大學(xué)物理演示實驗在應(yīng)用型本科院校的實踐探索
2012-12-31 00:00:00王鈺
【摘要】演示實驗是大學(xué)物理教學(xué)重要組成部分。本文通過分析應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理演示實驗教學(xué)基本現(xiàn)狀，從大學(xué)物理教學(xué)實際出發(fā)，對大學(xué)物理演示實驗進(jìn)行了有益的實踐與探索。
【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理；演示實驗；應(yīng)用型本科院校；實踐探索
1.大學(xué)物理演示實驗的教學(xué)功能和意義
在物理理論教學(xué)中借助于實驗來再現(xiàn)物理過程、驗證物理規(guī)律是必不可少的教學(xué)手段，這種以輔助理論教學(xué)為最初目的的實驗被人們稱之為演示實驗。隨著研究及教學(xué)實踐的不斷發(fā)展，演示實驗無論是在教學(xué)形式、組織和功能上都發(fā)生了深刻的變化。演示實驗在物理教學(xué)中占有十分重要的、不可替代的地位。
日常生活中難于見到的物理現(xiàn)象只憑教師的語言描述，學(xué)生難以理解，通過演示實驗直觀地把物理現(xiàn)象和規(guī)律展現(xiàn)在學(xué)生面前，可加深印象，增強說服力。學(xué)生細(xì)心、敏銳的感知去捕獲其中的重要現(xiàn)象，因此需要學(xué)生有較強的觀察力。利用演示實驗分析物理現(xiàn)象和過程的同時又促進(jìn)學(xué)生的分析與應(yīng)用能力。課堂上要學(xué)生能長時間對所學(xué)課程保持較的關(guān)注也不容易，在講授中穿插一些演示實驗，活躍課堂氣氛，能提高學(xué)習(xí)效果，激發(fā)起濃厚的興趣。如在力學(xué)課中演示錐體上滾，學(xué)生會看到錐體從導(dǎo)軌低處向高處上滾，這種現(xiàn)象引起了學(xué)生的興趣，通過仔細(xì)觀察才發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)[1]。
2.應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理演示實驗現(xiàn)狀
2.1基礎(chǔ)薄弱，投入不足，重視不夠
目前，演示實驗在應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理教學(xué)中的現(xiàn)狀并不樂觀。大多數(shù)院校，尤其是新升格的本科院校的大學(xué)物理演示實驗數(shù)量少，自制教具少，原始積累少，基礎(chǔ)薄弱。其次，一些院校在發(fā)展品牌專業(yè)，特色專業(yè)和重點學(xué)科的同時，忽視了物理等基礎(chǔ)學(xué)科的建設(shè)，造成在物理演示儀器的購置和建設(shè)上投入不夠，成為制約物理演示實驗發(fā)展的瓶頸；再次，一些院校認(rèn)為物理實驗不如物理理論重要，物理演示實驗不如物理實驗重要，造成大學(xué)物理演示實驗被擠占甚至取消的尷尬局面[2]。
2.2實驗與理論課有一定脫節(jié)
多數(shù)本科院校的物理理論課的教材都是知識面較全面、理論性較強的全國通用教材。而大多數(shù)應(yīng)用型本科院校由于實驗經(jīng)費比較匱乏，實驗器材的更換和添置步伐則相對較慢，所開設(shè)的實驗項目相對也比較陳舊，造成了理論課與實驗課的脫節(jié)。另外，理論課的教學(xué)講究的由淺入深，循序漸進(jìn)，但實驗則是涉及到多種知識的運用，跟理論課相比，不是落后了就是超前了。客觀上也造成了理論課與實驗課的脫節(jié)。
3.大學(xué)物理演示實驗的實踐與探索
3.1課堂演示
課堂演示就是把與堂課教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的演示儀器帶進(jìn)教室，講到某內(nèi)容時即演示與之相關(guān)的實驗，幫助學(xué)生對該內(nèi)容的理解和記憶。大學(xué)物理的學(xué)習(xí)過程就是這樣一個從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，再由理性認(rèn)識回到實踐中經(jīng)受實踐檢驗的過程[3]。課堂演示能很好地把演示實驗與理論內(nèi)容緊密結(jié)合起來，因此課堂演示已被幾乎全部高校所采用。但是，并不是所有的演示實驗都能進(jìn)行隨堂演示，如某些演示實驗儀器過大或容易損壞不方便帶進(jìn)教室，某些實驗過程較長或操作復(fù)雜不適合在課堂上演示等。故在課堂演示中應(yīng)盡量選擇攜帶方便、操作簡單、現(xiàn)象明顯的演示儀器進(jìn)行。在課堂演示還要注意不能只是教師演示，學(xué)生只看不參與，演示實驗就沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。在進(jìn)行演示實驗時，應(yīng)采用邊演示邊與學(xué)生討論分析的方法，與學(xué)生共同探索物理規(guī)律，給學(xué)生以方法論及物理思維培養(yǎng)。例如，筆者在偏振光教學(xué)進(jìn)行的偏振片的實驗演示，偏振片傳到學(xué)生手中，啟發(fā)學(xué)生觀察旋轉(zhuǎn)偏振片后光線的變化規(guī)律，學(xué)生對實驗現(xiàn)象非常感興趣，對其原理有強烈的求知欲，對偏振光一節(jié)的教學(xué)大有幫助，教學(xué)效果很好。
3.2多媒體演示
隨著多媒體教學(xué)的普及，用Flash，Authorware等軟件編寫的多媒體課件能動態(tài)地演示復(fù)雜的物理過程，一些與物理相關(guān)的多媒體資料也可用于物理實驗演示。相對于實物演示，多媒體可以在教室里展示課堂上實驗無法演示的宏觀的、微觀的物理過程，它突破了時間和空間的束縛，將物理過程生動形象地展現(xiàn)于學(xué)生眼前，使學(xué)生認(rèn)識加強，理解透徹。例如，講解剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律時，可利用直升機模型進(jìn)行課堂實物演示，讓學(xué)生們看到當(dāng)直升機的螺旋槳開始轉(zhuǎn)動時，機身將反方向轉(zhuǎn)動，引導(dǎo)學(xué)生分析原因并提出解決方案。之后，可利用多媒體演示各種直升機如何利用角動量守恒定律的，如加尾槳，雙頂槳等，以及直升機在飛行中是如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的。這樣不僅使學(xué)生對物理規(guī)律理解更加透徹，而且拓展了學(xué)生的知識面，增強了學(xué)生知識運用能力。
3.3實驗室演示
實驗室演示一般是在課程結(jié)束一個章節(jié)后，組織學(xué)生進(jìn)入專門的大學(xué)物理演示實驗室進(jìn)行實驗演示的一種教學(xué)模式。實驗室演示是課堂演示的延伸與有效補充，它可以滿足學(xué)生與實驗儀器近距離接觸，使學(xué)生更清楚地觀察實驗過程和實驗結(jié)果。但由于條件限制，很多沒有物理專業(yè)的本科院校沒有獨立的大學(xué)物理演示實驗室，如筆者所在的學(xué)校。鑒于此，我校教師都借助普通物理實驗室來完成物理演示實驗，并且利用普通物理實驗室的資源開發(fā)出許多物理演示實驗。如利用靜電模擬儀進(jìn)行靜電分布實驗演示，利用邁克爾遜干涉儀進(jìn)行光的等傾干涉與等厚干涉現(xiàn)象的演示實驗的。
3.4走廊展板演示
走廊展板演示是利用樓道走廊的展示櫥窗進(jìn)行物理實驗演示的一種方式。走廊展板演示一方面使得演示實驗不受時間限制，學(xué)生任何時間都可參觀；另一方面也為學(xué)校增添了工程文化氛圍。傳統(tǒng)的展板通常以圖文和儀器的靜態(tài)展示為主，物理演示實驗展板還應(yīng)讓所展現(xiàn)的內(nèi)容動起來。如我校展板中駐波現(xiàn)象，磁懸浮原理，動量守恒小球等，除有圖文介紹外都有實物的動態(tài)演示，高壓放電展板中的尖端放電，雅各布天梯等更是現(xiàn)象精彩刺激吸引了大批同學(xué)駐足參觀。近幾年的展板制作部分學(xué)生也參有其中，學(xué)生在思考如何將一個物理規(guī)律直觀的展現(xiàn)出來并親自動手實現(xiàn)時，即加深學(xué)生對物理規(guī)律的理解和認(rèn)識，同時培養(yǎng)提高了學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。走廊展板演示以成為我校物理教學(xué)中的一大特色，每年新生進(jìn)入實驗樓的第一件事就是參觀大學(xué)物理展板演示。
4.結(jié)語
演示實驗為學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識提供了必要的感性認(rèn)識，能夠加深學(xué)生對物理概念的理解，營造輕松愉快的物理學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)生動手參與演示實驗，必然促使學(xué)生積極的思維，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、邏輯思維能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。在應(yīng)用型本科院校的大學(xué)物理教學(xué)中加強演示實驗教學(xué)方式必將收到事半功倍的效果。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
［１］梁法庫，路峻嶺，江榮寶.演示實驗在大學(xué)物理教學(xué)中的積極作用[J].物理與工程，2002，12（2）.
［２］鐘曉燕，劉文軍.大學(xué)物理演示實驗教學(xué)改革的實踐和探索[J].中國科技信息，2010（4）：238-239.
［３］宋峰，李川勇等.物理教學(xué)中讓學(xué)生感知科學(xué)探索過程提高認(rèn)知水平，培養(yǎng)物理思維能力[J].大學(xué)物理，2009（12）：43-47.
