面向文科學(xué)生的開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新探

李 榮,侯慶軍

(濱州學(xué)院,山東 濱州 256603)

面向文科學(xué)生的開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新探

李 榮,侯慶軍

(濱州學(xué)院,山東 濱州 256603)

針對(duì)文科學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于培養(yǎng)文科學(xué)生的觀察能力、科研能力,轉(zhuǎn)變思維方式,提高創(chuàng)新意識(shí),增強(qiáng)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。文章就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)質(zhì)量保障體系的建立等方面進(jìn)行了有益探索。

文科;開放實(shí)驗(yàn)室;大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革

當(dāng)今社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,大學(xué)生就業(yè)壓力日趨增大,如何培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)新能力的大學(xué)畢業(yè)生,成為高校教學(xué)改革的重要內(nèi)容,而各類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)綜合性人才的重要環(huán)節(jié)[1-3]。目前,我國(guó)很多高校都在進(jìn)行開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,有的高校也取得了一些成績(jī)[4-8],但這些改革主要針對(duì)理工科專業(yè)的學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行,極少涉及文科專業(yè)學(xué)生。

2007 年,我校為了推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,實(shí)現(xiàn)資源共享,將分屬各系院的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了合理整合及重新分配,建立了8個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和10個(gè)大型實(shí)驗(yàn)室。其中電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心仍然掛靠物理與電子科學(xué)系。2009年,電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心被山東省教育廳評(píng)為省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心因?yàn)槌袚?dān)全校物理、化學(xué)、生物、地理、自動(dòng)化、飛行學(xué)院等9個(gè)院系19個(gè)專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),被學(xué)校確定為校級(jí)實(shí)驗(yàn)中心。為了更好地服務(wù)于學(xué)生,電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心均實(shí)行了開放實(shí)驗(yàn)室管理模式,并且取得了一些成績(jī)。幾年來我系學(xué)生共獲全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)1項(xiàng),山東省一等獎(jiǎng)14項(xiàng),山東省二等獎(jiǎng)19項(xiàng);獲全國(guó)電子專業(yè)人才設(shè)計(jì)與技能大賽全國(guó)二等獎(jiǎng)1項(xiàng),三等獎(jiǎng)3項(xiàng),優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng),山東賽區(qū)一等獎(jiǎng)1項(xiàng),二等獎(jiǎng)4項(xiàng),三等獎(jiǎng)25項(xiàng)。山東省第一屆、第二屆物理科技創(chuàng)新大賽中共獲特等獎(jiǎng)1項(xiàng),一等獎(jiǎng)1項(xiàng),二等獎(jiǎng)5項(xiàng),而獲得特等獎(jiǎng)的3名學(xué)生均為大一學(xué)生,這在所有特等獎(jiǎng)獲得者中也是唯一的大一學(xué)生。連續(xù)三年,我系學(xué)生設(shè)計(jì)的課題在學(xué)校組織的大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃(SRTP)中全部評(píng)審并成功立項(xiàng)。這些成績(jī)的取得,除了說明我校具有較高的專業(yè)教育教學(xué)水平和質(zhì)量,學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力和開拓創(chuàng)新的精神外,也充分說明了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中心的開放式管理模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了重要作用。但是,這些成績(jī)均由理工科學(xué)生取得,未涉及一個(gè)文科專業(yè)的學(xué)生,似乎實(shí)驗(yàn)室開放主要面向?qū)W科競(jìng)賽的理工科學(xué)生,未做到真正的開放——面向所有專業(yè)。

為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的觀察能力、思維能力、探索精神以及良好的學(xué)習(xí)方法,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開設(shè)了《大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)》公選課,供全校學(xué)生選修。而在實(shí)際選修的學(xué)生中文科學(xué)生也只占很少的比例。因此,為了提高文科學(xué)生的創(chuàng)新能力、科學(xué)觀察能力、綜合素質(zhì)以及培養(yǎng)他們的理性思維方式,應(yīng)該加大對(duì)文科學(xué)生開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的宣傳力度,鼓勵(lì)更多的文科學(xué)生走進(jìn)開放實(shí)驗(yàn)室。本文結(jié)合我校教學(xué)實(shí)際,就面向文科專業(yè)學(xué)生的開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了有益探索。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

1.1 分級(jí)逐步開放實(shí)驗(yàn)

文科學(xué)生思維方式不同于理工科學(xué)生,且其動(dòng)手操作能力、物理基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度與后者差距較大,在保證理工科學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)如何幫助文科學(xué)生提高自己的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?使他們能盡快地掌握實(shí)驗(yàn)操作技能?如何調(diào)動(dòng)他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)積極性,充分發(fā)揮他們實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性?為了解決這一系列的問題,實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)該實(shí)施分級(jí)逐步開放的管理模式[9-11]。所謂分級(jí)開放,即將全校各專業(yè)學(xué)生按理工科和文科分為兩級(jí)。對(duì)理工科學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)早已實(shí)行,這里不做贅述。對(duì)文科學(xué)生應(yīng)按其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ譃槌跫?jí)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)級(jí)別。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相應(yīng)分三個(gè)級(jí)別。不同級(jí)別的學(xué)生可選做不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。所謂逐步開放,即如果學(xué)生大部分初級(jí)實(shí)驗(yàn)選做完畢,且實(shí)驗(yàn)情況良好,可申請(qǐng)選做中級(jí)實(shí)驗(yàn),如果中級(jí)實(shí)驗(yàn)選做完畢,可申請(qǐng)選做高級(jí)實(shí)驗(yàn)。給學(xué)生留有選擇權(quán)。

1.2 針對(duì)文科學(xué)生特點(diǎn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

初級(jí)實(shí)驗(yàn)主要為演示實(shí)驗(yàn),如電磁擺,激光彩虹,魚洗,磁性單擺,慣性離心力演示儀,示波器的使用等。演示實(shí)驗(yàn)主要是一些定性或半定量實(shí)驗(yàn),還可為同學(xué)們提供一定量的趣味物理展品。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)提供有關(guān)的圖片和文字資料,并有演示儀器的使用說明和工作原理。這些實(shí)驗(yàn)和資料將幫助學(xué)生理解物理概念,體會(huì)實(shí)驗(yàn)構(gòu)思的巧妙,把理論與實(shí)踐更好地結(jié)合起來,從而開闊知識(shí)視野。置身于物理情境之中,面對(duì)生動(dòng)形象的演示現(xiàn)象,學(xué)生能極大地激發(fā)對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣。演示實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)由實(shí)驗(yàn)教師演示操作,講解工作原理,強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng),然后由學(xué)生動(dòng)手操作,讓學(xué)生通過親自實(shí)驗(yàn)感受物理實(shí)驗(yàn)的樂趣,了解實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法和用途,提高他們的實(shí)驗(yàn)技能水平,從而逐步影響他們的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)求知態(tài)度。

初級(jí)實(shí)驗(yàn)還可針對(duì)專業(yè)和個(gè)人差異開設(shè)一些演示實(shí)驗(yàn)。如音樂專業(yè)學(xué)生可能對(duì)光盤、影像資料比較感興趣,可開設(shè)“攝像轉(zhuǎn)刻錄光盤”的演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生較全面了解信息的磁帶記錄與光盤記錄的基本原理和方法。

中級(jí)實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),如:

自由落體法測(cè)定反應(yīng)時(shí)間:由自由落體規(guī)律知物體自由下落時(shí)間為

將白紙貼在木條上,用直尺在白紙上按1cm間隔畫出刻度,并從零刻度開始標(biāo)上刻度值。兩人配合做實(shí)驗(yàn),甲在上方用手拿住木條大刻度的一端,乙在下方目光平視,用手在零刻度處等待。甲突然放手,木條自由下落,乙發(fā)現(xiàn)后立即在原位置用手捏住木條。根據(jù)刻度和直尺測(cè)量出零刻度下落的距離(乙手在木條的位置)即木條的位移h。由(1)式算出木條自由下落的時(shí)間,這就是乙的反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)(1)式揭示的規(guī)律,算出木條上所有刻度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,并在木條白紙上畫出時(shí)間刻度,將木條制成一根反應(yīng)時(shí)間(自由下落時(shí)間)尺。多次測(cè)量后,取其平均值,即可定出各人的反應(yīng)時(shí)間。此實(shí)驗(yàn)需要兩人配合完成。通過此類實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識(shí)。

薄膜鋪展法測(cè)油滴分子大小:用量筒量5mL油酸、95mL酒精裝在干凈瓶中,蓋緊并充分搖晃混合。再量取5mL混合液與45mL酒精混合后待用,同時(shí)計(jì)算這時(shí)油酸濃度。淺盆中裝水,水深約為1cm,在水面上輕輕撒下粉筆灰,這是為了使油酸薄膜能夠看清。滴一滴混合液到盆中,讓油層充分?jǐn)U展。將玻璃覆蓋在盆上,用油性筆在玻璃上描下油膜輪廓。用滴定管測(cè)定每滴混合液體積,根據(jù)油酸濃度算出一滴混合液中油酸體積V。用方格紙計(jì)算玻璃上油膜輪廓內(nèi)的面積S。油層厚度為d=,則油酸分子直徑大致等于d。通過此類實(shí)驗(yàn),學(xué)生有個(gè)感官認(rèn)識(shí)即可,實(shí)驗(yàn)難度降低,增強(qiáng)了學(xué)生的好奇心和實(shí)驗(yàn)積極性。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的開設(shè),讓學(xué)生了解物理規(guī)律、基本常識(shí),對(duì)之前所學(xué)物理定理、定律有了更加直觀的認(rèn)識(shí)。

高級(jí)實(shí)驗(yàn)多為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)題目可由實(shí)驗(yàn)教師指定,學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和研究。如同一物理量的多種方法測(cè)量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,利用不同的數(shù)據(jù)處理方法提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器減小實(shí)驗(yàn)誤差的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于此類實(shí)驗(yàn)難度不宜太大,應(yīng)考慮到文科學(xué)生的知識(shí)特點(diǎn)和科研能力。可以安排理工科實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂蒲心芰^突出的學(xué)生與文科學(xué)生合作,一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣既能讓文科學(xué)生得到“手把手”的學(xué)習(xí),對(duì)理工科學(xué)生也是一個(gè)提高的過程。學(xué)生也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教師的啟發(fā),提出自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)想,撰寫科技小論文。但應(yīng)降低要求,不一定非要做出成品。

2 實(shí)驗(yàn)質(zhì)量監(jiān)控體系改革

在開放實(shí)驗(yàn)中,需要建立科學(xué)合理的質(zhì)量監(jiān)控保障體系,以保證實(shí)驗(yàn)效果,達(dá)到預(yù)期目的[12]。

2.1 建立多元化考核和激勵(lì)機(jī)制

實(shí)驗(yàn)中心除了已有的“實(shí)驗(yàn)室規(guī)則”、“實(shí)驗(yàn)室開放管理細(xì)則”、“學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則”、“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師須知”等規(guī)章制度,還應(yīng)建立針對(duì)文科學(xué)生特點(diǎn)的“開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核辦法”,建立多元化考核機(jī)制。對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目己瞬粌H局限于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,更重要的則是實(shí)驗(yàn)過程。每學(xué)期末還可組織評(píng)選部分文科學(xué)生的優(yōu)秀小論文,給予物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。對(duì)平時(shí)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)好的學(xué)生進(jìn)行期末加分鼓勵(lì)。通過建立多元化評(píng)定體系和激勵(lì)機(jī)制,既鼓勵(lì)學(xué)生參加開放性實(shí)驗(yàn),又能督促學(xué)生認(rèn)真實(shí)驗(yàn),保證開放效果。

實(shí)行指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制,文科學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)行、儀器設(shè)備的使用等方面均需指導(dǎo)老師的參與并給予及時(shí)正確的指導(dǎo)。

建立有利于激勵(lì)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員積極參加開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)教師原來負(fù)責(zé)全校理工科專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),本來實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)就已相當(dāng)繁重,如今還要負(fù)責(zé)文科學(xué)生的開放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)任務(wù),其工作量又大大增加。為了提高實(shí)驗(yàn)教師和指導(dǎo)老師的工作積極性,學(xué)校應(yīng)提供部分資金給實(shí)驗(yàn)教師和指導(dǎo)老師,作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)費(fèi)或者補(bǔ)貼。

2.2 鼓勵(lì)文理跨學(xué)科合作

雖然文科大學(xué)生研究的領(lǐng)域不是自然科學(xué),但是科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展,各學(xué)科相互交叉、促進(jìn),較強(qiáng)的科學(xué)觀察能力必將有助于文科大學(xué)生日后工作。以開放實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái),鼓勵(lì)文科學(xué)生與理工科學(xué)生跨學(xué)科合作搞科研對(duì)合作雙方均有益。如學(xué)校的SRTP項(xiàng)目,我系學(xué)生參加的項(xiàng)目每年都能全部通過評(píng)審并獲得立項(xiàng)。這在一定程度上說明我系學(xué)生具有較強(qiáng)的科研能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＨ绻目茖W(xué)生也有與課題相關(guān)的興趣,可允許文科學(xué)生加入到這些課題中進(jìn)行學(xué)科和研究,使他們得到理性思維鍛煉,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,同時(shí)擴(kuò)展視野,以此提高他們的綜合能力。

2.3 實(shí)行創(chuàng)新學(xué)分

為了鼓勵(lì)文科學(xué)生主動(dòng)走進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)室,積極參與實(shí)驗(yàn)室開放教學(xué),學(xué)?？稍O(shè)置創(chuàng)新學(xué)分,文科學(xué)生只要能完成某一個(gè)級(jí)別(即初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)中的任何一個(gè)級(jí)別)的開放性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),便可獲得相應(yīng)學(xué)分,同時(shí)可以沖抵一門公選課的學(xué)分。

2.4 做到實(shí)驗(yàn)時(shí)間的開放性

文科學(xué)生選做物理實(shí)驗(yàn),主要利用課余時(shí)間。實(shí)驗(yàn)時(shí)間的長(zhǎng)短,根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度以及學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Χ?沒有固定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。為了鼓勵(lì)文科學(xué)生認(rèn)真實(shí)驗(yàn),提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?收到良好的實(shí)驗(yàn)效果,允許學(xué)生可以用幾個(gè)周的時(shí)間完成,也可以用一個(gè)學(xué)期的時(shí)間來完成。

3 結(jié) 語

開放實(shí)驗(yàn)室是一種全新的教學(xué)模式,是高校培養(yǎng)社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)創(chuàng)新人才的客觀要求,文科大學(xué)生走進(jìn)開放性的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和學(xué)習(xí),有利于提高他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力,轉(zhuǎn)變思維方式,培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力,提高了創(chuàng)新意識(shí),增強(qiáng)了社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

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Exploration on the Reform of Opening College Physics Experimental Teaching Relying on the Arts Students

LI Rong,HOU Qing-jun

(Binzhou University,Shandong,Binzhou 256603)

Open college physics experimental teaching helps arts students develop observation capability,research ability,change ways of thinking,improve awareness of innovation,enhance their social competitiveness.The article discusses on the set of experiment contents,experimental quality security system and other aspects.

liberal arts;open laboratory;college physics experiment;teaching reform

G642

A

1007-2934(2011)03-0116-04

2011-02-22

濱州學(xué)院實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究項(xiàng)目(BZXYSYXM200820)