維的實(shí)踐活動(dòng)。在每次實(shí)驗(yàn)前,教師要提出要求。學(xué)生根據(jù)題目和要求,去獨(dú)立查閱資料,制定實(shí)驗(yàn)方案,在自己認(rèn)真思考的基礎(chǔ)上,提出解決問題的設(shè)想,并列出所需實(shí)驗(yàn)器材,在教師的指導(dǎo)下,進(jìn)行操作,最后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣可以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)作用,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,變單向信息傳遞為雙向式、多向式信息傳遞與交流。在此過程中教師要發(fā)揮好主導(dǎo)作用.實(shí)踐證明,加強(qiáng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),能使學(xué)生的思路越來(lái)越廣,動(dòng)手能力越來(lái)越強(qiáng)。學(xué)生每次成功后,總覺得有成就感,這樣就更加激發(fā)了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的積極性,而每次都會(huì)有一些較為新穎的設(shè)計(jì)方案,創(chuàng)新能力不斷提高。

1.3 實(shí)驗(yàn)資源及教學(xué)方法的開放

實(shí)驗(yàn)資源開放,不僅是指實(shí)驗(yàn)室的所有實(shí)驗(yàn)資源對(duì)學(xué)生全面開放,同時(shí)也是理工科院校共享的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地。利用校園網(wǎng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)管理系統(tǒng),保證了實(shí)驗(yàn)資源開放的順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)資源在網(wǎng)上全面展示介紹,為物理實(shí)驗(yàn)的全面開放提供了物質(zhì)保證。實(shí)踐表明,實(shí)驗(yàn)資源的開放,使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)前充分了解各種儀器的功能、特點(diǎn)及使用方法,節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間,提高了實(shí)驗(yàn)效率,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性,培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

教師要以創(chuàng)新實(shí)踐激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情,應(yīng)設(shè)置較多的新的問題情景,以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題、解決新問題的能力,即對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力。創(chuàng)新意識(shí)能力與創(chuàng)新思維能力密切相關(guān),創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)應(yīng)該從培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)入手。在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室搞課外創(chuàng)新活動(dòng),做一些科技作品,維修儀器,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),遇到問題讓學(xué)生自己想為什么,自己回答怎么辦,一直探索下去,直到問題得到解決。通過解決問題,學(xué)生能夠明白自己哪些做法和想法是正確的,哪些是錯(cuò)誤的。在與他人合作的過程中對(duì)自己和他人作出一分為二的評(píng)價(jià),從而培養(yǎng)學(xué)生自我反思和正確的評(píng)價(jià)能力。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維可以考慮以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)逐步展開,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象像科學(xué)家一般進(jìn)行創(chuàng)造性想像,促進(jìn)創(chuàng)新思維能力的全面發(fā)展。

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),是通過創(chuàng)新的教育教學(xué)活動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)的。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生,讓學(xué)生多動(dòng)手、多思考,引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生思考問題及實(shí)踐動(dòng)手能力。通過指導(dǎo)學(xué)生研究問題和解決問題的實(shí)踐來(lái)訓(xùn)練和提高學(xué)生的創(chuàng)造能力,使學(xué)生有可能致力于某一知識(shí)的前沿,去探索未知領(lǐng)域,創(chuàng)造出更具有社會(huì)價(jià)值的新事物。為此,我們必須要提供一個(gè)良好的創(chuàng)新硬件環(huán)境,使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)室這塊基地得以實(shí)現(xiàn)。此外,在具體的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,要注意提高學(xué)生的動(dòng)手能力。根據(jù)形勢(shì)的發(fā)展和現(xiàn)代化教學(xué)的要求,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,改被動(dòng)為主動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),改變單調(diào)的演示、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),開放綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮學(xué)生自己的創(chuàng)新思維和想像能力,自己動(dòng)手操作,獨(dú)立完成每一個(gè)實(shí)驗(yàn),從而提高其動(dòng)手能力,拓寬知識(shí)面,改善知識(shí)結(jié)構(gòu),為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。

在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師要從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、故障或異?，F(xiàn)象入手啟發(fā)學(xué)生積極思考,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)理論知識(shí),獨(dú)立分析產(chǎn)生故障或異?，F(xiàn)象的原因,進(jìn)而得出正確結(jié)論。要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)要真正做到“開放”,還必須改變傳統(tǒng)的“實(shí)驗(yàn)一定操作”的觀念,善于在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段如多媒體教學(xué)、幻燈、錄像、CAI、計(jì)算機(jī)軟件、網(wǎng)絡(luò)等輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué),這樣既可以提高效率,又可以節(jié)省人力,如驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)運(yùn)用計(jì)算機(jī)做模擬實(shí)驗(yàn),不僅能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度,還可以緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊張的問題。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的開放

客觀公正地對(duì)學(xué)生開放性實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)能促進(jìn)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深入。因此實(shí)驗(yàn)老師要對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定,要重視實(shí)驗(yàn)的過程,特別是實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生所表現(xiàn)的獨(dú)立分析問題的能力、解決問題的能力及創(chuàng)新意識(shí)等等。對(duì)于探究性、創(chuàng)新性和器材的替代性要給予高度的評(píng)價(jià),積極地鼓勵(lì),以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué),探究科學(xué)的積極性。變知識(shí)考核為全面能力考核和綜合素質(zhì)考核,特別側(cè)重學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力的考核,對(duì)其實(shí)際能力進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。全面考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?包括學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力、創(chuàng)造能力、設(shè)計(jì)能力、查閱資料的能力、提出問題的能力等等,即使學(xué)生在基礎(chǔ)常規(guī)實(shí)驗(yàn)中完成情況一般,但在開放實(shí)驗(yàn)中有獨(dú)特見解和創(chuàng)新的也應(yīng)給予較高的評(píng)價(jià)。通過實(shí)驗(yàn)操作檢驗(yàn)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力;通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核學(xué)生綜合分析、處理數(shù)據(jù)和書面表達(dá)能力;通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力。三者之和為實(shí)驗(yàn)成績(jī),總成績(jī)?yōu)楦鲗?shí)驗(yàn)成績(jī)的加權(quán)平均值。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定變知識(shí)考核為全面能力考核和綜合素質(zhì)考核,特別側(cè)重學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的考核,對(duì)其實(shí)際能力進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。

2 結(jié) 論

以大力培養(yǎng)國(guó)家所需要的應(yīng)用型、研究型人才為指導(dǎo)思想,建立了一套與創(chuàng)新型教學(xué)方法相結(jié)合的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式,讓學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是在實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、空間、內(nèi)容、管理手段和評(píng)價(jià)上開放,分別從教學(xué)方法、教學(xué)管理、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了實(shí)踐探索并取得了良好的效果。

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The Exploration of Open Teaching Modelon College Physics Experiment

MA Jing,LU Pei-min

(Fuzhou University,Fujian,Fuzhou 350108)

The open teaching model of college physics experiment and creative teaching methods werep roduced.The developments of students’creative spirit and cultivate p ractical ability for the app lica-tions of the new teaching model were introduced.

college physics experiment;open teaching model;creative ability

G642.41

A

1007-2934(2011)04-0102-03

2011-02-08