大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及本校開(kāi)展情況

劉 慧 喬月鳳

(信陽(yáng)師范學(xué)院物理電子工程學(xué)院 河南 信陽(yáng) 464000)

1 引言

物理學(xué)是揭示物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用及最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)．物理概念的建立，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)無(wú)不建立在對(duì)自然現(xiàn)象的觀察思考及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象研究的背景上．物理概念、物理規(guī)律抽象難懂，如何在大學(xué)物理教學(xué)中幫助學(xué)生更好地建立物理概念、規(guī)律及物理模型，一直是教育工作者們關(guān)心的話(huà)題．大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是聯(lián)系理論與實(shí)踐的紐帶．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以給學(xué)生帶來(lái)很強(qiáng)的感官刺激，將物理現(xiàn)象具體化，將抽象的理論形象化，從而幫助學(xué)生直觀地觀察物理現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生理解抽象的物理概念，掌握物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理教學(xué)中重要且不可缺少的環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)觀察能力、思維能力和創(chuàng)新能力有著不可估量的作用．

2 國(guó)內(nèi)外高校大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的主要在于給學(xué)生學(xué)習(xí)物理創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的物理情境，激發(fā)學(xué)生的物理情感，使學(xué)生能主動(dòng)地獲取物理知識(shí)和發(fā)展能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力[1]．

在國(guó)外，各知名高校都十分重視物理演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用．他們的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)施完善，內(nèi)容豐富．在課堂教學(xué)中，教師大量運(yùn)用精心準(zhǔn)備的演示實(shí)驗(yàn)，把理論講授與演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)很好地融為一體．這些內(nèi)容豐富的演示實(shí)驗(yàn)無(wú)疑可以很好地幫助學(xué)生觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)方法，總結(jié)規(guī)律．既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣，又達(dá)到了啟發(fā)思維，培養(yǎng)能力與素質(zhì)的目的[2]．

在國(guó)內(nèi)，除少數(shù)重點(diǎn)高校外，大部分高校演示實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中的運(yùn)用仍然十分薄弱，整體處于初級(jí)階段[3]．造成這一現(xiàn)象的原因有多方面：其一，教育資源有限．多數(shù)學(xué)校對(duì)演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入不足，一些高校的實(shí)驗(yàn)室演示儀器設(shè)備老化，項(xiàng)目陳舊，不能滿(mǎn)足教學(xué)要求．還有相當(dāng)一部分學(xué)校還沒(méi)有建立演示實(shí)驗(yàn)室；其二，重視程度不夠．一方面，由于大學(xué)物理學(xué)時(shí)有限，課堂不可能有更多的演示教學(xué)時(shí)間．另一方面，很多教師對(duì)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的能力素質(zhì)方面起的重要作用認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有組織有效的課堂演示實(shí)驗(yàn)，造成理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)[4]．其三，缺乏專(zhuān)職的演示實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員．由于缺乏專(zhuān)職的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，同時(shí)又迫于教學(xué)學(xué)時(shí)緊張，教學(xué)任務(wù)繁重，一些教師沒(méi)有足夠精力準(zhǔn)備演示實(shí)驗(yàn)．他們害怕演示實(shí)驗(yàn)效果不佳，參與課程改革的積極性不高，多數(shù)教師不選擇課堂演示實(shí)驗(yàn)[5]．

3 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討

探索和研究符合我國(guó)國(guó)情的大學(xué)物理課程實(shí)施方案，建立一種物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，是現(xiàn)階段高校大學(xué)物理教學(xué)中亟待解決的問(wèn)題．國(guó)內(nèi)許多高校進(jìn)行了有益的嘗試．目前，在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式呈現(xiàn)多元化的特征，主要有以下幾種模式.

3.1 課堂演示模式

演示實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)內(nèi)容同步，課堂上采用教師演示或?qū)嶒?yàn)教師和學(xué)生操作相結(jié)合，把特定的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程展現(xiàn)在學(xué)生面前．恰當(dāng)使用隨堂演示，可以活躍氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)拓學(xué)生的知識(shí)面，使教學(xué)收到事半功倍的效果．

3.2 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室模式

實(shí)驗(yàn)室有專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員演示和指導(dǎo)．根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生以班組或自由選課的形式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，并自己動(dòng)手操作儀器設(shè)備，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)或報(bào)告[6]．或者把演示實(shí)驗(yàn)作為公選課或者必修課，公布實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，由學(xué)生自主選擇合適的時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室．學(xué)生還可以根據(jù)興趣自由選擇演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目．

3.3 走廊演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/h3>

采用傳統(tǒng)的櫥窗或演示走廊的形式，學(xué)生能夠利用課間零碎的時(shí)間隨時(shí)做實(shí)驗(yàn)．還可以在演示走廊配備電視或投影設(shè)備，播放演示實(shí)驗(yàn)視頻或物理知識(shí)在科技發(fā)展或生產(chǎn)生活中的應(yīng)用的專(zhuān)題科普節(jié)目[7]．

3.4 組建科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)模式

結(jié)合科技創(chuàng)新項(xiàng)目，建立大學(xué)生科技創(chuàng)新平臺(tái)、科研基地．動(dòng)員學(xué)生積極參與演示實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)和制作，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)他們的科技創(chuàng)新精神．

3.5 利用多媒體及校園網(wǎng)等現(xiàn)代化教學(xué)手段模式

教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理選擇教學(xué)媒體，如多媒體或者網(wǎng)絡(luò)等有效輔助物理教學(xué)[8]．建立仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，利用多媒體模擬在課堂上無(wú)法用實(shí)物演示的宏觀或微觀物理現(xiàn)象，能夠突破教學(xué)難點(diǎn)，提高教學(xué)效率[9]．利用校園網(wǎng)或因特網(wǎng)上的豐富學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)度和需要在網(wǎng)絡(luò)上搜索模擬演示資源來(lái)幫助學(xué)習(xí)[10]．利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，建立演示實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，是演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要輔助手段．現(xiàn)代化教學(xué)演示手段能夠彌補(bǔ)實(shí)物演示受時(shí)空限制、受設(shè)備和資金限制及無(wú)法演示某些微觀或宏觀現(xiàn)象和過(guò)程的不足．

4 我校大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展情況

我校歷來(lái)重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為河南省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心．我校大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是學(xué)校深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的積極嘗試．

一方面，我校目前已經(jīng)投入了大量財(cái)力、人力和物力來(lái)改善演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件．教育部要求：“大學(xué)物理教學(xué)中，物理演示實(shí)驗(yàn)數(shù)量不少于40個(gè)”[11]．我校正在籌建的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室建筑面積100 m2，固定資產(chǎn)及設(shè)備投入近30萬(wàn)元，開(kāi)設(shè)有40 余個(gè)演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，內(nèi)容涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理等各個(gè)領(lǐng)域．根據(jù)大學(xué)物理課程要求，中心還將逐年增加演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目．

另一方面，針對(duì)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容等積極開(kāi)展研究，并將逐步完善演示實(shí)驗(yàn)室常規(guī)教學(xué)及規(guī)范化、制度化管理．

具體地有如下幾個(gè)方面.

(1)在現(xiàn)有條件下，我們利用和改造已有的儀器設(shè)備，使之適宜于大學(xué)物理課程的隨堂實(shí)驗(yàn)演示．同時(shí)，增加現(xiàn)代化的隨堂演示實(shí)驗(yàn)儀器，以提高課堂教學(xué)效率；

(2)加快大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，全面開(kāi)放演示實(shí)驗(yàn)室．我們根據(jù)不同層次教學(xué)及學(xué)生的個(gè)性發(fā)展需求，采取集中演示、學(xué)生自主演示等多元化演示方式，讓學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、時(shí)間，盡可能地合理利用實(shí)驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)室真正意義上的全面開(kāi)放；

(3)整合中心的優(yōu)勢(shì)資源，采取多種方式開(kāi)展演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)．我校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站已經(jīng)建立了大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，多媒體課件，教學(xué)視頻等網(wǎng)絡(luò)多媒體資源，彌補(bǔ)了硬件設(shè)備不足，且有利于學(xué)生進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)；

(4)建立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐基地，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和專(zhuān)職技術(shù)人員的指導(dǎo)下，我中心正在積極制定優(yōu)惠政策，吸引優(yōu)秀學(xué)生深入基地開(kāi)展科技創(chuàng)新活動(dòng)，鼓勵(lì)他們參與演示實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的設(shè)計(jì)、制作及改進(jìn)；

(5)完善演示實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理制度，制定了演示實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放規(guī)章與守則，演示實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師守則和學(xué)生守則以及實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程等；

(6)加大演示實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)職技術(shù)人員和管理人員的培養(yǎng)力度．派遣人員到國(guó)內(nèi)知名高校學(xué)習(xí)交流，學(xué)習(xí)他們成熟的演示實(shí)驗(yàn)室管理及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)等．

全面深入開(kāi)展大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與研究是我們今后階段的重點(diǎn)工作．我校演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)仍處于探索階段，我們將學(xué)習(xí)和借鑒兄弟院校的成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我校具體情況，積極探索大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，新思路，最大限度地發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)在大學(xué)物理課程教學(xué)中的作用，切實(shí)提高教學(xué)水平，努力提高人才培養(yǎng)質(zhì)量．

參考文獻(xiàn)

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7 李英姿，陳強(qiáng)，任呈瑞，顧其華．關(guān)于物理演示走廊的一些思考和實(shí)踐．大學(xué)物理，2011，20(4)：25～26

8 蔡靜．大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)初探：[學(xué)位論文]．長(zhǎng)沙：湖南師范大學(xué)，2006

9 王亞芳，周惟公，蔣云，董愛(ài)國(guó)．仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中的廣泛應(yīng)用．物理與工程，2012，12(2)：26～28

10 李強(qiáng)．大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)探究學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：[學(xué)位論文]．長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2006

11 教育部高等學(xué)校非物理類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)．非物理類(lèi)理工科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求．物理與工程，2006，16(5)：1～8