從實(shí)際出發(fā),探索分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

姜曉云,楊成全,劉炎松,陳愛軍

(山西省大同大學(xué),山西大同 037009)

從實(shí)際出發(fā),探索分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

姜曉云,楊成全,劉炎松,陳愛軍

(山西省大同大學(xué),山西大同 037009)

普通物理實(shí)驗(yàn)對高等學(xué)校理工科類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)具有重要的意義。從實(shí)際出發(fā)實(shí)施分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是是激發(fā)學(xué)生興趣、確保教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)有效途徑。

物理實(shí)驗(yàn);分層次教學(xué)模式;改革

普通物理實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校理工科類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程。普通物理實(shí)驗(yàn)課程由于其覆蓋面廣,具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段,同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ),具有其它課程無法替代的重要作用。深化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,探索分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,是適應(yīng)創(chuàng)建一流院校,培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需要。

1 深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性

普通物理實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用科學(xué)儀器,人為控制、創(chuàng)造或優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,盡可能減小客觀干擾的狀態(tài)下,通過測量物理量及其變化過程,驗(yàn)證或發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的學(xué)習(xí)過程。物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題,體驗(yàn)探索與認(rèn)識(shí)過程的樂趣與成就感,提高科研實(shí)踐和創(chuàng)新能力等方面具有十分重要的作用。以前實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以簡單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,未能充分發(fā)揮該課程對學(xué)生能力素質(zhì)培養(yǎng)的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1.1 對實(shí)驗(yàn)課重要性認(rèn)識(shí)不足

由于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)是簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),所以在教師和學(xué)生中不同程度地存在將實(shí)驗(yàn)課作為理論教學(xué)輔助環(huán)節(jié)的思想,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性不高。

1.2 為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象普遍存在

對預(yù)習(xí)不重視,實(shí)驗(yàn)中被動(dòng)地按照教師告訴的實(shí)驗(yàn)步驟測量數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)的目的轉(zhuǎn)變?yōu)闇y得幾組數(shù)據(jù),湊合寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告就可以,對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方案選定等缺少思考和研究。

1.3 實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)科研工作薄弱

由于學(xué)校擴(kuò)招,學(xué)生人數(shù)急劇上漲,實(shí)驗(yàn)儀器套數(shù)不足,使得實(shí)驗(yàn)課教學(xué)任務(wù)繁重,教師疲于應(yīng)付完成教學(xué)任務(wù),諸多因素客觀上影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)科研活動(dòng)的開展。

1.4 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)室管理有待改進(jìn)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重心是儀器使用、操作步驟、數(shù)據(jù)測量和注意事項(xiàng),忽略了對實(shí)驗(yàn)原理和方法的深入剖析,束縛了學(xué)生創(chuàng)造性的培養(yǎng),使學(xué)生認(rèn)識(shí)不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與理論證明之間的必然聯(lián)系,體會(huì)不出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想的精妙和證明過程中的邏輯關(guān)系。

當(dāng)前解決問題的關(guān)鍵是從實(shí)際出發(fā),轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念和思想認(rèn)識(shí),以創(chuàng)新教育和素質(zhì)能力培養(yǎng)為目標(biāo),深化實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革,充分發(fā)揮現(xiàn)代教育手段,采用分層次教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)。

2 建立分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

建立分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的宗旨是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中突出創(chuàng)新教育和素質(zhì)教育。

首先,整體優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系,以創(chuàng)新教育和素質(zhì)能力培養(yǎng)的觀點(diǎn)重新審視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,刪除一些內(nèi)容、方法和手段陳舊的實(shí)驗(yàn),精簡基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。突出實(shí)驗(yàn)方法和思想的訓(xùn)練,選擇一些物理思想較好、實(shí)驗(yàn)手段巧妙的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。

其次,加快實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化,即以現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為著眼點(diǎn),選擇和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,使基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容和方法上與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌。

最后,合理利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段,有效的利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)資源,建立中心網(wǎng)站。將學(xué)生必選和選修的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排、中心人員管理、主要儀器的圖片和使用方法、教師的電子教案、等一些實(shí)驗(yàn)資料放在網(wǎng)上。同時(shí)建立教師和學(xué)生論壇,便于互動(dòng)。

分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的中心思想就是獨(dú)立設(shè)課、分層次教學(xué),把整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)課程分為四個(gè)層次進(jìn)行。

2.1 基本實(shí)驗(yàn)

第一層次物理實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本技能、基本方法等方面受到較系統(tǒng)的訓(xùn)練。其中包括基本物理量的測量原理和方法、基本儀器的合理選擇與正確使用、初步對測量結(jié)果的不確定度評定、數(shù)據(jù)的處理能力等,從而使學(xué)生具有初步的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰??；緦?shí)驗(yàn)涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等教學(xué)內(nèi)容的各個(gè)知識(shí)點(diǎn),為普及性實(shí)驗(yàn),適用于所有理工科專業(yè),計(jì)劃用一個(gè)學(xué)年完成30個(gè)具體實(shí)驗(yàn)的60%。“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”成績評定方法:實(shí)驗(yàn)日志成績占20%,實(shí)驗(yàn)操作成績占 50%,實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績占30%。

2.2 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

第二、三層次物理實(shí)驗(yàn)課程的目的是使學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法和基本技能方面受到系統(tǒng)的訓(xùn)練,使學(xué)生在具有初步的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)熱情,變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),在主動(dòng)學(xué)習(xí)中提高他們思維和創(chuàng)造能力。由教師安排好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器,學(xué)生來做實(shí)驗(yàn)的模式,過渡到學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器并完成實(shí)驗(yàn)的模式。由此學(xué)生可以在成功和失敗中得到更多鍛煉,整體實(shí)驗(yàn)素質(zhì)得以提高。

該階段計(jì)劃用時(shí)一個(gè)學(xué)期,完成18個(gè)實(shí)驗(yàn)的50%以上。在課程安排上盡量讓教授理論課的教師加入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,便于把握學(xué)生的動(dòng)向。同時(shí)一批高學(xué)歷、高職稱的教師也加入到實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中,給實(shí)驗(yàn)室注入新的血液,便于實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)步向前發(fā)展。

2.3 創(chuàng)新、研究實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新、研究實(shí)驗(yàn)階段更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性,培養(yǎng)學(xué)生不僅具有獲取知識(shí)的能力,而且具有綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。在本實(shí)驗(yàn)階段,依托研究所,以科學(xué)實(shí)踐為主題,根據(jù)專業(yè)方向和愛好的不同,在專業(yè)教師的指導(dǎo)下結(jié)合新的培養(yǎng)計(jì)劃,制定新的實(shí)驗(yàn)課題,以科學(xué)研究的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生在通過查資料理解該領(lǐng)域的基本知識(shí)、基本方法及其應(yīng)用的基礎(chǔ)上,在教師的指導(dǎo)下選擇課題和研究方向,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn),自行分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,寫出分析性小論文。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施程序如圖1所示。

圖1 創(chuàng)新、研究實(shí)驗(yàn)的實(shí)施程序

本階段計(jì)劃在學(xué)生入學(xué)后的第七、第八學(xué)期完成,共6～8個(gè)具體實(shí)驗(yàn)課題?！皠?chuàng)新、研究實(shí)驗(yàn)”成績評定方法:實(shí)驗(yàn)成績占10%,實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)成績占30%,實(shí)驗(yàn)操作成績占30%,實(shí)驗(yàn)論文成績占30%,實(shí)驗(yàn)成績不及格者該科總成績視為不及格。通過創(chuàng)新、研究實(shí)驗(yàn),可以提高儀器的使用率,縮短教與學(xué)、教學(xué)與科研、教科書與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的距離,緩解實(shí)驗(yàn)儀器不足的缺陷,還能使學(xué)生獨(dú)立研究能力得到較大的提高。

為了保證分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的順利實(shí)施,使學(xué)生有充足的實(shí)驗(yàn)時(shí)間,提高儀器使用率,還要進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué),在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間和空間對學(xué)生開放。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和信息化技術(shù)的發(fā)展,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性已經(jīng)成為可能。要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性,首先從教學(xué)組織模式要提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和條件。在現(xiàn)有師資力量的前提下,通過允許學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)課程、自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自主選擇上課時(shí)間,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性。同時(shí),通過人性化的統(tǒng)計(jì)分析,掌握學(xué)生上課的動(dòng)態(tài)信息,防止教學(xué)過程中學(xué)生亂選課、少選課等情況發(fā)生,保證教學(xué)秩序的正常進(jìn)行。

3 結(jié) 論

通過以上的實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)踐,實(shí)行物理實(shí)驗(yàn)的分層次教學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果比以前有明顯好轉(zhuǎn)。我們既優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段,又提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的利用率,并循序漸進(jìn)的培養(yǎng)了學(xué)生的思維和創(chuàng)造能力,縮短了教與學(xué)、教學(xué)與科研、教科書和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的距離,學(xué)生獨(dú)立研究的能力得到很大鍛煉和提高。同時(shí)考慮到學(xué)生不同專業(yè)和興趣等因素的要求,最終分層次教學(xué)不僅使學(xué)生具有獲取知識(shí)的能力,而且具有綜合應(yīng)用知識(shí)的能力,為培養(yǎng)社會(huì)需求復(fù)合型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),這也是我們所作的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革所希望達(dá)到的目的。

[1]霍劍青,王曉蒲,湯家駿,郭玉剛,楊旭.分層次的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2009,28(4):32-35.

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[4]張銳波,潘克宇.多層次物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)的探討[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2004,17(2):74-76.

Discusson the Physical Experiments Teaching System with Multi-level Structure

JIANG Xiao-yun,YANG Cheng-quan,LIU Yan-song,CHE NAi-jun

(Shanxi Datong University,Datong 037009)

Collegephysical experiments are very important to the education of science and engineeringcollege students. Based on the college’sreality , putting the new teaching System with multi-levelStructure into force is an effectivemet hod to activatest udent s’study interest ,guarantee the teachingquality and realize the teaching target .

physical experiments;teaching system withmulti-level structure;reform

G420

A

1007-2934(2011)04-0099-03

2011-01-06

全國教育科學(xué)“十五”教育部規(guī)劃課題(FAB050722)